СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕНАСЫЩЕННОГО НИТРИЛА Российский патент 2020 года по МПК C07C253/24 C07C255/08 

[0001]

Данное изобретение относится к способу получения ненасыщенного нитрила.

Предшествующий уровень техники

[0002]

Обычно реактор с псевдоожиженным слоем широко применяют, когда алкан и/или алкен подвергают реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе в присутствии катализатора на основе сложного оксида металла. В реакторе с псевдоожиженным слоем, применяемом в промышленном масштабе, производственную операцию выполняют в непрерывном режиме в течение длительного периода времени, и поэтому имеет место снижение каталитической активности, оказывающее влияние на выход реакции, уменьшение количества загруженного катализатора вследствие выпуска катализатора и изменение в распределении частиц по размеру катализатора или т.п. По этой причине, с целью улучшения выхода ненасыщенного нитрила в реакции, были выполнены разработка катализаторов, улучшение внутренних элементов оборудования реактора и т.п.

[0003]

Например, с целью предоставления способа получения стабильным образом α,β-ненасыщенного нитрила, такого как акрилонитрил, при высоком выходе на протяжении длительного периода времени посредством предотвращения ухудшения металлооксидного катализатора, Патентный документ 1 раскрывает способ выполнения реакции каталитического окисления в паровой фазе для углеводорода, где, когда алкан, имеющий от 2 до 8 атомов углерода, и/или алкен, имеющий от 2 до 8 атомов углерода, подвергают реакции каталитического окисления в паровой фазе при применении реактора с псевдоожиженным слоем в присутствии аммиака и катализатора на основе сложного оксида металла, температуру зоны, где плотность потока для катализатора в реакторе с псевдоожиженным слоем составляет 50 кг/м³ или менее, устанавливают ниже, чем температура зоны, где плотность потока для катализатора составляет 300 кг/м³ или более.

Список ссылок

Патентные документы

[0004]

Патентный документ 1: Выложенная заявка на патент Японии № 2002-193906

Сущность изобретения

Технические проблемы

[0005]

В случае, когда внутреннее пространство реактора с псевдоожиженным слоем разделено на плотную зону катализатора и неплотную зону катализатора в целях удобства, плотная зона катализатора является зоной, в основном предназначенной для выполнения реакции, и поэтому, различные исследования были выполнены в отношении плотной зоны катализатора для того, чтобы концентрация исходного газообразного материала, концентрация кислорода, способ подачи, температура и т.д. не вызывали ухудшение катализатора. Патентный документ 1 сфокусирован на температуре неплотной зоны катализатора, а не на плотной зоне катализатора, и предназначен для стабильного получения α,β-ненасыщенного нитрила, такого как акрилонитрил, при высоком выходе на протяжении длительного периода времени посредством предотвращения ухудшения металлооксидного катализатора, однако уменьшение в выходе ненасыщенного нитрила обусловлено не только ухудшением катализатора. В соответствии с исследованиями, проведенными авторами данного изобретения, было найдено, что часть ненасыщенного нитрила, произведенного в плотной зоне (плотной зоне катализатора) реактора с псевдоожиженным слоем, дополнительно реагирует с катализатором в неплотной зоне (неплотной зоне катализатора) и разлагается.

[0006]

Данное изобретение было сделано с учетом вышеуказанной проблемы, и целью данного изобретения является предоставление способа получения ненасыщенного нитрила, в котором ненасыщенный нитрил может быть получен при высоком выходе посредством сдерживания разложения ненасыщенного нитрила, полученного в реакторе с псевдоожиженным слоем.

Решение проблем

[0007]

А именно, данное изобретение состоит в следующем.

[1]

Способ получения ненасыщенного нитрила, при применении реактора с псевдоожиженным слоем, имеющего внутреннее пространство, содержащее катализатор, способный к псевдоожижению внутри него; отверстие для подачи, выполненное с возможностью подачи исходного газообразного материала, содержащего углеводород, во внутреннее пространство; и выпускное отверстие, выполненное с возможностью выпуска газообразного реакционного продукта из внутреннего пространства, данный способ включает реакционную стадию подвергания углеводорода реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе в присутствии катализатора во внутреннем пространстве, с получением соответствующего ненасыщенного нитрила, где

когда во внутреннем пространстве, пространство, где имеющееся количество катализатора на единицу объема составляет 150 кг/м³ или более, определяют как плотную зону, и пространство где имеющееся количество катализатора на единицу объема составляет менее чем 150 кг/м³, определяют как неплотную/разреженную зону на реакционной стадии,

время пребывания газа в неплотной/разреженной зоне составляет от 5 до 50 с.

[2]

Способ получения ненасыщенного нитрила в соответствии с [1], где приведенная скорость газа в неплотной зоне составляет менее чем 1 м/с на реакционной стадии.

[3]

Способ получения ненасыщенного нитрила в соответствии с пунктом [1] или [2], где концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте, выпускаемом из выпускного отверстия, составляет 0,1 об.% или более на реакционной стадии.

[4]

Способ получения ненасыщенного нитрила в соответствии с любым одним пунктом из [1] - [3], где концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте, выпускаемом из выпускного отверстия, составляет 0,1 об.% или более, и 5,0 об.% или менее на реакционной стадии.

[5]

Способ получения ненасыщенного нитрила в соответствии с любым одним пунктом из [1] - [4], где

когда концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте, выпускаемом из выпускного отверстия, составляет менее чем 2,0 об.% на реакционной стадии, удовлетворяется следующая зависимость: (время пребывания газа) ≤ 7,5 × (концентрация кислорода)+30, и

когда концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте, выпускаемом из выпускного отверстия, составляет 2,0 об.% или более на реакционной стадии, удовлетворяется следующая зависимость: (время пребывания газа) ≤ -3 × (концентрация кислорода)+50.

[6]

Способ получения ненасыщенного нитрила в соответствии с любым одним пунктом из [1] - [5], где углеводород является пропаном и/или пропиленом.

Преимущества данного изобретения

[0008]

В соответствии с данным изобретением, может быть предоставлен способ получения ненасыщенного нитрила, в котором ненасыщенный нитрил может быть получен при высоком выходе посредством сдерживания разложения ненасыщенного нитрила, полученного в реакторе с псевдоожиженным слоем.

Краткое описание чертежей

[0009]

[Фиг. 1] Фиг. 1 показывает схематический вид поперечного сечения реактора с псевдоожиженным слоем, который может быть применен в способе получения ненасыщенного нитрила представленного варианта осуществления.

Описание вариантов осуществления

[0010]

Вариант осуществления данного изобретения (на который далее в данном документе делается ссылка как на «представленный вариант осуществления») описан ниже в деталях, однако данное изобретение не ограничивается этим и может быть различным образом модифицировано без отклонения от сущности данного изобретения. На чертежах одинаковые элементы обозначены одними и теми же номерами позиции, и повторение их описания может быть опущено. Если не указано иное, пространственное расположение, такое как вверху и внизу, и слева и справа, основано на положениях, показанных на чертежах. Кроме того, соотношения размеров на чертежах не ограничиваются проиллюстрированными соотношениями.

[0011]

[Способ получения ненасыщенного нитрила]

Способ получения ненасыщенного нитрила по данному изобретению является способом, применяющим реактор с псевдоожиженным слоем, имеющий внутреннее пространство, содержащее катализатор, способный к псевдоожижению внутри него; отверстие для подачи исходного материала, выполненное с возможностью подачи исходного газообразного материала, содержащего углеводород, во внутреннее пространство; и выпускное отверстие, выполненное с возможностью выпуска газообразного реакционного продукта из внутреннего пространства, данный способ включает реакционную стадию подвергания углеводорода реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе в присутствии катализатора во внутреннем пространстве, с получением соответствующего ненасыщенного нитрила, где когда во внутреннем пространстве, пространство, где имеющееся количество катализатора на единицу объема составляет 150 кг/м³ или более, определяют как плотную зону, и пространство где имеющееся количество катализатора на единицу объема составляет менее чем 150 кг/м³, определяют как неплотную/разреженную зону на реакционной стадии, время пребывания газа в неплотной/разреженной зоне составляет от 5 до 50 с.

[0012]

На Фиг. 1 показан схематический вид поперечного сечения реактора с псевдоожиженным слоем, который может быть применен в способе получения ненасыщенного нитрила представленного варианта осуществления.

[0013]

Катализатор 2 псевдоожижают во внутреннем пространстве 3 при балансе между массой и объемом самого катализатора, скоростями подачи исходного газообразного материала A и кислородсодержащего газа B (расходами потока в направлении стрелки F), и т.д. В зоне выше распределительной трубы 8, имеющееся количество (распределенного) катализатора 2 во внутреннем пространстве 3 на единицу объема уменьшается в направлении к верхней части от нижней части внутреннего пространства 3 (в направлении стрелки F).

[0014]

Средний диаметр частиц катализатора 2 составляет предпочтительно от 35 до 75 мкм. Объемная плотность катализатора 2 составляет предпочтительно от 0,85 до 1,2 г/см³.

[0015]

Внутреннее пространство 3 может иметь, в дополнение к циклону 7, чтобы отделять и извлекать катализатор 2 из газообразного реакционного продукта, охлаждающий змеевик (не показан), чтобы в основном удалять теплоту реакции плотной зоны внутреннего пространства 3 и тем самым контролировать температуру реакции, и элемент (не показан), чтобы контролировать приведенную скорость газа во внутреннем пространстве 3, при необходимости. Приведенная скорость газа во внутреннем пространстве 3 зависит от площади поперечного сечения внутреннего пространства 3 (площади в направлении, которое пересекается ортогональным образом с направлением стрелки F). Например, когда внутреннее пространство 3, площади поперечного сечения которого не являются постоянными, приведенная скорость газа уменьшается в месте, имеющем большую площадь поперечного сечения, и приведенная скорость газа увеличивается в месте, имеющем небольшую площадь поперечного сечения. С точки зрения контроля приведенной скорости газа в каждом месте внутреннего пространства 3, элемент для контроля приведенной скорости газа устанавливают во внутреннем пространстве 3, и площадь поперечного сечения для протекания газа в месте, где установлен данный элемент для контроля приведенной скорости газа, уменьшена на часть, занятую элементом для контроля приведенной скорости газа, так что приведенная скорость газа в этом месте увеличивается по сравнению со скоростью в том месте, где элемент для контроля приведенной скорости газа не установлен. Вместо установки элемента для контроля приведенной скорости газа, может быть применен реактор 1 с псевдоожиженным слоем, диаметры которого не являются постоянными, так что площадь поперечного сечения внутреннего пространства 3 может варьироваться в желательном месте.

[0016]

Газообразный реакционный продукт, сопровождаемый катализатором 2, поступает в циклон 7 через впускное отверстие 7a. Катализатор 2, введенный в циклон 7, опускается вниз во внутреннем пространстве 3 таким образом, что перемещается по спирали в конической секции циклона 7, в то время как газообразный реакционный продукт направляется к выпускному отверстию 6 посредством трубы, вытянутой вверх от верхней части циклона 7. Ниже конической секции циклона 7, труба дополнительно вытянута вниз во внутреннее пространство 3, и через эту трубу катализатор 2 направляется вниз во внутреннее пространство 3.

[0017]

[Реакционная стадия]

Реакционная стадия является стадией подвергания углеводорода реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе в присутствии катализатора, чтобы получить соответствующий ненасыщенный нитрил. Реакция каталитического аммоксидирования в паровой фазе происходит в основном в плотной зоне 3b.

[0018]

Углеводород не ограничивается особым образом, и его примеры включают алканы, такие как метан, этан, пропан, н-бутан и изобутан; и алкены, такие как этилен, пропилен, н-бутилен и изобутилен. Из них, пропан, изобутан, пропилен и изобутилен являются предпочтительными, и пропан и/или пропилен является более предпочтительным, с точки зрения цен результирующего нитрильного соединения в качестве промежуточного материала для химикатов.

[0019]

В исходном газообразном материале A, могут содержаться исходные материалы, иные, чем углеводород. Их примеры включают аммиак, кислород и воздух. Как описано ранее, кислород, воздух или т.п. может также быть подан в качестве кислородсодержащего газа B отдельно от исходного газообразного материала A.

[0020]

Катализатор не ограничивается особым образом при условии, что он является твердотельным катализатором, обычно применяемым для реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, и например, металлооксидный катализатор, поддерживаемый на кремнеземе или т.п. может быть применен.

[0021]

Состав катализатора не ограничивается особым образом при условии, что он обладает активностью в отношении реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, однако с той точки зрения, что действие и эффект данного изобретения проявляются более эффективным и более надежным образом, оксидный катализатор, содержащий по меньшей мере молибден в качестве элемента, (также называемый просто как «оксидный катализатор» далее в данном документе) является предпочтительным. Более конкретно, может быть применен катализатор, имеющий состав, представленный приведенной ниже формулой (1).

MoV_aNb_bX_cT_dZ_eO_n (1)

где каждый из индексов a, b, c, d, e и n представляет атомную долю каждого атома по отношению к атому Mo, и они находятся в пределах интервалов 0,01≤a≤1, 0,01≤b≤1, 0,01≤c≤1, 0≤d<1 и 0≤e<1, и n является величиной, удовлетворяющей балансу валентностей.

[0022]

По отношению к атому Mo, атомная доля a V составляет предпочтительно от 0,1 или более до 0,4 или менее, и атомная доля b Nb составляет предпочтительно от 0,01 или более до 0,2 или менее. Атомная доля c компонента X по отношению к атому Mo составляет предпочтительно от 0,01 или более до 0,6 или менее и более предпочтительно составляет от 0,1 или более до 0,4 или менее.

[0023]

Элемент, представленный как X, является одним или несколькими элементами, выбранными из группы, состоящей из, например, Sb, Te, Sr, Cr, Ta, Rh, Pd, Pt и Ag. Примеры соединений, содержащих эти элементы, включают нитраты, карбоксилаты, аммониевые соли карбоновой кислоты, пероксокарбоксилаты, аммониевые соли пероксокарбоновой кислоты, галогенированные аммониевые соли, галогениды, ацетилацетонаты и алкоксиды. Их них, предпочтительно применяют водные исходные материалы, представленные нитратами и карбоксилатами.

[0024]

В качестве элементов, представленных как X, Te и Sb являются предпочтительными. В процессе промышленного производства для ненасыщенного нитрила, обычно требуется способность к выдерживанию долговременного применения при температуре не ниже 400°C, и особенно предпочтительным является применение Sb в качестве элемента, представленного как X. С другой стороны, в процессе промышленного производства для ненасыщенного нитрила также возможно проведение реакции при температуре не выше, чем 400°C, и поэтому, влияние посредством удаления Te при долговременном функционировании является небольшим, так что также Te может быть предпочтительно применен.

[0025]

Индекс d, который представляет атомную долю элемента, представленного как T, по отношению к атому Mo составляет предпочтительно от 0 или более до 1 или менее, более предпочтительно от 0,001 или более до 0,1 или менее и еще более предпочтительно от 0,002 или более до 0,08 или менее. Элемент, представленный как T, является предпочтительно одним или несколькими элементами, выбранными из группы, состоящей из Ti, Zr, Hf, W, Mn, Re, Fe, Co, Ni, Au, Zn, B, Al, Ga, In, Ge, Sn и Bi, и является более предпочтительно Ti, W или Mn.

[0026]

Индекс e, который представляет атомную долю элемента, представленного как Z, по отношению к атому Mo составляет предпочтительно от 0 или более до 1 или менее и более предпочтительно от 0,0001 или более до 0,5 или менее. В качестве элемента, представленного как Z, один или несколько элементов, выбранных из группы, состоящей из редкоземельных элементов и щелочноземельных элементов, могут быть применены, и предпочтительными являются Ba, Sc, Y, La, Ce, Pr и Yb, и особенно предпочтительным является Ce. С точки зрения увеличения выхода ненасыщенного нитрила в реакции аммоксидирования, предпочтительно, чтобы оксидный катализатор содержал элемент, представленный как Z, и более предпочтительно, чтобы элементы были равномерно диспергированы в частицах катализатора.

[0027]

Примеры соединений, содержащих Mo, которые становятся исходными материалами для Mo в катализаторе, (называемых как «Mo-содержащие соединения» далее в данном документе, то же самое будет применяться к другим элементам), включают молибдат аммония, гептамолибдат аммония, фосфорномолибденовую кислоту, кремнемолибденовую кислоту, и из них гептамолибдат аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] может быть предпочтительно применен.

[0028]

Примеры V-содержащих соединений, которые становятся исходными материалами для V в катализаторе, включают пятиокись ванадия, метаванадат аммония и ванадилсульфат, и из них метаванадат аммония [NH₄VO₃] может быть предпочтительно применен.

[0029]

Примеры Nb-содержащих соединений, которые становятся исходными материалами для Nb в катализаторе, включают ниобиевую кислоту, ниобиевые соли неорганических кислот и ниобиевые соли органических кислот, и из них, ниобиевая кислота может быть предпочтительно применена.

[0030]

Когда Te применяют в качестве элемента, представленного как X, теллуровая кислота [H₆TeO₆], может быть предпочтительно применена в качестве исходного материала для Te в катализаторе, и когда применяют Sb, оксид сурьмы, в частности, триоксид сурьмы [Sb₂O₃], может быть предпочтительно применен в качестве исходного материала для Sb в катализаторе.

[0031]

Когда оксидный катализатор поддерживают на кремнеземе, золь кремниевой кислоты, порошковый кремнезем или т.п. могут быть добавлены в качестве исходного материала для кремнезема. Порошковый кремнезем является предпочтительно кремнеземом, полученным пирогенным способом, и посредством предварительного диспергирования порошкового кремнезема в воде и применении результирующей дисперсии облегчается добавление к суспензии и смешивание. Способ диспергирования не ограничивается особым образом, и диспергирование может быть выполнено при применении обычного гомогенизатора, смесителя-гомогенизатора, ультразвукового вибратора и т.д. в отдельности или в комбинации.

[0032]

Оксидный катализатор может быть получен посредством приготовления водного раствора или водной дисперсии этих исходных материалов и подвергания раствора или дисперсии сушке и обжигу обычными способами.

[0033]

В данном варианте осуществления, внутреннее пространство 3, где выполняется реакция каталитического аммоксидирования в паровой фазе, определяют посредством разделения ее на плотную зону 3b, в которой имеющееся количество катализатора на единицу объема составляет 150 кг/м³ или более, и неплотную/разреженную зону 3a, которая расположена между плотной зоной и выпускным отверстием, и в которой имеющееся количество катализатора на единицу объема составляет менее чем 150 кг/м³.

[0034]

При этом, время пребывания газа в неплотной зоне составляет от 5 до 50 с, предпочтительно от 6 до 45 с и более предпочтительно от 7 до 40 с. Поскольку время пребывания газа в неплотной зоне составляет 5 с или более, абразивный износ катализатора вследствие столкновения катализатора в циклоне 7 или выпускном потоке катализатора из выпускного отверстия может быть подавлен, и в случае непрерывного функционирования уменьшение в выходе ненасыщенного нитрила может быть подавлено. Поскольку время пребывания газа в неплотной зоне составляет 50 с или менее, время контактирования катализатора с ненасыщенным нитрилом в неплотной зоне уменьшено, и ненасыщенный нитрил, произведенный в плотной зоне 3b, может быть ингибирован в отношении разложения в неплотной зоне 3a, так что выход результирующего ненасыщенного нитрила дополнительно улучшен.

[0035]

В качестве технологии регулирования времени пребывания газа в неплотной зоне до вышеуказанного интервала, может быть применена технология с изменением расхода исходного газообразного материала или кислородсодержащего газа, технология с изменением температуры реактора 1 с псевдоожиженным слоем, технология с изменением давления в реакторе 1 с псевдоожиженным слоем, технология с изменением объема реактора 1 с псевдоожиженным слоем посредством элемента или т.п. реактора, или же технология с их комбинацией.

[0036]

Время пребывания газа в неплотной зоне может быть рассчитано из приведенной ниже формулы.

Время пребывания газа в неплотной зоне (с)=(объем неплотной зоны (м³) × 3600)/расход газа в неплотной зоне (м³/ч)

[0037]

«Расход газа в неплотной зоне» определяют посредством скорости подачи газов, подаваемых во внутреннее пространство, таких как исходный газообразный материал и кислородсодержащий газ, принимая во внимание расширение и сжатие вследствие температуры и давления в неплотной зоне, и рассчитывают из приведенной ниже формулы.

Расход газа в неплотной зоне (м³/ч)=(скорость подачи газа, подаваемого во внутреннее пространство (норм. м³/ч)) × (температура неплотной зоны (°C)+273,15)/273,15 × 1,033/(1,033+давление в реакторе (K/G))

[0038]

В качестве технологии контроля имеющегося количества катализатора в неплотной зоне на единицу объема и имеющегося количества катализатора в плотной зоне на единицу объема по отношению к вышеуказанным верхним пределам, технология контроля приведенной скорости газа в каждом месте в реакторе, технология контроля объемного веса сыпучего материала катализатора или технология с их комбинированием могут быть применены.

[0039]

«Имеющееся количество катализатора на единицу объема» в представленном варианте осуществления может быть рассчитано из приведенной ниже формулы при применении перепада давления на псевдоожиженном слое. Во внутреннем пространстве реактора с псевдоожиженным слоем, давление при каждой высоте измеряют посредством манометра, установленного в каждой из нескольких точек измерения, различающихся по высоте, и имеющееся количество катализатора вычисляют, чтобы определить интервалы неплотной зоны плотной зоны, посредством чего объем неплотной зоны может быть рассчитан. Имеющееся количество (кг/м³) катализатора на единицу объема, находящегося во внутреннем пространстве, окруженном поперечными сечениями реактора с псевдоожиженным слоем, которые были сделаны в горизонтальном направлении по отношению к поверхности земли при расстоянии h1 (м), измеренном от поверхности земли в вертикальном направлении по отношению к поверхности земли, и расстоянии h2 (м), измеренном от поверхности земли в вертикальном направлении по отношению к поверхности земли (h2>h1), и реактор с псевдоожиженным слоем представлен приведенной ниже формулой.

Имеющееся количество катализатора от h1 до h2 на единицу объема (кг/м³)=(перепад давления между h2-h1 (Па))/(9,8 м/с²) × расстояние между h2-h1 (м))

[0040]

Когда максимальная величина из измеренных величин, каждая из которых составляет менее чем 150 кг/м³, среди имеющихся количеств катализатора на единицу объема, рассчитанных из указанной выше формулы, представлена как D3 (кг/м³), расстояние между поверхностью земли и этой точкой измерения, которое измерено в вертикальном направлении по отношению к поверхности земли, представлено как h3 (м), минимальная величина из измеренных величин, каждая из которых составляет 150 кг/м³ или более, среди вышеуказанных имеющихся количеств, представлена как D4 (кг/м³), и расстояние между поверхностью земли и этой точкой измерения, которое измерено в вертикальном направлении по отношению к поверхности земли, представлено как h4 (м), расстояние h5 (м) от поверхности земли, измеренное в вертикальном направлении по отношению к поверхности земли, рассчитывают из приведенной ниже формулы, и поперечное сечение реактора с псевдоожиженным слоем, сделанное при этом расстоянии в горизонтальном направлении по отношении к поверхности земли, является граничной плоскостью между неплотной зоной 3a и плотной зоной 3b.

h5 (м)=((150 - D3) × h4+(D4-150) × h3)/(D4 - D3)

[0041]

Когда расстояние между поверхностью земли и верхним концом реактора, которое измерено в вертикальном направлении по отношению к поверхности земли, представлено как h6 (м), объем неплотной зоны (м³) рассчитывают из приведенной ниже формулы.

Объем неплотной зоны (м³)=(h6 (м) - h5 (м)) × (эффективная площадь поперечного сечения неплотной зоны (м²))

[0042]

Температура неплотной зоны (°C) является дополнительным средним значением максимальной температуры и минимальной температуры среди температур, измеренных внутри реактора.

[0043]

На реакционной стадии, приведенная скорость газа в неплотной зоне 3a составляет предпочтительно менее чем 1 м/с, более предпочтительно менее чем 0,95 м/с и еще более предпочтительно менее чем 0,9 м/с. Посредством регулирования приведенной скорости газа до менее чем 1 м/с, имеющееся количество катализатора в неплотной зоне может быть уменьшено, и ненасыщенный нитрил, полученный в плотной зоне 3b, может быть ингибирован от разложения в неплотной зоне 3a, так что выход результирующего ненасыщенного нитрила имеет тенденцию быть дополнительно улучшенным. Нижний предел приведенной скорости газа в неплотной зоне 3a не ограничивается особым образом, однако приведенная скорость газа составляет предпочтительно 0,1 м/с или более, более предпочтительно 0,3 м/с или более и еще более предпочтительно 0,4 м/с или более. Приведенная скорость газа в представляемом варианте осуществления может быть рассчитана из представленной ниже формулы. «Эффективная площадь поперечного сечения неплотной зоны» относится к среднему значению площадей поперечных сечений, через которые газ проходит в неплотной зоне (в случае, когда элемент для уменьшения приведенной скорости газа присутствует в неплотной зоне, этот термин относится к среднему значению площадей поперечных сечений, за исключением площади поперечного сечения данного элемента). Это среднее значение является дополнительным средним значением наибольшей площади поперечного сечения и наименьшей площади поперечного сечения в неплотной зоне. «Расход газового потока в неплотной зоне» определяют посредством общего количества газов, поданных во внутреннее пространство, таких как исходный газообразный материал и кислородсодержащий газ.

Приведенная скорость газа в неплотной зоне (м/с)=расход газового потока в неплотной зоне (м³/ч)/эффективная площадь поперечного сечения неплотной зоны (м²)/3600

[0044]

Если концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте C, выпущенном из выпускного отверстия 6, составляет 0,1 об.% или менее, катализатор является чрезмерно восстановленным, и имеет место феномен уменьшения активности, так что выход желательного продукта не может быть поддержан. На реакционной стадии, поэтому, концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте C, выпускаемом из выпускного отверстия 6, составляет предпочтительно 0,1 об.% или более, более предпочтительно 0,5 об.% или более и еще более предпочтительно 1,0 об.% или более.

[0045]

Когда концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте C составляет менее чем 2,0 об.%, и когда время пребывания газа в неплотной зоне является продолжительным, восстановление катализатора дополнительно ускоряется, и поэтому концентрация кислорода (об.%) в газообразном реакционном продукте C и время пребывания газа (с) в неплотной зоне предпочтительно удовлетворяют приведенной ниже реляционной формуле.

Время пребывания газа в неплотной зоне (с) ≤ 7,5 × (концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте, выпущенном из выпускного отверстия (об.%))+30

[0046]

С другой стороны, когда концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте C составляет 0,1% или более, катализатор окисляется, вследствие чего возникает феномен, заключающийся в том, что активность увеличивается, и в неплотной зоне 3a реакция разложения ненасыщенного нитрила, образованного в плотной зоне 3b, ускоряется, температура газа, остающегося в неплотной зоне 3a, повышается, и в неплотной зоне 3a реакция разложения ненасыщенного нитрила, произведенного в плотной зоне 3b, дополнительно ускоряется. В отношении этого феномена, посредством регулирования времени пребывания газа в неплотной зоне 3a до от 5 до 50 секунд, ненасыщенный нитрил, произведенный в плотной зоне 3b, может быть ингибирован в отношении разложения в неплотной зоне 3a, и выход результирующего ненасыщенного нитрила склонен быть дополнительно улучшенным. Соответственно, концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте C, выпускаемом из выпускного отверстия 6, составляет предпочтительно 5,0 об.% или менее, более предпочтительно 3,5 об.% или менее и еще более предпочтительно 2,5 об.% или менее. В случае, когда концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте C составляет 2,0 об.% или более, реакция разложения ненасыщенного нитрила, произведенного в плотной зоне 3b, имеет тенденцию ускоряться в неплотной зоне 3a, когда концентрация кислорода увеличивается, и поэтому время пребывания в неплотной зоне, концентрация кислорода (об.%) в газообразном реакционном продукте C и время пребывания газа (с) в неплотной зоне предпочтительно удовлетворяют приведенной ниже реляционной формуле. Концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте C может контролироваться посредством скорости подачи кислородсодержащего газа B или условий реакции.

Время пребывания газа в неплотной зоне (с) ≤ -3,0 × (концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте, выпущенном из выпускного отверстия (об.%))+50

Примеры

[0047]

Данное изобретение будет более конкретно описано ниже при ссылке на примеры и сравнительные примеры. Данное изобретение никоим образом не ограничивается представленными ниже примерами.

[0048]

[Пример 1]

Подготавливали реактор 1 с псевдоожиженным слоем, подобный тому, что показан на Фиг. 1. Реактор 1 с псевдоожиженным слоем имел форму вертикального цилиндра, имеющего внутренний диаметр 0,6 м и длину 17,5 м, имел распределительную пластину 5 при расположении 1 м от нижнего конца внутреннего пространства 3, и отверстие 4 для подачи исходного материала выше распределительной пластины таким образом, что они расположены одно напротив другой, и имел нижний конец отверстия циклона 7 при расположении 15,5 м от верхнего конца внутреннего пространства 3.

[0049]

Реактор с псевдоожиженным слоем заполняли 550 кг катализатора (Mo₁V_0,207Sb_0,219Nb_0,102W_0,030Ce_0,005O_n/51,0 масс.%-SiO₂), описанного в Примере 1 Патента Японии № 5694379, и пропан и аммиак, которые являлись реакционными исходными материалами, подавали из отверстия 4 для подачи исходного материала, и воздух подавали из распределительной пластины 5 через отверстие 9 для подачи таким образом, что молярное соотношение пропан:аммиак:кислород становилось 1:1,1:2,8 при температуре реакции 445°C и при нормальном давлении. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 1.

[0050]

[Пример 2]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 1, за исключением того, что количество катализатора изменяли до 700 кг, и расход газового потока изменяли, как показано в Таблице 1. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 1.

[0051]

[Пример 3]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 1, за исключением того, что количество катализатора изменяли до 380 кг, и расход газового потока изменяли, как показано в Таблице 1. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 1.

[0052]

[Пример 4]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 1, за исключением того, что элемент для регулирования объема внутреннего пространства размещали, чтобы изменить объем неплотной зоны, как показано в Таблице 1. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 1.

[0053]

[Пример 5]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 1, за исключением того, что элемент для регулирования объема внутреннего пространства удаляли, чтобы изменить объем неплотной зоны, как показано в Таблице 1. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 1.

[0054]

[Пример 6]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 1, за исключением того, что количество катализатора изменяли до 380 кг, расход газа изменяли, как показано в Таблице 1, и элемент для регулирования объема внутреннего пространства размещали, чтобы изменить объем неплотной зоны, как показано в Таблице 1. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 1.

[0055]

[Пример 7]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 1, за исключением того, что молярное отношение исходного газообразного материала изменяли до пропан:аммиак:кислород=1:1,1:2,3. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 1.

[0056]

[Пример 8]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 1, за исключением того, что молярное отношение исходного газообразного материала изменяли до пропан:аммиак:кислород=1:1,1:3,4. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 1.

[0057]

[Пример 9]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 1, за исключением того, что температуру неплотной зоны устанавливали при 460°C. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 1.

[0058]

[Пример 10]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же бразом, что и в Примере 1, за исключением того, что температуру неплотной зоны устанавливали при 440°C. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 1.

[0059]

[Пример 11]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 1, за исключением того, что применяли реактор 1 с псевдоожиженным слоем, который был подобным тому, что показан на Фиг. 1, имеющий форму вертикального цилиндра с внутренним диаметром 10 м и длиной 30 м, имеющий распределительную пластину 5 при расположении 3 м от нижнего конца внутреннего пространства 3 и отверстие 4 для подачи исходного материала выше распределительной пластины таким образом, что они обращены одна к другому, и имел нижний конец отверстия циклона 7 при расположении при 21,0 м от верхнего конца внутреннего пространства 3, и количество катализатора изменяли до 155000 кг и расход газового потока изменяли, как показано в Таблице 1. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 1.

[0060]

[Пример 12]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 1, за исключением того, что катализатор для наполнения изменяли до катализатора (Mo₁V_0,207Sb_0,219Nb_0,102W_0,030Ce_0,005O_n/68,0 масс.%-SiO₂), описанного в Примере 3 патента Японии № 5694379. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 1.

[0061]

[Пример 13]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 1, за исключением того, что катализатор для наполнения изменяли до катализатора (Mo₁V_0,240Sb_0,250Nb_0,120W_0,030Ce_0,005O_n/51,0 масс,%-SiO₂), описанного в Примере 4 патента Японии № 5694379. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 2.

[0062]

[Пример 14]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 6, за исключением того, что скорость подачи газа, подаваемого во внутреннее пространство, изменяли, как показано в Таблице 2. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 2.

[0063]

[Пример 15]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 6, за исключением того, что скорость подачи исходного газообразного материала, подаваемого во внутреннее пространство, изменяли, как показано в Таблице 2, и молярное отношение исходного газообразного материала изменяли до пропан:аммиак:кислород=1:1,1:3,0. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 2.

[0064]

[Пример 16]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 6, за исключением того, что молярное отношение исходного газообразного материала изменяли до пропан:аммиак:кислород=1:1,1:3,4. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 2.

[0065]

[Пример 17]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 1, за исключением того, что молярное отношение исходного газообразного материала изменяли до пропан:аммиак:кислород=1:1,1:3,0. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 2.

[0066]

[Пример 18]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 15, за исключением того, что скорость подачи исходного газообразного материала, подаваемого во внутреннее пространство, изменяли, как показано в Таблице 2. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 2.

[0067]

[Пример 19]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 8, за исключением того, что скорость подачи исходного газообразного материала, подаваемого во внутреннее пространство, изменяли, как показано в Таблице 2. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 2.

[0068]

[Пример 20]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 1, за исключением того, что молярное отношение исходного газообразного материала изменяли до пропан:аммиак:кислород=1:1,1:3,6. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 2.

[0069]

[Справочный Пример 21]

В реакторе с псевдоожиженным слоем, катализатор, в котором 60 масс.% сложного оксида, имеющего композицию металлических компонентов, представленную формулой Mo_12,00Bi_0,39Fe_1,60Ni_6,97Mg_0,77Ce_0,63Rb_0,17, поддерживали на 40 масс.% кремнезема, получали посредством приведенной ниже процедуры.

[0070]

(Пример приготовления) Смешанный жидкий исходный материал

Первоначально, к 1333 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30 масс.% SiO₂, 485,9 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O], растворенного в 873,5 г воды, добавляли при перемешивании, получая тем самым первый раствор, содержащий молибден и кремнезем. Затем, в 396,7 г азотной кислоты концентрацией 16,6 масс.%, растворяли 43,1 г нитрата висмута [(Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 148,0 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 464,7 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 45,5 г нитрата магния [Mg(NO₃)₂⋅6H₂O], 62,6 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O] и 5,89 г нитрата рубидия [RbNO₃], получая тем самым второй раствор. Второй раствор смешивали с первым раствором, получая тем самым смешанный жидкий исходный материал в форме суспензии.

[0071]

(Пример приготовления) Катализатор

При применении устройства для первоначальной сушки, результирующий смешанный жидкий исходный материал при 40°C сушили таким же образом, что и в Примере 1, за исключением того, что температуру горячего воздуха устанавливали при 230°C непосредственно перед сушильной камерой и устанавливали при 110°C непосредственно после выпуска. Результирующий сухой порошок поддерживали при 200°C в течение 5 минут, затем нагревали от 200°C до 450°C при 2,5 °C/мин и поддерживали при 450°C в течение 20 минут, чтобы денитрифицировать порошок. Результирующий денитрифицированный порошок обжигали при 580°C в течение 2 часов, получая тем самым катализатор.

[0072]

Реактор с псевдоожиженным слоем заполняли 700 кг результирующего катализатора, и пропилен и аммиак, которые являлись реакционными исходными материалами, подавали из отверстия 4 для подачи исходного материала, и воздух подавали из распределительной пластины 5 через отверстие 9 для подачи таким образом, что молярное соотношение пропилен:аммиак:кислород становилось 1:1,1:1,8 при температуре реакции 450°C и реакционном давлении 0,50 K/G. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 2.

[0073]

[Справочный Пример 22]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 21, за исключением того, что элемент для регулирования объема внутреннего пространства удаляли, чтобы изменить объем неплотной зоны, как показано в Таблице 2. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 2.

[0074]

[Справочный Пример 23]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 21, за исключением того, что скорость подачи исходного газообразного материала, подаваемого во внутреннее пространство, изменяли, как показано в Таблице 2, и молярное отношение исходного газообразного материала изменяли до пропилен:аммиак:кислород=1:1,1:2,4. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 2.

[0075]

[Справочный Пример 24]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 22, за исключением того, что скорость подачи исходного газообразного материала, подаваемого во внутреннее пространство, изменяли, как показано в Таблице 2. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 2.

[0076]

[Сравнительный пример 1]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 1, за исключением того, что элемент для регулирования объема внутреннего пространства размещали, чтобы изменить объем неплотной зоны, как показано в Таблице 3. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 3.

[0077]

[Сравнительный пример 2]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 5, за исключением того, что количество катализатора изменяли до 380 кг, расход газа изменяли, как показано в Таблице 3, и молярное отношение исходного газообразного материала изменяли до пропан:аммиак:кислород=1:1,1:3,0. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 3.

[0078]

[Сравнительный пример 3]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Сравнительном примере 1, за исключением того, что молярное отношение исходного газообразного материала изменяли до пропан:аммиак:кислород=1:1,1:3,0. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 3.

[0079]

[Сравнительный пример 4]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 11, за исключением того, что элемент для регулирования объема внутреннего пространства размещали, чтобы изменить объем неплотной зоны, как показано в Таблице 3. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 3.

[0080]

[Сравнительный пример 5]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 11, за исключением того, что количество катализатора изменяли до 130000 кг, и расход газового потока изменяли, как показано в Таблице 3. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 3.

[0081]

[Сравнительный пример 6]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же бразом, что и в Сравнительном примере 1, за исключением того, что катализатор для наполнения изменяли до катализатора (Mo₁V_0,207Sb_0,219Nb_0,102W_0,030Ce_0,005O_n/68,0 масс.%-SiO₂), описанного в Примере 3 патента Японии № 5694379. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 3.

[0082]

[Сравнительный пример 7]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Сравнительном примере 2, за исключением того, что катализатор для наполнения изменяли до катализатора (Mo₁V_0,207Sb_0,219Nb_0,102W_0,030Ce_0,005O_n/68,0 масс.%-SiO₂), описанного в Примере 3 патента Японии № 5694379. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 3.

[0083]

[Сравнительный пример 8]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Сравнительном примере 1, за исключением того, что катализатор для наполнения изменяли до катализатора (Mo₁V_0,240Sb_0,250Nb_0,120W_0,030Ce_0,005O_n/51,0 масс,%-SiO₂), описанного в Примере 4 патента Японии № 5694379. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 3.

[0084]

[Сравнительный пример 9]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Сравнительном примере 2, за исключением того, что катализатор для наполнения изменяли до катализатора (Mo₁V_0,240Sb_0,250Nb_0,120W_0,030Ce_0,005O_n/51,0 масс,%-SiO₂), описанного в Примере 4 патента Японии № 5694379. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 3.

[0085]

[Сравнительный пример 10]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Сравнительном примере 9, за исключением того, что молярное отношение исходного газообразного материала изменяли до пропан:аммиак:кислород=1:1,1:2,2. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 3.

[0086]

[Сравнительный пример 11]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Сравнительном примере 9, за исключением того, что молярное отношение исходного газообразного материала изменяли до пропан:аммиак:кислород=1:1,1:3,0. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 3.

[0087]

[Сравнительный пример 12]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же бразом, что и в Сравнительном примере 9, за исключением того, что молярное отношение исходного газообразного материала изменяли до пропан:аммиак:кислород=1:1,1:3,4. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 3.

[0088]

[Сравнительный пример 13]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Сравнительном примере 8, за исключением того, что молярное отношение исходного газообразного материала изменяли до пропан:аммиак:кислород=1:1,1:3,0. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 3.

[0089]

[Сравнительный пример 14]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Сравнительном примере 8, за исключением того, что молярное отношение исходного газообразного материала изменяли до пропан:аммиак:кислород=1:1,1:3,4. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 3.

[0090]

[Сравнительный пример 15]

Реакцию каталитического аммоксидирования в паровой фазе выполняли таким же образом, что и в Примере 21, за исключением того, что температуру неплотной зоны устанавливали при 440°C, и элемент для регулирования объема внутреннего пространства размещали, чтобы изменить объем неплотной зоны, как показано в Таблице 3. Выход акрилонитрила по прошествии 3 часов (с момента начала) и выход акрилонитрила по прошествии одной недели, от инициирования реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе, представлены в Таблице 3.

[0091]

[Таблица 1]

Пример Исходный газообразный материал Скорость подачи газа, подаваемого во внутреннее пространство (норм. м³/ч) Расход газа в неплотной зоне (м³/ч) Давление в реакторе (K/G) Температура неплотной зоны (°C) Объем неплотной зоны (м³) Время пребывания газа в неплотной зоне (с) Приведенная скорость газа (м/с) Концентрация кислорода на выходе реактора (об.%) Выход акрилонитрила (AN) непосредственно после начала (%) Выход акрилонитрила (AN) по прошествии одной недели (%) Сравнительный пример Прим. 1 Пропан 420 703 0,60 450 2,7 13,8 0,74 2,0 55,1 55,2 Прим. 2 Пропан 530 888 0,60 450 2,7 11,0 0,94 2,0 55,1 55,1 Прим. 3 Пропан 280 469 0,60 450 2,7 20,7 0,49 2,0 54,9 54,8 Прим. 4 Пропан 420 703 0,60 450 1,8 9,2 1,11 2,0 55,2 55,2 Прим. 5 Пропан 420 703 0,60 450 5 25,6 0,40 2,0 54,8 54,9 Прим. 6 Пропан 280 469 0,60 450 5 38,4 0,27 2,0 54,7 54,7 Прим. 7 Пропан 420 703 0,60 450 2,7 13,8 0,74 0,5 55,4 54,6 Прим. 8 Пропан 420 703 0,60 450 2,7 13,8 0,74 5,0 54,6 54,3 Прим. 9 Пропан 420 713 0,60 460 2,7 13,6 0,75 2,0 54,1 54,2 Прим. 10 Пропан 420 694 0,60 440 2,7 14,0 0,73 2,0 55,4 55,5 Прим. 11 Пропан 120000 200966 0,60 450 1166 20,9 0,81 2,0 54,5 54,6 Прим. 12 Пропан 420 703 0,60 450 2,7 13,8 0,74 2,0 54,7 54,8

[0092]

[Таблица 2]

Пример Исходный газообразный материал Скорость подачи газа, подаваемого во внутреннее пространство (норм. м³/ч) Расход газа в неплотной зоне (м³/ч) Давление в реакторе (K/G) Температура неплотной зоны (°C) Объем неплотной зоны (м³) Время пребывания газа в неплотной зоне (с) Приведенная скорость газа (м/с) Концентрация кислорода на выходе реактора (об.%) Выход акрилонитрила (AN) непосредственно после начала (%) Выход акрилонитрила (AN) по прошествии одной недели (%) Сравнительный пример Прим. 13 Пропан 420 703 0,60 450 2,7 13,8 0,74 2,0 54,6 54,7 Прим. 14 Пропан 230 385 0,60 450 5 46,7 0,22 2,0 54,0 54,1 Прим. 15 Пропан 250 419 0,60 450 5 43,0 0,24 3,0 53,8 53,9 Прим. 16 Пропан 280 469 0,60 450 5 38,4 0,27 5,0 53,5 53,6 Прим. 17 Пропан 420 703 0,60 450 2,7 13,8 0,74 3,0 54,5 54,6 Прим. 18 Пропан 350 586 0,60 450 5 30,7 0,33 3,0 54,7 54,5 Прим. 19 Пропан 280 469 0,60 450 2,7 20,7 0,49 5,0 54,5 54,4 Прим. 20 Пропан 420 703 0,60 450 2,7 13,8 0,74 5,5 53,5 53,5 Прим. 21 Пропилен 420 750 0,50 450 2,7 13,0 0,79 0,3 82,0 82,1 Прим. 22 Пропилен 420 750 0,50 450 5 24,0 0,43 0,3 81,5 81,4 Прим. 23 Пропилен 280 500 0,50 450 5 36,0 0,28 3,0 81,8 81,7 Прим. 24 Пропилен 220 392 0,50 450 5 45,9 0,22 0,3 81,0 80,8

[0093]

[Таблица 3]

Пример Исходный газообразный материал Скорость подачи газа, подаваемого во внутреннее пространство (норм. м³/ч) Расход газа в неплотной зоне (м³/ч) Давление в реакторе (K/G) Температура неплотной зоны (°C) Объем неплотной зоны (м³) Время пребывания газа в неплотной зоне (с) Приведенная скорость газа (м/с) Концентрация кислорода на выходе реактора (об.%) Выход акрилонитрила (AN) непосредственно после начала (%) Выход акрилонитрила (AN) по прошествии одной недели (%) Сравнительный пример Сравн. прим. 1 Пропан 420 703 0,60 450 0,8 4,1 2,50 2,0 55,1 - *1 Сравн. прим. 2 Пропан 200 335 0,60 450 5 53,7 0,19 2,0 50,2 50,3 Сравн. прим. 3 Пропан 420 703 0,60 450 0,8 4,1 2,50 0,5 55,4 - *1 Сравн. прим. 4 Пропан 120000 200966 0,60 450 250 4,5 3,76 2,0 54,2 - *1 Сравн. прим. 5 Пропан 48000 80386 0,60 450 1166 52,2 0,32 2,0 49,7 49,5 Сравн. прим. 6 Пропан 420 703 0,60 450 0,8 4,1 2,50 2,0 54,7 - *1 Сравн. прим. 7 Пропан 200 335 0,60 450 5 53,7 0,19 2,0 49,8 49,9 Сравн. прим. 8 Пропан 420 703 0,60 450 0,8 4,1 2,50 2,0 54,6 - *1 Сравн. прим. 9 Пропан 200 335 0,60 450 5 53,7 0,19 2,0 49,7 49,8 Сравн. прим. 10 Пропан 200 335 0,60 450 5 53,7 0,19 0,3 48,5 48,2 Сравн. прим. 11 Пропан 200 335 0,60 450 5 53,7 0,19 3,0 49,8 49,9 Сравн. прим. 12 Пропан 200 335 0,60 450 5 53,7 0,19 5,0 49,8 49,9 Сравн. прим. 13 Пропан 420 703 0,60 450 0,8 4,1 2,50 3,0 54,5 - *1 Сравн. прим. 14 Пропан 420 703 0,60 450 0,8 4,1 2,50 5,0 54,4 - *1 Сравн. прим. 15 Пропилен 420 739 0,50 440 0,8 3,9 2,63 0,3 82,0 - *1

*1: Продолжение реакции невозможно вследствие рассеивания катализатора.

Применяемость в производственных условиях

[0094]

Данное изобретение применимо в производственных условиях в качестве способа получения ненасыщенного нитрила.

Список обозначений

[0095]

1: реактор с псевдоожиженным слоем, 2: катализатор, 3: внутреннее пространство, 3a: верхнее пространство, 3b: нижнее пространство, 4: отверстие для подачи исходного материала, 5: распределительная пластина, 6: выпускное отверстие, 7: циклон, 7a: впускное отверстие, 8: распределительная труба, 9: отверстие для подачи, A: исходный газообразный материал, B: кислородсодержащий газ, C: газообразный реакционный продукт.

Предложен способ получения ненасыщенного нитрила, при применении реактора с псевдоожиженным слоем, имеющего внутреннее пространство, содержащее катализатор, способный к псевдоожижению внутри него; отверстие для подачи, выполненное с возможностью подачи исходного газообразного материала, содержащего углеводород, во внутреннее пространство; и выпускное отверстие, выполненное с возможностью выпуска газообразного реакционного продукта из внутреннего пространства, способ включает реакционную стадию подвергания углеводорода реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе в присутствии катализатора во внутреннем пространстве, с получением соответствующего ненасыщенного нитрила, где когда во внутреннем пространстве, пространство, где имеющееся количество катализатора на единицу объема составляет 150 кг/м³ или более, определяют как плотную зону, и пространство, где имеющееся количество катализатора на единицу объема составляет менее чем 150 кг/м³, определяют как неплотную зону на реакционной стадии, время пребывания газа в неплотной зоне составляет от 5 до 50 с, и где катализатор имеет формулу (1), где каждый из a, b, c, d, e и n представляет атомную долю каждого атома по отношению к атому Mo и находится в пределах интервала 0,01≤a≤1, 0,01≤b≤1, 0,01≤c≤1, 0≤d<1 и 0≤e<1, соответственно, и n представляет собой величину, удовлетворяющую балансу валентностей, где X представляет собой один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из Sb и Te, где T представляет собой один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из Hf, W и Re, где Z представляет собой один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из La, Ce, Pr и Yb. Технический результат - предоставление способа получения ненасыщенного нитрила, в котором ненасыщенный нитрил может быть получен при высоком выходе посредством сдерживания разложения ненасыщенного нитрила, полученного в реакторе с псевдоожиженным слоем. 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл., 39 пр.

Формула: MoV_aNb_bX_cT_dZ_eO_n (1)

1. Способ получения ненасыщенного нитрила, при применении реактора с псевдоожиженным слоем, имеющего внутреннее пространство, содержащее катализатор, способный к псевдоожижению внутри него; отверстие для подачи, выполненное с возможностью подачи исходного газообразного материала, содержащего углеводород, во внутреннее пространство; и выпускное отверстие, выполненное с возможностью выпуска газообразного реакционного продукта из внутреннего пространства, способ включает реакционную стадию подвергания углеводорода реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе в присутствии катализатора во внутреннем пространстве, с получением соответствующего ненасыщенного нитрила, где

когда во внутреннем пространстве, пространство, где имеющееся количество катализатора на единицу объема составляет 150 кг/м³ или более, определяют как плотную зону, и пространство, где имеющееся количество катализатора на единицу объема составляет менее чем 150 кг/м³, определяют как неплотную зону на реакционной стадии, время пребывания газа в неплотной зоне составляет от 5 до 50 с, и

где катализатор имеет формулу (1):

MoV_aNb_bX_cT_dZ_eO_n, (1)

где каждый из a, b, c, d, e и n представляет атомную долю каждого атома по отношению к атому Mo и находится в пределах интервала 0,01≤a≤1, 0,01≤b≤1, 0,01≤c≤1, 0≤d<1 и 0≤e<1, соответственно, и n представляет собой величину, удовлетворяющую балансу валентностей, где X представляет собой один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из Sb и Te, где T представляет собой один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из Hf, W и Re, где Z представляет собой один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из La, Ce, Pr и Yb.

2. Способ по п. 1, где приведенная скорость газа в неплотной зоне составляет менее чем 1 м/с на реакционной стадии.

3. Способ по п. 1, где концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте, выпускаемом из выпускного отверстия, составляет 0,1 об.% или более на реакционной стадии.

4. Способ по п. 1, где концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте, выпускаемом из выпускного отверстия, составляет 0,1 об.% или более и 5,0 об.% или менее на реакционной стадии.

5. Способ по п. 1, где

когда концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте, выпускаемом из выпускного отверстия, составляет менее чем 2,0 об.% на реакционной стадии, следующая зависимость

(время пребывания газа) ≤ 7,5 × (концентрация кислорода)+30 удовлетворяется, и

когда концентрация кислорода в газообразном реакционном продукте, выпускаемом из выпускного отверстия, составляет 2,0 об.% или более на реакционной стадии, следующая зависимость

(время пребывания газа) ≤ -3 × (концентрация кислорода)+50

удовлетворяется.

6. Способ по п. 1, где углеводород является пропаном и/или пропиленом.