Способ получения по меньшей мере одного целевого органического соединения гетерогенно катализируемым парофазным частичным окислением

Способ получения по меньшей мере одного целевого органического соединения гетерогенно катализируемым парофазным частичным окислением

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу получения по меньшей мере одного целевого органического соединения

a) гетерогенно катализируемым парофазным частичным окислением по меньшей мере одного исходного органического соединения молекулярным кислородом по меньшей мере в двух параллельно функционирующих системах реакторов окисления с загруженными в них катализаторами, приводящим к образованию по меньшей мере двух потоков получаемого газа, соответственно содержащих целевое соединение и соответственно образующихся в одной из по меньшей мере двух систем реакторов окисления, и

b) последующим выделением по меньшей мере одного целевого соединения по меньшей мере из двух потоков получаемого газа с формированием по меньшей мере одного потока сырого целевого продукта,

в соответствии с которым

c) перед выделением - по меньшей мере два из по меньшей мере двух потоков получаемого газа, или в процессе выделения - по меньшей мере два содержащие целевой продукт последующие потока, при необходимости образующиеся в ходе превращения по меньшей мере двух потоков получаемого газа по меньшей мере в один поток сырого целевого продукта, и/или после выделения - потоки сырого целевого продукта, при необходимости образующиеся в процессе выделения по меньшей мере одного из двух потоков получаемого газа, смешивают друг с другом в смешанный поток.

В контексте настоящего описания под полным окислением органического соединения молекулярным кислородом подразумевают такое превращение органического соединения, происходящее при реакционном воздействии молекулярного кислорода, вследствие которого весь содержащийся в органическом соединении углерод превращается в оксиды углерода, а весь содержащийся в органическом соединении водород превращается в оксиды водорода.

Любые отличающиеся от указанного выше превращения органического соединения, происходящие при реакционном воздействии молекулярного кислорода, в контексте настоящего описания называют частичным окислением органического соединения.

Таким образом, термин «частичное окисление» используют в настоящем описании прежде всего также для обозначения реакций частичного аммоксидирования, отличающихся тем, что частичное окисление органического соединения осуществляют в присутствии аммиака.

В контексте настоящего описания под частичным окислением следует подразумевать, в частности, такие превращения органических соединений, происходящие при реакционном воздействии молекулярного кислорода, в результате которых подлежащее частичному окислению органическое соединение (исходное органическое соединение) после превращения содержит по меньшей мере на один атом химически связанного кислорода больше, чем до осуществления частичного окисления.

В общем случае известно, что частичное гетерогенно катализируемое окисление разнообразных исходных органических соединений в паровой фазе молекулярным кислородом позволяет синтезировать многочисленные химикаты. Примерами подобных синтезов могут служить превращение трет-бутанола, изобутилена, изобутана, изобутиральдегида или простого метилового эфира трет-бутанола в метакролеин и/или метакриловую кислоту (смотри, например, немецкую заявку на патент DE-A 2526238, европейские заявки на патент ЕР-А 092097, ЕР-А 058927, немецкие заявки на патент DE-A 4132263, DE-A 4132684 и DE-A 4022212), превращение акролеина в акриловую кислоту, превращение метакролеина в метакриловую кислоту (смотри, например, немецкую заявку на патент DE-А 2526238), превращение о-ксилола и/или нафталина во фталевый ангидрид (смотри, например, европейскую заявку на патент ЕР-А 522871), м-ксилола в изофталевую кислоту, п-ксилола в терефталевую кислоту или диметилтерефталат, а также превращение бутадиена в малеиновый ангидрид (смотри, например, немецкие заявки на патент DE-A 2106796 и DE-A 1624921), превращение н-бутана в малеиновый ангидрид (смотри, например, заявки Великобритании на патент GB-A 1464198 и GB 1291354), превращения с образованием кислот, соответствующих указанным выше ангидридам, превращение пропилена в акролеин и/или акриловую кислоту (смотри, например, немецкую заявку на патент DE-A 2351151), превращение инданенов, например, в антрахинон (смотри, например, немецкую заявку на патент DE-A 2025430), превращение этилена в этиленоксид или пропилена в пропиленоксид (смотри, например, немецкие заявки на патент DE-AS 1254137, DE-A 2159346, европейскую заявку на патент ЕР-А 372972, международную заявку WO 89/0710, немецкую заявку на патент DE-A 4311608, а также Beyer, Lehrbuch der organischen Chemie, 17-е издание (1973), издательство Hirzel, Штутгарт, страница 261), превращение пропилена и/или акролеина в акрилонитрил (смотри, например, немецкую заявку на патент DE-A 2351151), превращение изобутилена и/или метакролеина в метакрилонитрил, окислительное дегидрирование углеводородов (смотри, например, немецкую заявку на патент DE-A 2351151), превращение пропана в акрилонитрил или в акролеин и/или акриловую кислоту (смотри, например, немецкую заявку на патент DE-A 10131297, европейские заявки на патент ЕР-А 1090684, ЕР-А 608838, немецкую заявку на патент DE-A 10046672, европейскую заявку на патент ЕР-А 529853, международную заявку WO 01/96270, немецкую заявку на патент DE-A 10028582), а также превращение этана в уксусную кислоту, бензола в фенол, 1-бутена или 2-бутена в соответствующие бутандиолы, и так далее.

Недостаток существующих способов гетерогенно катализируемого парофазного частичного окисления исходных органических соединений состоит в том, что образующиеся газообразные продукты содержат целевое органическое соединение не в чистом виде, а в виде компонента смеси, которая, как правило, дополнительно содержит побочные продукты, непревращенные реагенты и инертные разбавляющие газы (в соответствии с настоящим описанием под разбавляющим газом, который в условиях гетерогенно катализируемого парофазного частичного окисления характеризуется в основном инертным поведением, подразумевают такие газы, более 95% мол., предпочтительно более 99% мол. каждого из компонентов которых в условиях гетерогенно катализируемого парофазного частичного окисления остаются химически неизменными).

Целевое соединение подлежит выделению из подобного получаемого газа (смеси получаемых газов). С этой целью органическое целевое соединение, как правило, сначала переводят (при необходимости после предварительного прямого и/или косвенного охлаждения) из получаемого газа (смеси получаемых газов) в конденсированную (жидкую и/или твердую) фазу в пригодных для этого устройствах. Подобный перевод можно осуществлять, например, благодаря полной или частичной конденсации получаемого газа. В предпочтительном варианте подобный перевод осуществляют методом фракционирующей конденсации (реализуемым, например, в колонне, снабженной способствующим разделению встроенным устройством; смотри, например, немецкую заявку на патент DE-A 10332758 и цитированный в ней уровень техники).

Согласно другому варианту целевое соединение может быть также переведено в конденсированную фазу его абсорбцией из при необходимости предварительно охлажденного получаемого газа (смеси получаемых газов), осуществляемой пригодным жидким абсорбентом в абсорбционном устройстве (например, абсорбционной колонне, снабженной способствующим разделению встроенным устройством) (смотри, например, немецкую заявку на патент DE-A 10336386, заявку на патент США US-A 2004/0242826 и цитированный в этих публикациях уровень техники). Кроме того, существует возможность перевода органического целевого соединения из получаемого газа (смеси получаемых газов) в конденсированную фазу адсорбцией твердыми адсорбентами или вымораживанием.

Конденсированная фаза либо уже содержит целевое соединение (целевой продукт), которое обладает необходимой для его дальнейшего применения степенью чистоты (в этом случае конденсированная фаза уже образует требуемый поток сырого целевого продукта; при этом прилагательное «сырой» означает, что поток целевого продукта наряду с необходимым целевым соединением обычно дополнительно содержит аналитически обнаруживаемые количества по меньшей мере одного компонента, отличающегося от целевого продукта), либо должна быть обеспечена более высокая степень чистоты потока сырого целевого продукта. В последнем случае конденсированная фаза образует лишь последующий поток, из которого необходимый поток сырого целевого продукта может быть получен благодаря использованию дополнительных, последовательно (один за другим) реализуемых, известных методов выделения. Подобными дополнительными методами выделения, как правило, являются последовательно реализуемые процессы экстракции и/или ректификации. Перед применением дополнительных методов выделения или в промежутках между ними при необходимости можно осуществлять отпаривание легкокипящих продуктов (под легкокипящими продуктами подразумевают побочные компоненты, точка кипения которых в нормальных условиях (при температуре 25°С и атмосферном давлении) ниже точки кипения соответствующего целевого соединения). Кроме того, реализации указанных методов дополнительного выделения можно содействовать, осуществляя в промежутках между ними выделение методом кристаллизации. Подобные методы выделения кристаллизацией могут являться также единственно используемыми дополнительными методами очистки конденсированной фазы. Содержащий целевой продукт материальный поток, перемещаемый с одной ступени очистки (из одного устройства для очистки) на следующую ступень очистки (в следующее устройство для очистки), образует подразумеваемый настоящим описанием соответствующий последующий поток. В общем случае следующий последующий поток, получаемый на другой ступени очистки (в другом устройстве для очистки) из предшествующего последующего потока, содержит целевое соединение, которое обладает более высокой степенью чистоты.

Другая особенность синтеза целевых органических соединений гетерогенно катализируемым парофазным частичным окислением исходных органических соединений молекулярным кислородом состоит в том, что под катализаторами, используемыми для осуществления подобного синтеза, обычно подразумевают твердые тела.

Под используемыми катализаторами особенно часто подразумевают оксидные массы или благородные металлы (например, серебро). Каталитически активная оксидная масса наряду с атомами кислорода может содержать только один другой элемент или более одного другого элемента (полиэлементные оксидные массы). В качестве каталитически активных оксидных масс особенно часто используют продукты, содержащие более одного элементарного металла, прежде всего переходного металла. В подобном случае речь идет о полиметаллических оксидных массах. Полиэлементные оксидные массы обычно представляют собой не простые физические смеси оксидов элементарных компонентов, а гетерогенные смеси сложных полисоединений подобных элементов.

Кроме того, (прежде всего указанные выше) процессы гетерогенно катализируемого парофазного частичного окисления осуществляют при повышенной температуре, составляющей, как правило, несколько сотен градусов Цельсия, обычно от 100 до 600°С.

Поскольку большая часть процессов гетерогенно катализируемого парофазного частичного окисления сопровождается высоким экзотермическим эффектом, с целью обеспечения оптимального теплоотвода подобные процессы часто осуществляют в псевдоожиженном слое катализатора или в реакторах (чаще всего изотермических) со стационарным слоем катализатора, причем синтез протекает в реакционном пространстве, вокруг которого циркулирует обеспечивающий косвенный теплообмен теплоноситель (например, катализатор может находиться в виде стационарного слоя внутри контактных трубок трубчатого реактора, омываемых обеспечивающим теплоотвод солевым расплавом).

Однако процессы гетерогенно катализируемого парофазного частичного окисления в принципе можно осуществлять также в слоях катализатора, находящихся в адиабатических реакторах.

Известно, что при осуществлении процессов гетерогенно катализируемого парофазного частичного окисления рабочее давление (его абсолютное значение) может составлять менее 1 бар, 1 бар или более 1 бар. Рабочее давление, как правило, находится в интервале от 1 до 10 бар, чаще всего в интервале от 1 до 3 бар.

Превращение по меньшей мере одного исходного органического соединения в целевое соединение (целевое превращение) происходит во время пребывания реакционной газовой смеси в загруженном в реактор катализаторе, через который осуществляют пропускание смеси.

Поскольку большинство процессов гетерогенно катализируемого парофазного частичного окисления исходных органических соединений молекулярным кислородом, как правило, носит явно выраженный экзотермический характер, исходные реагенты обычно разбавляют преимущественно инертным в условиях осуществления указанных процессов газом, который благодаря свойственной ему теплоемкости способен поглощать выделяющееся тепло.

Одним из наиболее часто используемых инертных разбавляющих газов является молекулярный азот, который всегда автоматически присутствует в реакционной системе, если в качестве источника кислорода для гетерогенно катализируемого парофазного частичного окисления используют воздух.

Другим часто используемым инертным разбавляющим газом является водяной пар, что обусловлено его общеизвестной доступностью. В качестве инертного разбавляющего газа часто используют также рециркулируемый газ (смотри, например, европейскую заявку на патент ЕР-А 1180508). Таким образом, в соответствии с вышесказанным инертный разбавляющий газ, используемый для осуществления большинства гетерогенно катализируемых процессов парофазного частичного окисления органических соединений, более чем на 90% об., часто более чем на 95% об. состоит из азота, воды и/или диоксида углерода. При этом инертные разбавляющие газы, с одной стороны, способствуют поглощению теплоты реакции, а с другой стороны, обеспечивают безопасность осуществления гетерогенно катализируемого парофазного частичного окисления органического соединения благодаря тому, что состав содержащей их реакционной газовой смеси находится вне взрывоопасного диапазона. При гетерогенно катализируемом парофазном частичном окислении ненасыщенного органического соединения в качестве инертных разбавляющих газов часто используют также насыщенные углеводороды, то есть горючие газы.

Гетерогенно катализируемое парофазное частичное окисление часто осуществляют не в одном реакторе, а в двух или более последовательно соединенных реакторах (которые могут также находиться в общем кожухе и переходить один в другой без стыков). Как подобные последовательно соединенные реакторы окисления, так и индивидуальные реакторы окисления в настоящем описании обозначают общим термином «система реакторов окисления». Аналогичным образом как индивидуальное устройство или индивидуальный аппарат, предназначенный для выделения по меньшей мере одного целевого соединения из получаемого в результате частичного окисления газа (смеси газов), так и последовательность подобных аппаратов (устройств для выделения) в настоящем описании обозначают термином «система выделения». Ни термин «система реакторов окисления», ни термин «система выделения» не подразумевают параллельного функционирования образующих эти системы устройств.

Итак, последовательность, состоящая из системы реакторов окисления (линии реакторов) и системы выделения (линии переработки), обычно образует производственную систему (производственную линию), предназначенную для получения целевых органических соединений гетерогенно катализируемым парофазным частичным окислением по меньшей мере одного исходного органического соединения молекулярным кислородом. В системе реакторов окисления исходную реакционную газовую смесь, состоящую по меньшей мере из одного исходного органического соединения, молекулярного кислорода и по меньшей мере одного инертного разбавляющего газа, пропускают по меньшей мере через один стационарный слой катализатора, находящийся при повышенной температуре, а в системе выделения целевое соединение выделяют из газа (смеси газов), получаемого в результате частичного окисления, в виде потока сырого целевого продукта. В случае, если система выделения состоит из нескольких последовательно соединенных друг с другом аппаратов (устройств) для выделения, получаемый в результате частичного окисления газ (смесь газов) образует материальный поток, направляемый в первое устройство системы выделения. Материальный поток, выходящий из последнего устройства системы выделения, является потоком сырого целевого продукта, а материальные потоки, перемещаемые внутри системы выделения от одного аппарата к другому, образуют потоки, которые, как указано выше, называют последующими потоками.

Систему реакторов окисления, состоящую более чем из одного реактора, используют прежде всего в том случае, если частичное окисление осуществляют в виде последовательно реализуемых стадий. В подобных случаях часто оказывается целесообразной оптимизация как катализатора, так и прочих реакционных условий применительно к соответствующей реакционной стадии и реализация соответствующей реакционной стадии в самостоятельной зоне реактора, соответственно в самостоятельном реакторе. Подобную систему реакторов многостадийного окисления используют, например, при частичном окислении пропилена в акриловую кислоту. В первой реакционной зоне (в первом реакторе, на первой реакционной стадии) осуществляют окисление пропилена до акролеина, в то время как во второй реакционной зоне (во втором реакторе, на второй реакционной стадии) акролеин окисляют до акриловой кислоты. Аналогичным образом в двух последовательно соединенных реакционных зонах (в двух последовательно соединенных реакторах), как правило, осуществляют и синтез метакриловой кислоты, исходным соединением для которого чаще всего служит изобутилен.

Реакционную газовую смесь между двумя последовательно соединенными реакторами системы реакторов окисления, очевидно, можно подвергать охлаждению и/или добавлять к ней молекулярный кислород (например, в виде воздуха) и/или инертный газ. Однако оба указанных выше процесса частичного окисления можно осуществлять также в так называемых однореакторных системах, две последовательно соединенные реакционные зоны которых с загруженными в них разными катализаторами располагаются внутри отдельного реактора, который в этом случае чаще всего обладает двумя температурными зонами. Однако оба указанных выше процесса частичного окисления при использовании соответствующих катализаторов можно реализовать также в единственном реакторе, обладающем только одной температурной зоной.

Кроме того, с целью улучшения теплоотвода или по иным причинам общее превращение исходного соединения часто реализуют в нескольких последовательно соединенных реакторах (смотри немецкую заявку на патент DE-A 19902562). В соответствующем типичном варианте, предложенном, например, в немецкой заявке на патент DE-A 10 2004025445, процессы гетерогенно катализируемого парофазного частичного окисления осуществляют в трубчатых реакторах.

Система выделения акриловой кислоты, полученной гетерогенно катализируемым частичным окислением пропана и/или пропилена, в типичном случае состоит из последовательно соединенных устройств для прямого охлаждения, абсорбции и отпаривания, ректификационной колонны (ректификационных колонн) и при необходимости устройства (устройств) кристаллизации (смотри, например, немецкую заявку на патент DE-A 10336386 и заявку США на патент US-A 2004/0242826).

Получить в распоряжение аппараты для выделения, в конструктивном отношении пригодные для производства крупных объемов продукции, сравнительно легко, тогда как доступность обладающих высокой производительностью реакторов окисления является ограниченной. Причина ограниченной доступности подобных реакторов состоит в том, что процессы гетерогенно катализируемого парофазного частичного окисления, как правило, отличаются высокой экзотермичностью. Следствием повышенного тепловыделения является отсутствие возможности достаточно полного теплоотвода по мере повышения производительности используемого для окисления реактора.

С учетом указанного обстоятельства в публикации Process Economics Program Report No. 6C, Acrylic Acids and Acrylic Esters, SRI International, Menlo Park California 94025 (1987), страницы 1-40, для получения акриловой кислоты предложено использовать две параллельно функционирующие линии реакторов, каждая из которых состоит из двух последовательно соединенных реакторов: реакторов, предназначенных для реализации первой стадии синтеза (пропилен → акролеин), и реакторов, предназначенных для реализации второй стадии синтеза (акролеин → акриловая кислота). В данном случае речь идет о параллельном функционировании двух систем последовательно соединенных реакторов. Газ, полученный в одной системе последовательно соединенных реакторов, смешивают с газом, полученным в другой параллельно функционирующей системе последовательно соединенных реакторов, после чего смешанный поток направляют в общую для обеих систем реакторов линию выделения (линию переработки) с целью выделения из него акриловой кислоты. Подобный технологический вариант предложен также в международной заявке WO 01/96271 (фиг.6), а в немецкой заявке на патент DE-A 19902562 его называют классическим параллельным соединением и также приводят примеры его осуществления. Цитируемая выше публикация стэндфордского исследовательского института (SRI) являлась также составной частью официального делопроизводства по поводу протеста против европейских патентов ЕР-В 700714 и ЕР-В 700893, а заявлявшее протест лицо в заявке США на патент US-A 2004/0242826 вновь пытается запатентовать классическое параллельное соединение.

Недостаток классического параллельного соединения, в соответствии с которым загруженные в реакторы обеих линий катализаторы начинают эксплуатировать одновременно и также одновременно осуществляют их последующую эксплуатацию, состоит в том, что селективность образования как целевого продукта, так и побочных продуктов в обеих линиях реакторов синхронно развивается в течение всего периода эксплуатации.

Подобные периоды эксплуатации катализаторов гетерогенно катализируемого парофазного частичного окисления в зависимости от каталитической системы и процесса частичного окисления в типичных случаях составляют от нескольких месяцев до нескольких лет. Синхронное развитие селективности образования целевого и побочных продуктов на соответствующих катализаторах в течение указанных периодов эксплуатации, характерное для параллельно функционирующих линий реакторов с классическим соединением, является недостатком по той причине, что в течение этих периодов селективность образования как целевого, так и побочных продуктов, как правило, не остается неизменной. Напротив, в течение этого периода во многих случаях происходит снижение селективности образования целевых продуктов и повышение селективности образования побочных продуктов. Однако известны также ситуации, когда в течение периода эксплуатации селективность образования целевых продуктов повышается, в то время как селективность образования побочных продуктов падает. Вышесказанное относится также к случаям, если в соответствии с рекомендациями, приведенными в европейских заявках на патент ЕР-А 990636 и ЕР-А 1106598, старению слоя катализатора пытаются противодействовать, постепенно повышая рабочую температуру в течение периода эксплуатации при сохранении прочих рабочих условий в основном неизменными (что, как правило, одновременно обусловливает ускорение процесса старения катализатора) и/или время от времени осуществляя регенерацию загруженных в реакторы катализаторов в соответствии с рекомендациями, приведенными в европейской заявке на патент ЕР-А 614872 и немецкой заявке на патент DE-A 10350822. Проблема изменения селективности не может быть решена ни благодаря замене части катализатора, рекомендуемой в немецкой заявке на патент DE-A 10232748, ни благодаря варьированию рабочего давления, рекомендуемому в немецкой заявке на патент DE-A 10 2004025445.

Однако изменение селективности катализатора в течение периода его эксплуатации требует соответствующей адаптации во времени производительности линии выделения. В случае низкой селективности образования побочных продуктов их можно удовлетворительным образом выделять менее затратоемким методом. В случае высокой селективности образования побочных продуктов удовлетворительное решение более сложной задачи их выделения требует использования дорогостоящей линии выделения.

Таким образом, если при эксплуатации катализатора в реакторах с классическим параллельным соединением происходит изменение селективности образования побочных продуктов, для получения обладающего необходимой степенью чистоты сырого целевого продукта в течение всего периода эксплуатации катализатора (вплоть до его замены) при конструировании линий выделения следует ориентироваться на максимальную селективность образования побочных продуктов в течение всего этого периода. То есть линия выделения должна быть максимально затратоемкой. Это обстоятельство обусловливает снижение рентабельности производства целевого продукта. Исходя из вышеизложенного в основу настоящего изобретения была положена задача предложить указанный в начале описания способ получения по меньшей мере одного целевого органического соединения гетерогенно катализируемым парофазным частичным окислением по меньшей мере одного исходного органического соединения молекулярным кислородом, который обладает более высокой экономичностью.

Указанная задача решается благодаря способу получения по меньшей мере одного целевого органического соединения

a) гетерогенно катализируемым парофазным частичным окислением по меньшей мере одного исходного органического соединения молекулярным кислородом по меньшей мере в двух параллельно функционирующих системах реакторов окисления с загруженными в них катализаторами, приводящим к образованию по меньшей мере двух потоков получаемого газа (смеси получаемых газов), соответственно содержащих целевое соединение и соответственно образующихся в одной из по меньшей мере двух систем реакторов окисления, и

b) последующим выделением по меньшей мере одного целевого соединения по меньшей мере из двух потоков получаемого газа (смеси получаемых газов) с формированием по меньшей мере одного потока сырого целевого продукта,

в соответствии с которым

c) перед выделением - по меньшей мере два из по меньшей мере двух потоков получаемого газа (смеси получаемых газов), или в процессе выделения - по меньшей мере два содержащие целевой продукт последующие потока, при необходимости образующиеся в ходе превращения по меньшей мере двух потоков получаемого газа (смеси получаемых газов) по меньшей мере в один поток сырого целевого продукта, и/или после выделения - потоки сырого целевого продукта, при необходимости образующиеся в процессе выделения по меньшей мере одного из двух потоков получаемого газа (смеси получаемых газов), смешивают друг с другом в смешанный поток,

отличающемуся тем, что

по меньшей мере один из катализаторов, загруженных по меньшей мере в две параллельно функционирующие системы реакторов окисления, содержит частичное количество катализатора (предпочтительно по меньшей мере 20% масс, соответственно по меньшей мере 40% масс, лучше по меньшей мере 60% масс, еще лучше по меньшей мере 80% масс, в пересчете на загруженный катализатор, лучше всего по меньшей мере весь загруженный катализатор), продолжительность уже реализованного гетерогенно катализируемого парофазного частичного окисления на котором больше, чем на всех частях по меньшей мере одного другого загруженного катализатора.

Количество систем реакторов, параллельно функционирующих согласно изобретению в соответствии с предлагаемым в изобретении способом (речь идет о системах реакторов окисления, в которых происходит образование содержащихся в смешанном потоке целевых соединений), как правило, составляет два. Однако количество подобных систем реакторов может составлять также три, четыре, пять или более. Наряду с этим реакторы окисления в системах, параллельно функционирующих согласно изобретению в соответствии с предлагаемым в изобретении способом, предпочтительно обладают идентичной конструкцией. Отсюда следует, что реакторы предпочтительно предназначены для производства одинаковых объемов целевого продукта и обладают одинаковыми расчетными параметрами. В случае трубчатых реакторов это означает, что они, как правило, содержат преимущественно одинаковое количество обладающих одинаковыми параметрами контактных трубок. То же относится и к принципу осуществления теплоотвода.

Однако системы реакторов окисления, параллельно функционирующие согласно изобретению в соответствии с предлагаемым в изобретении способом, в принципе могут также отличаться друг от друга. В случае трубчатых реакторов речь идет, например, о различии как параметров (например, длины, толщины стенок, внутреннего диаметра, материала), так и количества контактных трубок. Кроме того, параллельно функционирующими системами реакторов окисления согласно изобретению могут быть системы совершенно разного типа. Исходные газовые смеси, поступающие в параллельно функционирующие согласно изобретению системы реакторов окисления,, как правило, являются идентичными. То есть в обычной ситуации одинаковыми являются как состав, так и расход газовых смесей, пропускаемых через катализаторы, загруженные в параллельно функционирующие согласно изобретению системы реакторов окисления.

Следовательно, например, сначала можно сформировать общий поток исходной реакционной газовой смеси, содержащий по меньшей мере одно исходное органическое соединение, который затем через соответствующую систему распределения можно направить по меньшей мере в две параллельно функционирующие системы реакторов (предназначенных, например, для синтеза акриловой кислоты частичным окислением).

Согласно указанному варианту при эксплуатации по меньшей мере двух параллельно функционирующих систем реакторов окисления обычно используют лишь один воздушный компрессор (от которого в некоторых случаях отбирают также необходимый вторичный воздух) и лишь один компрессор рециркулируемого газа (согласно изобретению после выделения целевого продукта предпочтительно остается только рециркулируемый газ) (предпочтительными являются центробежные компрессоры согласно немецкой заявке на патент DE-A 10353014; при этом сжатие рециркулируемого газа и воздуха можно осуществлять посредством двух отдельных компрессоров, приводимых в действие двумя отдельными электродвигателями, посредством двух компрессоров, приводимых в действие одним электродвигателем, или посредством единственного компрессора, приводимого в действие одним электродвигателем), однако согласно изобретению использование только одного воздушного компрессора (от которого в некоторых случаях также отбирают необходимый вторичный воздух) и только одного компрессора рециркулируемого газа оказывается целесообразным и в том случае, если исходную реакционную газовую смесь для каждой из по меньшей мере двух параллельно функционирующих систем реакторов окисления формируют пространственно независимо друг от друга. В этом случае сжатые газы, например, находящиеся в соответствующих трубопроводах, направляют в соответствующий статический смеситель, в котором их смешивают с находящимся под соответствующим давлением исходным органическим соединением, получая исходную реакционную газовую смесь, предназначенную для введения в соответствующую систему реакторов окисления.

При этом впуск отдельных газов в трубопровод, питающий статический смеситель, зачастую целесообразно осуществлять таким образом, чтобы можно было предотвратить образование взрывоопасных смесей (в случае частичного окисления пропилена, например, в акролеин и/или акриловую кислоту целесообразно было бы, например, сначала произвести впуск рециркулируемого газа и/или водяного пара, затем (сырого) пропилена и наконец воздуха). Затем индивидуально приготовленную исходную реакционную газовую смесь направляют в ту из по меньшей мере двух параллельно функционирующих систем реакторов окисления, которая предназначена для превращения именно этой исходной реакционной газовой смеси.

При этом под расходом (исходной) реакционной газовой смеси через слой катализатора, предназначенного для реализации той или иной реакционной стадии, в контексте настоящего описания подразумевают выраженное в нормальных литрах (нл) количество этой газовой смеси (объем (исходной) реакционной газовой смеси в литрах, который она занимала бы в нормальных условиях, то есть при температуре 25°С и давлении 1 бар), пропускаемое через один литр слоя катализатора в течение часа. Расход может относиться также только к одному компоненту (исходной) реакционной газовой смеси. В этом случае речь идет о количестве подобного компонента, пропускаемом через один литр слоя катализатора в течение часа (нл/л·ч). При этом насыпные слои, состоящие только из инертного материала, к слою катализатора не относятся.

Вышесказанное относится также к рабочему давлению и рабочей температуре в параллельно функционирующих согласно изобретению системах реакторов окисления. Однако указанные индивидуальные параметры или группы параметров (состав исходной газовой смеси (при одинаковом исходном соединении и одинаковом целевом продукте), расход пропускаемого через катализатор исходного органического соединения, соответственно реакционной газовой смеси, рабочая температура, рабочее давление), очевидно, могут также отличаться друг от друга. Катализаторы, загружаемые в параллельно функционирующие согласно изобретению системы реакторов окисления, по типу (то есть, по химическим и физическим параметрам) зачастую являются идентичными (за исключением различий, обусловленных разными периодами их эксплуатации). Однако в параллельно функционирующие согласно изобретению системы реакторов окисления могут быть загружены также катализаторы разного типа.

Важная особенность изобретения состоит в том, что по меньшей мере один из соответствующих катализаторов (речь идет о катализаторах, используемых для синтеза содержащихся в смешанном потоке целевых соединений), загруженных по меньшей мере в две параллельно функционирующие согласно изобретению системы реакторов окисления, содержит по меньшей мере часть катализатора, продолжительность уже реализованного гетерогенно катализируемого парофазного частичного окисления на которой больше, чем на всех частях по меньшей мере одного другого загруженного катализатора.

Указанную особенность изобретения в соответствии с простым вариантом можно реализовать, например, благодаря тому, что сначала осуществляют одновременный пуск в эксплуатацию по меньшей мере двух систем реакторов окисления, например, с идентичными катализаторами, вводя, например, идентичную исходную газовую смесь и используя прочие идентичные реакционные условия, после чего эксплуатируют катализаторы в течение продолжительного периода. При снижении селективности образования целевого продукта по мере эксплуатации катализатора, обусловленном его старением (например, при снижении селективности до уровня, при котором оказалось бы невозможным выделение сырого целевого продукта, обладающего необходимой степенью чистоты), указанный выше простой вариант согласно изобретению можно реализовать, например, заменив часть катализатора свежим катализатором лишь в одной из по меньшей мере двух параллельно функционирующих систем реакторов окисления, например, в соответствии с немецкой заявкой на патент DE-A 10232748. После этого можно продолжить осуществляемый согласно изобретению параллельный процесс. Выделение целевого продукта осложнено лишь селективностью образова