Способ получения ненасыщенного нитрила

Способ получения ненасыщенного нитрила

Реферат

Предпосылки создания изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу получения ненасыщенного нитрила.

Описание предшествующего уровня техники

Обычно, способ каталитического аммоксидирования пропилена в паровой фазе, с получением соответствующего ненасыщенного нитрила хорошо известен. В последнее время внимание было направлено на способ переработки пропана вместо пропилена посредством каталитического аммоксидирования в паровой фазе, с получением соответствующего ненасыщенного нитрила. Были сделаны различные предложения в отношении катализатора, применяемого для этого процесса.

Многие сложные оксиды металлов, полученные смешиванием нескольких солей металлов и обжигом полученной в результате смеси, используют в качестве катализатора реакции аммоксидирования. Вид и состав металлов, включенных в катализатор, оптимизируют на основании каталитической активности и целевой селективности соединения. Однако известно, что во время реакции Mo и Te в катализаторе высвобождаются, так что состав может отклоняться от заданных величин. В качестве меры предотвращения этого, в патентном документе 1 описан способ, в котором, когда выполняется реакция каталитического окисления в паровой фазе или реакция каталитического аммоксидирования в паровой фазе пропана или изобутана в реакторе с псевдоожиженным слоем с применением оксидного катализатора, содержащего, по меньшей мере, Mo, порошок соединения молибдена добавляют к плотному слою катализатора в реакторе во время реакции. Коэффициент использования добавляемого Mo подтверждают извлечением катализатора перед и после добавления и определением содержания Mo в катализаторе путем, например, рентгенофлуоресцентной спектрометрии (XRF).

Список ссылок

Патентные документы

Патентный документ 1: Выложенная заявка на патент Японии № 2007-308423

Сущность изобретения

Техническая проблема

Как описано в патентном документе 1, когда показатели реакции ухудшаются во время реакции аммоксидирования, имеются, несомненно, некоторые случаи, в которых показатели реакции возвращаются в первоначальное состояние вследствие добавления соединения молибдена в реактор. Однако на основании исследования, проведенного авторами настоящего изобретения, было обнаружено, что, даже когда соединение молибдена добавляют периодически или время от времени, в некоторых случаях показатели реакции не улучшаются.

Решение проблемы

В отношении причины этого авторы настоящего изобретения провели тщательное исследование, сфокусированное на возможности того, что некоторые иные факторы, чем содержание молибдена в катализаторе, в значительной степени влияли на показатели реакции. В результате, авторы настоящего изобретения обнаружили, что выход ненасыщенного нитрила можно поддерживать путем измерения изменений в определенных физических свойствах катализатора и соответствующего регулирования условий реакции на основании результатов этих измерений.

Более конкретно, настоящее изобретение представляет собой следующее.

[1] Способ получения ненасыщенного нитрила посредством реакции аммоксидирования пропана, включающий:

стадию измерения, по меньшей мере, одной величины физического свойства, выбранной из группы, состоящей из нормализованной величины поглощения в УФ-области и степени восстановления катализатора, содержащегося в реакторе; и

стадию поддержания или изменения условия реакции на основании измеренной величины физического свойства.

[2] Способ получения ненасыщенного нитрила по описанному выше пункту [1], в котором на стадии поддержания или изменения условия реакции,

выполняют, по меньшей мере, одну операцию, выбранную из группы, состоящей из добавления катализатора в реактор, удаления катализатора из реактора, добавления составляющих элементов катализатора в реактор, изменения температуры слоя катализатора в реакторе и изменения состава исходных газообразных материалов, подаваемых в реактор.

[3] Способ получения ненасыщенного нитрила по описанному выше пункту [1] или [2], в котором условие реакции поддерживают или изменяют таким образом, что колебания в величине физического свойства катализатора поддерживают в пределах ±30% от величины физического свойства катализатора перед укладкой в реактор.

[4] Способ получения ненасыщенного нитрила по любому из описанных выше пунктов [1]-[3], в котором при неустановившемся состоянии реакции аммоксидирования величину физического свойства измеряют, и условие реакции поддерживают или изменяют.

[5] Способ получения ненасыщенного нитрила по любому из описанных выше пунктов [1]-[3], в котором на стадии поддержания или изменения условия реакции таким образом, что концентрация кислорода в произведенном газе на выходе реактора во время реакции, когда реакция аммоксидирования пропана находится в установившемся состоянии, находится при целевой концентрации, установленной от 1,5 до 6,0% об., регулируют, по меньшей мере, одно условие, выбранное из группы, состоящей из (1) молярного отношения кислорода к пропану в исходных газообразных материалах, (2) температуры реактора и (3) времени контакта между катализатором и исходными газообразными материалами, и

когда регулируют условие (1) и/или (3), изменение в температуре реактора устанавливают в пределах ±5°C от температуры перед регулированием данного условия, и когда регулируют условие (2), изменение в температуре реактора устанавливают в пределах ±5°C от целевой температуры.

[6] Способ получения ненасыщенного нитрила по любому из описанных выше пунктов [1]-[3], в котором на стадии поддержания или изменения условия реакции таким образом, что концентрация аммиака на выходе, рассчитанная на основании концентрации пропана в исходных газообразных материалах, когда реакция аммоксидирования пропана находится в установившемся состоянии, находится при целевой концентрации, установленной от более чем 0% об. до 18% об. или менее в зависимости от изменения количества аммиака на выходе, полученного измерением количества аммиака на выходе реактора, регулируют, по меньшей мере, одно условие, выбранное из группы, состоящей из (1) молярного отношения аммиака к пропану в исходных газообразных материалах, (2) температуры реактора и (3) времени контакта между катализатором и исходными газообразными материалами, и

когда регулируют условие (1) и/или (3), изменение в температуре реактора устанавливают в пределах ±5°C от температуры перед регулированием данного условия, и когда регулируют условие (2), изменение в температуре реактора устанавливают в пределах ±5°C от целевой температуры.

[7] Способ получения ненасыщенного нитрила по любому из описанных выше пунктов [1]-[6], в котором катализатор представляет собой композитный оксидный катализатор, содержащий Mo, V, Nb и Sb.

[8] Способ получения ненасыщенного нитрила по описанному выше пункту [5], в котором, когда концентрация кислорода выше, чем целевая концентрация, молярное отношение кислорода к пропану в исходных газообразных материалах уменьшают, и когда концентрация кислорода ниже, чем целевая концентрация, молярное отношение кислорода к пропану в исходных газообразных материалах увеличивают.

[9] Способ получения ненасыщенного нитрила по описанному выше пункту [8], в котором степень увеличения или уменьшения количества кислорода в исходных газообразных материалах составляет 10% или менее в расчете на количество кислорода, включенного в исходные газообразные материалы, в минуту.

[10] Способ получения ненасыщенного нитрила по описанному выше пункту [6], в котором, когда концентрация аммиака на выходе выше, чем целевая концентрация, молярное отношение аммиака к пропану в исходных газообразных материалах уменьшают, и когда концентрация аммиака на выходе ниже, чем целевая концентрация, молярное отношение аммиака к пропану в исходных газообразных материалах увеличивают.

[11] Способ получения ненасыщенного нитрила по описанному выше пункту [10], в котором степень увеличения или уменьшения количества аммиака в исходных газообразных материалах составляет 15% или менее в расчете на количество аммиака, включенного в исходные газообразные материалы, в минуту.

[12] Способ получения ненасыщенного нитрила по любому из описанных выше пунктов [5]-[11], в котором степень изменения в температуре реактора составляет 10°C или менее в час.

[13] Способ получения ненасыщенного нитрила по любому из описанных выше пунктов [5]-[12], в котором степень изменения во времени контакта между композитным оксидным катализатором и исходными газообразными материалами составляет 1,0 с или менее в час.

Преимущество настоящего изобретения

Согласно способу получения по настоящему изобретению, может поддерживаться выход ненасыщенного нитрила.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Теперь будет подробно описан вариант осуществления для выполнения настоящего изобретения (далее в данном описании называемый как «представленный вариант осуществления»). Однако настоящее изобретение не ограничивается приведенным ниже вариантом осуществления и может быть выполнено с различными модификациями в пределах его сущности.

Способ получения ненасыщенного нитрила согласно представленному варианту осуществления представляет собой способ получения ненасыщенного нитрила посредством реакции аммоксидирования пропана, включающий:

стадию измерения, по меньшей мере, одной величины физического свойства, выбранной из группы, состоящей из нормализованной величины поглощения в УФ-области и степени восстановления катализатора, содержащегося в реакторе; и

стадию поддержания или изменения условия реакции на основании измеренной величины физического свойства.

[Способ получения ненасыщенного нитрила]

В качестве реакционного процесса в способе получения ненасыщенного нитрила согласно представленному варианту осуществления, как правило, может быть использован обычный способ, такой как реакция в неподвижном слое, реакция в псевдоожиженном слое и реакция в подвижном слое. Однако реакция в псевдоожиженном слое является предпочтительной, поскольку простым является удаление тепла в реакторе, и простыми являются извлечение и/или добавление катализатора и добавление составляющих элементов катализатора.

(1) Стадия извлечения катализатора

В способе получения согласно представленному варианту осуществления, чтобы измерить величины физических свойств катализатора, может быть включена стадия извлечения части катализатора из реактора. Извлечение части катализатора из реактора и измерение величин описанных ниже физических свойств катализатора может помочь в определении изменений в величинах физических свойств катализатора и в соответствующих условиях реакции вследствие изменений в реакционном оборудовании, чтобы установить подходящие условия реакции. Если величины физических свойств катализатора могут быть измерены без извлечения катализатора из реактора, то данная стадия не является обязательной. Согласование по времени и частота извлечения катализатора из реактора не ограничиваются особым образом. Однако предпочтительно извлекать катализатор, когда реакция аммоксидирования начинается, во время реакции, и когда реакция заканчивается, один или более раз в течение 3 часов, один или более раз в течение 30 дней и один или более раз в течение 3 часов, соответственно. Более предпочтительным является один или более раз в течение 2 часов, один или более раз в течение 15 дней и один или более раз в течение 2 часов. В данном описании, «когда реакция начинается» относится к периоду времени от момента, когда начинается укладка катализатора в реактор, до момента, когда условия реакции находятся при их установившемся состоянии, «когда реакция заканчивается» относится к периоду времени от момента, когда условия реакции находятся в их установившемся состоянии, до момента, когда останавливается протекание газа, и температура реактора уменьшается, и «во время реакции” относится к периоду времени, иному, чем указанные периоды. Однако если условия реакции являются нестабильными даже во время реакции, время для изменения условий реакции и т.п. не ограничивается указанным выше. Частота извлечения катализатора может быть дополнительно увеличена, принимая во внимание частоту колебаний, способ изменения условий реакции и то, до какой степени изменяются условия реакции. В этом случае, предпочтительно извлекать один или более раз в течение 1 дня.

Концепция, что реакции аммоксидирования в представленном варианте осуществления находится в «установившемся состоянии», относится к состоянию, в котором, когда не было сделано изменение в отношении температуры слоя катализатора в реакторе или состава исходного газообразного материала, подаваемого в реактор, в течение одного или более дней, колебания температуры слоя катализатора в реакторе в течение 1 дня не превышают 10°C. «Неустановившееся состояние» относится к периодам, исключающим установившееся состояние от начала укладки катализатора до завершения реакции. Иллюстративные неустановившиеся состояния включают период после того, как производство начинается в новом реакторе до достижения установившегося состояния, и период после временного прекращения производства, например, для регулярной проверки или ремонта до возобновления производства и достижения установившегося состояния.

Хотя метод измерения температуры слоя катализатора в реакторе не ограничивается особым образом, предпочтительно получать температуру слоя катализатора в реакторе путем измерения в точке, показывающей среднюю температуру в слое катализатора, в состоянии, при котором катализатор равномерно растекается во внутреннем пространстве реактора. Температура слоя катализатора в реакторе может быть средней величиной температур, измеренных в нескольких местах, или температурой слоя катализатора в реакторе в конкретном месте, показывающем среднюю температуру.

Хотя способ извлечения катализатора не ограничивается особым образом, при условии, что катализатор в реакторе может быть равномерно извлечен, для реакции в псевдоожиженном слое, примеры, которые могут быть использованы, включают следующие.

(1) Соединение резервуара с соплом, выходящим из реактора и (a) перемещение катализатора в реакторе к резервуару при использовании разности давления путем установки давления в резервуаре ниже давления в реакторе или (b) передача катализатора в резервуар путем введения газа для извлечения катализатора с внешней стороны реактора и направления газового потока из реактора к резервуару.

(2) Присоединение резервуара к нижней части реактора и использование силы тяжести для извлечения катализатора.

Если давление в реакторе равно атмосферному давлению или выше, то вышеописанный способ (a) использования разности давления является предпочтительным вследствие его простоты. Способ установки более низкого давления в резервуаре может быть обычным способом. Пока давление в реакторе в достаточной степени выше, чем атмосферное давление, внутреннее пространство резервуара может поддерживаться при атмосферном давлении как таковом, или давление во внутреннем пространстве резервуара может быть уменьшено путем принуждения газа к вытеканию эжекторным способом.

Во всех этих способах, для того чтобы физические свойства извлекаемого катализатора не изменялись, предпочтительно, чтобы места, контактирующие с катализатором, такие как внутренняя часть резервуара и внутренние стороны соединительных труб, были в достаточной степени предварительно продуты инертным газом, таким как азот. Кроме того, для того чтобы примеси или катализатор, извлеченные ранее, не примешивались к извлекаемому катализатору, предпочтительно предварительно продувать и очищать внутреннее пространство резервуара и внутренние стороны труб с помощью подходящего газа, инертного газа и т.п.

Место для извлечения катализатора может быть единственным местом или несколькими местами. Хотя место извлечения не ограничивается особым образом, при условии, что катализатор в реакторе может быть равномерно извлечен, для реакции в псевдоожиженном слое предпочтительно извлечение из места, где текучее состояние катализатора в реакторе хорошее, и плотность катализатора высокая, поскольку могут быть получены репрезентативные физические свойства катализатора в реакторе, и катализатор может быть извлечен эффективным образом в течение короткого времени. В реакторе существуют распределение исходного газообразного материала и распределение температуры, так что то, каким образом катализатор изменяется, может зависеть от местоположения. В таком случае, катализатор может быть извлечен из места, которое, как полагают, обладает средними условиями, или катализатор может быть извлечен из нескольких мест с учетом распределения. Кроме того, циклон, трубы, выступы и т.п. размещены в реакторе. Если имеются места, где текучее состояние катализатора, как полагают, отличается, то в дополнение к извлечению катализатора из места, где катализатор растекается нормальным образом, и текучее состояние хорошее, катализатор может быть также извлечен из специфического места.

Количество извлекаемого катализатора не ограничивается особым образом, при условии, что извлекаемый катализатор находится в количестве, достаточном, чтобы представлять катализатор в реакторе, находящемся в интервале, которое не оказывает влияния на состояние в реакторе или на показатели реакции, и достаточном для измерения физических свойств. Извлекаемое количество может быть подходящим образом отрегулировано с учетом размера и типа реактора, количества катализатора, давления и состояния текучести в реакторе, вида измеряемого физического свойства катализатора, числа выполняемых измерений, места извлечения и числа мест извлечения.

Скорость извлечения катализатора не ограничивается особым образом, при условии, что извлекаемый катализатор представляет собой катализатор в реакторе и не оказывает влияния на состояние в реакторе или на показатели реакции. Скорость извлечения может быть подходящим образом отрегулирована с учетом размера и типа реактора, количества катализатора, давления, состояния текучести в реакторе и места извлечения. Если скорость извлечения слишком низкая, то имеет место опасность смещения к извлечению частиц катализатора малого размера. Поэтому предпочтительно осуществлять извлечение при достаточной скорости. Кроме того, если скорость извлечения слишком высокая, то это может вызывать изменение давления в реакторе, что может оказывать вредное влияние на текучее состояние катализатора или на показатели реакции. Например, когда примерно 600 кг катализатора помещено в реактор с псевдоожиженным слоем, изготовленный из нержавеющей стали (SUS) и имеющий внутренний диаметр 600 мм, предпочтительно, чтобы скорость извлечения катализатора составляла от 30 до 2000 г/мин и более предпочтительно составляла от 70 до 1000 г/мин. Скорость извлечения катализатора может быть отрегулирована путем регулирования давления в резервуаре для извлечения, регулирования степени открытия клапана, установленного на резервуаре, когда начинается введение катализатора в резервуар, регулирования скорости открывания клапана и т.п.

Хотя частота извлечения катализатора не ограничивается особым образом, предпочтительно осуществлять извлечение при частоте, которая предоставляет возможность измерения физических свойств катализатора, наряду с тем, что делает возможным стабильное поддержание выхода, и которая не оказывает влияния на состояние в реакторе или на показатели реакции. Частота извлечения катализатора может быть подходящим образом отрегулирована с учетом размера и типа реактора, количества катализатора, давления и состояния текучести в реакторе, вида измеряемого физического свойства катализатора, числа выполняемых измерений, места извлечения, числа мест извлечения и состояния и стадии реакции. Время от извлечения катализатора до измерения величин физических свойств катализатора и/или начала предварительной обработки, которая требуется для измерения, не ограничивается особым образом. Извлечение может быть начато немедленно или начато по прошествии заданного периода времени. Однако с точки зрения поддержания предпочтительного состояния катализатора путем поддержания или изменения условий реакции на основании измеренных величин физических свойств и поддержания выхода целевого продукта предпочтительно начинать сразу, как только это возможно.

(2) Стадия измерения физических свойств катализатора

Способ получения согласно представленному варианту осуществления включает стадию измерения величины, по меньшей мере, одного физического свойства, выбранной из группы, состоящей из нормализованной величины поглощения в УФ-области и степени восстановления катализатора, содержащегося в реакторе. Выполнение вышеописанной стадии извлечения части катализатора из реактора направлено на предоставление возможности получения величины, по меньшей мере, одного физического свойства, выбранной из группы, состоящей из нормализованной величины поглощения в УФ-области и степени восстановления катализатора, которые могут быть измерены простым образом. Постоянным мониторингом величин данных физических свойств могут быть выяснены изменения в состоянии реактора, так что могут быть установлены подходящие условия реакции. Величина физического свойства, подвергаемая мониторингу, может быть надлежащим образом выбрана с учетом вида реакции, условий реакции, вида катализатора и т.п. Очевидно, что несколько физических свойств могут подвергаться постоянному мониторингу. Кроме того, если имеют место значительные изменения непосредственно после начала реакции или во время реакции, число измеряемых позиций может быть увеличено.

(Нормализованная величина поглощения в УФ-области)

В реакции получения ненасыщенного нитрила на показатели реакции оказывает влияние окислительно-восстановительное состояние катализатора. Непрерывный мониторинг изменений в окислительно-восстановительном состоянии катализатора во время реакции важен для поддержания выхода ненасыщенного нитрила в течение длительного периода времени. Окислительно-восстановительное состояние катализатора определяют на основании спектра поглощения и/или отражения. Например, если катализатор включает Mo и V, то валентное состояние Mo и V, как полагают, отражается на окислительно-восстановительном состоянии. В результате тщательного исследования, выполненного авторами настоящего изобретения, было обнаружено, что особенно для катализатора, включающего Mo и V, который применяют в реакции аммоксидирования пропана, окислительно-восстановительное состояние катализатора может быть простым и точным образом определено на основании спектральной поглощательной способности катализатора, измеренной при использовании спектрофотометра для УФ и видимой области.

Более конкретно, предпочтительно определять нормализованную величину поглощения в УФ-области при использовании приведенного ниже уравнения (1), основанного на поглощательной способности при 400 нм, 580 нм и 700 нм в спектре поглощения и/или отражения, полученного путем измерения способом диффузного отражения с применением спектрофотометра для УФ и видимой области.

Нормализованная величина поглощения в УФ-области={(поглощательная способность при 580 нм)-(поглощательная способность при 400 нм)}/{(поглощательная способность при 700 нм)-(поглощательная способность при 400 нм)}(1)

Нормализованная величина поглощения в УФ-области выступает в качестве показателя окислительно-восстановительного состояния катализатора, поскольку более высокая величина указывает на то, что катализатор восстановлен, и меньшая величина указывает на то, что катализатор окислен.

Если нормализованная величина поглощения катализатора в УФ-области зависит от размера частиц катализатора, то нормализованная величина поглощения в УФ-области для конкретного интервала размера частиц может быть измерена путем проведения операции классифицирования с применением сита, для того чтобы распределение по размеру частиц катализатора, извлеченного из реактора, не влияло на измеряемую величину. Это также относится к случаю описанных ниже степени восстановления и концентрации составляющего элемента катализатора.

(Степень восстановления)

«Степень восстановления» в представленном варианте осуществления относится к количеству элемента, который окисляется перманганатом калия, среди составляющих элементов катализатора. Недостаточное количество кислорода в катализаторе, как полагают, отражается на степени восстановления. Аналогично спектру поглощения и/или отражения, постоянное измерение степени восстановления катализатора важно для поддержания выхода ненасыщенного нитрила в течение длительного периода времени. Степень восстановления катализатора представлена приведенным ниже уравнением (2).

Степень восстановления (%)=((n₀-n)/n₀)×100(2)

(где n обозначает число атомов кислорода, которое удовлетворяет валентности составляющих элементов, иных, чем кислород, в катализаторе; и n₀ обозначает число атомов кислорода, требующихся, когда составляющие элементы, иные, чем кислород, в катализаторе имеют их максимальную степень окисления).

Для того чтобы определить степень восстановления, величина (n₀-n) в уравнении (2) может быть получена окислительно-восстановительным титрованием образца KMnO₄. Пример метода измерения будет описан ниже.

Примерно 200 мг образца точно отвешивают в лабораторный стакан. Затем водный раствор KMnO₄ с известной концентрацией добавляют в избыточном количестве. Затем к смеси добавляют 150 мл очищенной воды и 2 мл раствора 1:1 серной кислоты (а именно, водного раствора серной кислоты, полученного смешиванием концентрированной серной кислоты и очищенной воды в объемном отношении 1/1). Лабораторный стакан затем закрывают предметным стеклом, и образец окисляют при перемешивании в течение 1 часа на горячей водяной бане при 70°C±2°C. Поскольку KMnO₄ присутствует в избытке, так что непрореагировавший KMnO₄ присутствует в растворе. Поэтому, это подтверждается тем, что раствор имеет пурпурный цвет. После завершения окисления раствор фильтруют через фильтровальную бумагу и извлекают все количество фильтрата. Водный раствор оксалата натрия, имеющий известную концентрацию, добавляют в избытке в расчете на KMnO₄, присутствующий в фильтрате. Раствор нагревают до температуры 70°C и перемешивают. Удостоверяются в том, что раствор стал бесцветным и прозрачным, и затем добавляют 2 мл раствора 1:1 серной кислоты. Перемешивание продолжают при поддержании температуры раствора при 70°C±2°C, и раствор затем титруют водным раствором KMnO₄, имеющим известную концентрацию. В качестве конечного момента принимают момент времени, при котором раствор имеет слабый бледно-розовый цвет от KMnO₄, который сохраняется в течение примерно 30 секунд. Количество KMnO₄, расходуемое при окислении образца, определяют на основании общего количества KMnO₄ и общего количества Na₂C₂O₄. Из этой величины рассчитывают (n₀-n) и на основании результата вычислений определяют степень восстановления.

(Концентрация составляющего элемента катализатора)

В способе получения согласно представленному варианту осуществления, в дополнение к измерению нормализованной величины поглощения в УФ-области и степени восстановления катализатора, извлеченного из реактора, одним из предпочтительных подходов является также измерение концентрации составляющих элементов катализатора. Катализатор включает элементы, которые имеют тенденцию к высвобождению в условиях реакции (температуре, давлении, давлении пара и т.д.). Кроме того, распределение концентрации составляющих элементов катализатора имеет место среди частиц катализатора. Если концентрация составляющих элементов катализатора изменяется вследствие рассеяния из реактора только частиц катализатора, имеющих определенную концентрацию составляющего элемента катализатора, или примешивания в катализатор примесей из реактора или исходных газообразных материалов, то это может непосредственным образом оказывать отрицательное влияние на показатели реакции, или показатели реакции могут ухудшаться вследствие изменений в окислительно-восстановительном состоянии катализатора. Поэтому с точки зрения поддержания окислительно-восстановительного состояния катализатора в подходящем состоянии, предпочтительно также непрерывным образом контролировать изменения в концентрации составляющих элементов катализатора во время реакции.

Метод измерения концентрации составляющих элементов катализатора не ограничивается особым образом. Может быть использован обычный метод измерения концентраций металлов, такой как рентгенофлуоресцентный анализ (XRF), рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS), эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ICP), атомно-абсорбционная спектрофотометрия и определение углерода, водорода и азота (CHN-анализ). В случае измерения концентраций металлов в катализаторе в виде твердых частиц, с точки зрения простоты измерения и точности количественного определения, предпочтительным является применение рентгенофлуоресцентного анализа (XRF). В случае анализа следового количества металла катализатор может быть растворен в подходящем растворе, и концентрация может быть определена с помощью спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP) или атомно-абсорбционной спектрофотометрии при использовании данного раствора. Кроме того, при определении концентраций углерода, водорода и азота может быть предпочтительно использовано определение углерода, водорода и азота (CHN-анализ).

Вследствие небольших различий, например, в масштабе, типе или структуре реакционного оборудования, подходящие условия реакции вплоть до подачи исходных газообразных материалов для реакции аммоксидирования, а также во время последующей реакции могут изменяться. Это может препятствовать получению желаемых результатов реакции, поскольку реактор не может функционировать в подходящих условиях, когда реактор увеличен в масштабе или переделан. В противоположность этому, в способе получения согласно представленному варианту осуществления, путем измерения изменений в физических свойствах катализатора самих по себе, надлежащие условия реакции могут быть установлены без влияния на них масштаба, типа или структуры реактора.

(3) Стадия регулирования условий реакции

Способ получения согласно представленному варианту осуществления включает стадию поддержания или изменения условий реакции на основании вышеописанных измеренных величин физических свойств. На данной стадии условия реакции поддерживают или изменяют на основании результатов измерений величин физических свойств катализатора. В представленном варианте осуществления «поддержание или изменение условий реакции на основании измеренных величин физических свойств» означает поддержание или изменение условий реакции таким образом, что физические свойства катализатора оптимизированы в пределах предпочтительного интервала величин. Если измеренные величины физических свойств находятся в пределах предпочтительного интервала, то условия реакции поддерживают, в то время как, если измеренные величины физических свойств не находятся в пределах предпочтительного интервала, условия реакции изменяют таким образом, чтобы величины физических свойств изменялись в предпочтительном интервале. Для того чтобы изменять физические свойства катализатора до предпочтительных величин путем поддержания или изменения условий реакции, перед началом реакции предпочтительно определяют взаимосвязь между изменением условий реакции и изменениями в физических свойствах катализатора, вызванных такими изменениями. Более конкретно, если катализатор чрезмерно восстановлен, то предпочтительно определить так называемую калибровочную кривую между физическими свойствами катализатора и условиями реакции, которая, например, будет возвращать катализатор к его первоначальной степени восстановления путем определения того, каким образом должны быть установлены окислительные условия реакции. Понятно, что эта калибровочная кривая может быть также определена экспериментально.

Предпочтительно оптимизировать физические свойства катализатора перед началом реакции и регулировать условия реакции таким образом, чтобы физические свойства катализатора находились в предпочтительном интервале перед, во время и после реакции. Например, предпочтительно поддерживать или изменять условия реакции таким образом, чтобы колебание величин физических свойств катализатора находилось в пределах ±30% от величин физических свойств катализатора перед укладкой в реактор, более предпочтительно ±20% и еще более предпочтительно ±10%. Если величины физических свойств катализатора отклоняются на ±30% или более от величин свойств, отрегулированных перед укладкой, то будет затруднено последующее возвращение величин физических свойств в пределы соответствующего интервала, даже при попытке отрегулировать эти величины путем изменения температуры или атмосферы в реакторе, так что характеристики катализатора могут ухудшаться. Хотя причина необратимого изменения физических свойств катализатора неясна, одной из возможных причин является то, что имеют место ограничения в условиях реактора. Если окислительно-восстановительное состояние катализатора изменяется в сторону восстановления на 30% или более, то, например, (i) концентрация кислорода в реакторе может увеличиваться до или выше взрывоопасного предела, даже когда делается попытка увеличить концентрацию кислорода в исходных газообразных материалах, чтобы отрегулировать окислительно-восстановительное состояние, что затрудняет создание достаточной окислительной атмосферы. Напротив, если окислительно-восстановительное состояние катализатора изменяется в сторону окисления на 30% или более, то (ii) поскольку состояние восстановления с концентрацией кислорода 0% или менее не может быть реализовано в реакторе, затруднено достаточное восстановление катализатора. Другая причина заключается в том, что когда уровень окисления-восстановления отклоняется на ±30%, кристаллы, которые проявляют каталитическую активность, необратимым образом деградируют, что может предотвратить восстановление первоначальных плоскостей кристалла при регулировании, изменяющем температуру или атмосферу в реакторе. Во время периода от укладки катализатора до начала реакции в установившемся состоянии (стадия 1), описанном ниже, и во время завершения реакции (стадия 3), поскольку температура и атмосфера в реакторе значительно изменяются, обычно, можно ожидать колебаний в нормализованной величине поглощения в УФ-области и/или степени восстановления. На стадии 1 температура реактора колеблется от комнатной температуры до температуры установившегося состояния реакции (в описанных ниже примерах от 20 до 450°C), расход подаваемого аммиака колеблется от 0 до расхода в установившемся состоянии (в описанных ниже примерах от 0 до 80 норм.м³/ч), и расход подаваемого воздуха колеблется от 0 до расхода в установившемся состоянии (в описанных ниже примерах от 0 до 400 норм.м³/ч). Вследствие этих колебаний соотношение компонентов подаваемых газов, концентрация кислорода на выходе (в описанных ниже примерах от 0 до 21% об.) и концентрация аммиака на выходе значительно изменяются. Главным образом, поскольку нормализованная величина поглощения в УФ-области и/или степень восстановления могут отклоняться на ±30% или более от надлежащих величин на стадии 1, если они не регулируются преднамеренным образом, гораздо более эффективным является измерение нормализованной величин