[发明专利]泡沫体在用于制备不饱和醛或羧酸的氧化反应器中的用途

说明书

本发明涉及通过饱和或不饱和烃的多相催化气相氧化制备不饱和醛或不饱和羧酸的方法、制备基于不饱和羧酸的聚合物的方法、制备不饱和羧酸或基于不饱和羧酸的聚合物的装置，和装置的用途。

丙烯酸作为丙烯的部分氧化产物是重要的单体，例如其可以就这样用于制备超吸水聚合物或以其烷基酯形式用于制造粘合剂，(参见例如，WO-A-02/055469和WO-A-03/078378)。丙烯醛是重要中间体，例如用于制备戊二醛、蛋氨酸、叶酸和丙烯酸。

甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯，如甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯同样用于多种用途。典型的最终用途包括丙烯酸聚合物网或膜、模制树脂、聚氯乙烯改性剂、加工助剂、丙烯酸涂料、地板护理组合物、密封剂、汽车传动液、曲轴箱油改性剂、机动车涂料、离子交换树脂、水泥或粘合剂改性剂、水处理聚合物、电子粘合剂、金属涂料和丙烯酸纤维。

通过丙烯或异丁烯的气相氧化制备(甲基)丙烯醛和/或(甲基)丙烯酸的已知工业规模方法(例如根据DE-A-1962431)通常在具有焊接在管板之间的大量(在一些情况中多于30000)反应管的管束反应器中进行。在此优选在200至450℃的温度和任选升高的压力下操作。反应管装有固定床形式的多相氧化催化剂且反应混合物流经它们。固定床优选包含基于混合金属氧化物并成型成球体、环或圆柱体的催化剂材料，或通过用催化活性材料涂布预成型的惰性载体而得的涂布催化剂。

丙烯氧化成丙烯酸或异丁烯氧化成甲基丙烯酸的任何两级固定床气相氧化、或丙烷或异丁烷经由脱氢接着两级固定床气相氧化或经由丙烷或异丁烷的直接氧化转化成丙烯酸或甲基丙烯酸的目的原则上是要实现丙烯酸或甲基丙烯酸的最大时空收率(STY_AA或STY_MAA)(这是在连续程序中获得的丙烯酸或甲基丙烯酸的总量/小时/以升为单位的所用催化剂总体积)。因此通常有意义的是，首先在第一固定催化剂床上以丙烯或异丁烯的最大空速(这被理解为是指作为初始反应气体混合物的成分每小时传送经过一升催化剂床的以标准升(＝l(STP)；相应量的丙烯或异丁烯在25℃和1巴下占据的以升计的体积)计的丙烯或异丁烯的量)和其次在第二固定催化剂床上以丙烯醛或甲基丙烯醛的最大空速(这被理解为是指作为初始反应气体混合物的成分每小时传送经过一升催化剂床的以标准升(＝l(STP)；相应量的丙烯醛或甲基丙烯醛在25℃和1巴下占据的以升计的体积)计的丙烯醛或甲基丙烯醛的量)进行丙烯向丙烯酸或异丁烯向甲基丙烯酸的这种两级固定床气相氧化，而不显著损害初始反应气体混合物单次经过两个固定催化剂床的过程中实现的丙烯或异丁烯和丙烯醛或甲基丙烯醛的转化率，以及在这两个反应阶段上评估的形成相关丙烯酸或甲基丙烯酸的选择性(基于转化的丙烯或异丁烯)。

丙烯或异丁烯固定床气相氧化成丙烯醛或甲基丙烯醛以及丙烯醛或甲基丙烯醛固定床气相氧化成丙烯酸或甲基丙烯酸都首先强放热地进行并其次伴随着各种可能的并行和后继反应的事实损害上述情况的实现。随着在特定固定催化剂床上提高丙烯或异丁烯速度和随着提高丙烯醛或甲基丙烯醛速度，因此不得不认为，当实现基本均匀的丙烯或异丁烯转化和基本均匀的丙烯醛或甲基丙烯醛转化的所需边界条件时，由于提高的热生成，形成有价值产物的选择性降低(也参见例如EP-A-450596)。

为了改进形成有价值产物的选择性，因此必须有效除去丙烯或异丁烯转化中释放的反应热和丙烯醛或甲基丙烯醛转化中释放的反应热。在一开始描述的管束反应器中，因此在该管束反应器的壳程上在反应管周围传送至少一种热交换介质，其是例如盐熔体。

但是，上述现有技术的管束反应器具有许多缺点。

首先，尽管使用热交换介质，但在固定催化剂床中仅在有限程度上除去释放的反应热，这尤其可归因于固定床本身的差的除热。固定床的这种差的除热目前将管直径限制在大约2.5至3厘米，这要求在一些情况下使用多于30000个反应管以确保令人满意的时空收率。但是，由于大量焊接点，这样大量的反应管造成高资本成本。这样大量的反应管还造成非常复杂的催化剂填充程序，其中必须确保在各反应管中引入相同量的催化剂和相当的堆积密度。这是重要的，因为否则所有反应管中的压降不相同。反应管中的均匀压降是一个关键因素，因为它们确保均匀的反应物转化和将副产物形成减至最少。