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DE102004008573A1 - A process for removing carbonaceous residues in a reactor - Google Patents

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DE102004008573A1
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carbon dioxide
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German (de)
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Torsten Dr. Balduf
Thomas Dr. Rathke
Roland Dr. Fornika
Günther Prof. Dr. Bub
Jürgen Dr. Mosler
Andreas Dr. Sabbagh
Peter Rozowski
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Evonik Operations GmbH
Stockhausen GmbH and Co KG
Original Assignee
Stockhausen GmbH
Chemische Fabrik Stockhausen GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung kohlenstoffhaltiger Rückstände in einem einen Feststoffkatalysator beinhaltenden Reaktor zur katalytischen Gasphasenoxidation ungesättigter Kohlenwasserstoffe, bei dem die abgelagerten kohlenstoffhaltigen Rückstände kontinuierlich mit einem sauerstoffhaltigen Gas und mit Wasser, vorzugsweise Wasserdampf,
- bei einer Temperatur TReaktor in einem Bereich von 260°C bis 500°C und
- bei einem Druck PReaktor in einem Bereich von 0,8 bis 20 bar
unter Bildung eines Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid enthaltenden Abgases in Kontakt gebracht werden
und das Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid enthaltene Abgas kontinuierlich aus dem Reaktor entfernt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur katalytischen Gasphasenoxidation ungesättigter Kohlenwasserstoffe.
The present invention relates to a process for the removal of carbonaceous residues in a catalyst containing a solid catalyst for the catalytic gas phase oxidation of unsaturated hydrocarbons, wherein the deposited carbonaceous residues continuously with an oxygen-containing gas and water, preferably water vapor,
at a temperature T reactor in a range of 260 ° C to 500 ° C and
- At a pressure P reactor in a range of 0.8 to 20 bar
be brought into contact with forming a carbon dioxide or carbon monoxide-containing exhaust gas
and the exhaust gas containing carbon dioxide or carbon monoxide is continuously removed from the reactor. The invention also relates to a device for catalytic gas phase oxidation of unsaturated hydrocarbons.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung kohlenstoffhaltiger Rückstände in einem einen Feststoffkatalysator beinhaltenden Reaktor zur katalytischen Gasphasenoxidation ungesättigter Kohlenwasserstoffe sowie eine Vorrichtung zur katalytischen Gasphasenoxidation ungesättigter Kohlenwasserstoffe.The The present invention relates to a process for removing carbonaceous material Residues in one a catalyst containing solid catalyst for catalytic Gas phase oxidation of unsaturated Hydrocarbons and a device for catalytic gas phase oxidation unsaturated hydrocarbons.

Ungesättigte Kohlenwasserstoffe können durch katalytische Gasphasenoxidation unter Bildung ungesättigter Carbonsäuren oxidiert werden. Von besonderer technischer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang die katalytische Gasphasenoxidation von Propen über Acrolein zur Acrylsäure sowie die Oxidation von iso-Buten zu Methacrylsäure.Unsaturated hydrocarbons can through catalytic gas phase oxidation to form unsaturated carboxylic acids be oxidized. Of particular technical importance in this context the catalytic gas-phase oxidation of propene via acrolein to acrylic acid and the oxidation of isobutene to methacrylic acid.

Bei der katalytischen Gasphasenoxidation von Propen zu Acrylsäure wird ein Acrolein enthaltendes Gas, welches durch Oxidation von Propen in der Gasphase mittels eines Molybdän und Wismut enthaltenden Multimetalloxid-Oxidationskatalysators in einer ersten Verfahrensstufe erhalten wird, in einer zweiten Verfahrensstufe ebenfalls mittels eines Molybdän und Wismut enthaltenden Multimetalloxid-Oxidationskatalysators in Acrylsäure überführt. Bei der Synthese von Methacrylsäure aus iso-Buten entsteht in einer ersten Verfahrensstufe Methacryolein, welches in einer zweiten Verfahrensstufe zu Methacrylsäure oxidiert wird.at the catalytic gas phase oxidation of propene to acrylic acid an acrolein-containing gas formed by the oxidation of propene in the gas phase by means of a molybdenum and bismuth-containing multimetal oxide oxidation catalyst in a first process stage is obtained, in a second process stage also by means of a molybdenum and bismuth-containing multimetal oxide oxidation catalyst in Acrylic acid transferred. at the synthesis of methacrylic acid from isobutene, methacryolein is formed in a first stage of the process, which oxidizes to methacrylic acid in a second stage of the process becomes.

Die Oxidation der ungesättigten Kohlenwasserstoffe erfolgt üblicherweise in speziellen Reaktoren, die ein katalytisch aktives Festbett enthalten. Beispielsweise wird im Falle der Synthese von Acrylsäure aus Propen ein Propen enthaltendes Gasgemisch in einen ersten Reaktor überführt, in dem das Propen katalytisch zu Acrolein oxidiert wird. Über einen Auslaß im ersten Reaktor, der mit einem zweiten Reaktor verbunden ist, gelangt das nunmehr Acrolein und auch Ameinsensäure enthaltende Gasgemisch in den zweiten Reaktor, in dem das Acrolein katalytisch zur Acrylsäure oxidiert wird. Das nunmehr Acrylsäure enthaltende Gasgemisch gelangt anschließend über einen Auslaß im zweiten Reaktor in weitere Aufbereitungsvorrichtungen, in denen eine Abtrennung von Nebenprodukten aus dem Acrylsäure enthaltenden, gasförmigen Reaktionsprodukt erfolgt.The Oxidation of the unsaturated Hydrocarbons usually take place in special reactors containing a catalytically active fixed bed. For example In the case of the synthesis of acrylic acid from propene, a propene-containing gas mixture transferred to a first reactor, in the propene is catalytically oxidized to acrolein. About one Outlet in first reactor, which is connected to a second reactor passes the now containing acrolein and also amine acid gas mixture in the second reactor in which the acrolein is catalytically oxidized to acrylic acid becomes. The now acrylic acid containing gas mixture then passes through an outlet in the second Reactor in further treatment devices, in which a separation by-products from the gaseous reaction product containing the acrylic acid he follows.

Eines der Probleme bei der vorstehend beschriebenen Gasphasenoxidation ungesättigter Kohlenwasserstoffe besteht darin, dass vor allem in der ersten Verfahrensstufe nach längerer Betriebsdauer des Reaktors neben den gewünschten Oxidationsprodukten beachtliche Mengen an kohlenstoffhaltigen Rückstände gebildet werden, die sich auf den Oberflächen des Reaktors, insbesondere im Bereich des Auslasses oder im katalytisch aktiven Festbett ablagern.One the problems with the gas phase oxidation described above unsaturated Hydrocarbons is that, especially in the first stage of the process after a long time Operating time of the reactor in addition to the desired oxidation products Considerable amounts of carbonaceous residues are formed on the surfaces of the reactor, in particular in the region of the outlet or in the catalytic deposit active fixed bed.

Die Ablagerungen im Auslaß des Reaktors führen zu einem zunehmenden Druckabfall im Reaktorsystem, der sich nachteilig auf die Reaktorleistung auswirkt. Auch die Ablagerung kohlenstoffhaltiger Rückstände im katalytisch aktiven Festbett beeinträchtigten nachteilig die Reaktorleistung, da die Ablagerungen die Poren in den Katalysatoren verstopfen. Neben der Beeinträchtigung der Reaktorleistung führen diese Ablagerungen auch zu einem erhöhten Energieverbrauch, da der gasförmige Eduktstrom immer stärker komprimiert werden muss, um noch in ausreichender Menge in den Reaktor eingebracht werden zu können. Es ist daher erforderlich, den Katalysator nach einer gewissen Zeit zu erneuern oder aber die kohlenstoffhaltigen Ablagerungen im katalytisch aktiven Festbett sowie auf den übrigen Oberflächen des Katalysators zu entfernen, um eine ausreichende Reaktorleistung aufrechtzuerhalten.The Deposits in the outlet of the Lead reactor to an increasing pressure drop in the reactor system, which is disadvantageous affects the reactor power. The deposition of carbonaceous residues in the catalytic active fixed bed impaired detrimental to the reactor performance, since the deposits in the pores clog the catalysts. In addition to the impairment of reactor performance, these lead Deposits also to increased energy consumption, there the gaseous Eduktstrom ever stronger must be compressed to still in sufficient quantity in the reactor to be able to be introduced. It is therefore necessary to use the catalyst after a certain time to renew or the carbonaceous deposits in the catalytic active fixed bed and on the rest surfaces of the catalyst to remove sufficient reactor power maintain.

Die Beseitigung der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen – in der Folge „coke" genannt – erfolgt nach dem Stand der Technik durch Zudosierung von Sauerstoff zu dem mit Stickstoff durchströmten Reaktor derart, dass sich die Temperatur im Katalysatorbett bis zu einem vorgegebenen Bereich erhöht. Ein derartiges Vorgehen ist beispielsweise in DE 101 61 665 A1 beschrieben.The removal of the carbonaceous deposits - hereinafter referred to as "coke" - is carried out according to the prior art by adding oxygen to the reactor through which nitrogen flows in such a way that the temperature in the catalyst bed increases to a predetermined range in DE 101 61 665 A1 described.

Diese Vorgehensweise erfordert jedoch einen hohen Zeitaufwand, da die beim Abbrennen des Cokes auftretende Wärmemenge pro Zeiteinheit spontan entstehen kann. Es ist daher eine vorsichtige und langsame Zudosierung des Luftstroms/Sauerstoffstroms erforderlich, um die dabei pro Zeiteinheit freiwerdende Wärmemenge abführen zu können und den Werkstoff der Reaktionsrohre thermisch nicht zu überlasten.These However, the procedure requires a lot of time since the when burning the Coke occurring amount of heat per unit time spontaneously can arise. It is therefore a careful and slow metering of airflow / oxygen flow required to be released per unit time heat lead away to be able to and thermally not to overload the material of the reaction tubes.

Der vorliegenden Erfindung lag daher allgemein die Aufgabe zugrunde, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile zu überwinden. Insbesondere lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Nachteil der bisher erfolgen langsamen und zeitaufwendigen Vorgehensweise beim Decoken zu überwinden.Of the The present invention was therefore generally based on the object, to overcome the disadvantages resulting from the prior art. Especially the present invention was based on the object, the disadvantage So far, the slow and time-consuming procedure for Overcome Decoken.

Insbesondere lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, bei der katalytischen Oxidation von ungesättigten Kohlenwasserstoffen in der Gasphase entstehenden kohlestoffhaltige Ablagerungen auf den Oberflächen des Reaktors und des katalytisch aktiven Festbettes bei möglichst niedrigen Temperaturen und möglichst kurzen Abbrennzeiten zu entfernen.Especially the present invention was based on the object, a method indicate with which it is possible is, in the catalytic oxidation of unsaturated hydrocarbons carbonaceous deposits formed in the gas phase the surfaces the reactor and the catalytically active fixed bed if possible low temperatures and as possible to remove short burn times.

Zudem lag eine erfindungsgemäße Aufgabe darin, unter möglichst moderaten Bedingungen mit möglichst geringem Zeitaufwand sowohl den während des Betriebs des Katalysators mit der Zeit erhöhenden Strömungswiderstand im Reaktor als auch die verringerte Katalysatorleistung durch ein geeignetes Verfahren wieder zu erhöhen bzw. zu verbessern.moreover it was an object of the invention to under as possible moderate conditions with as possible little time both during operation of the catalyst increasing over time flow resistance in the reactor as well as the reduced catalyst performance by a appropriate process to increase again or improve.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der ungesättigte Kohlenwasserstoffe katalytisch in der Gasphase oxidiert werden können und die eine möglichst schonende Beseitigung der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen auf den Oberflächen des Reaktors und des Katalysators ermöglicht.A Another object of the present invention was to provide a device to provide, with the unsaturated Hydrocarbons can be catalytically oxidized in the gas phase and the one possible gentle removal of carbonaceous deposits on the surfaces the reactor and the catalyst allows.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zur Entfernung kohlenstoffhaltiger Rückstände in einem einen Feststoffkatalysator beinhaltenden Reaktor zur katalytischen Gasphasenoxidation ungesättigter Kohlenwasserstoffe sowie durch eine Vorrichtung zur katalytischen Gasphasenoxidation ungesättigter Kohlenwasserstoffe, wie jeweils in den unabhängigen Ansprüchen angegeben, gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweilig abhängigen Ansprüche, die jeweils einzeln angewandt oder beliebig miteinander kombiniert werden können.These Tasks are accomplished by a process for removing carbonaceous matter Residues in one a catalyst containing solid catalyst for catalytic Gas phase oxidation of unsaturated Hydrocarbons and by a device for catalytic Gas phase oxidation of unsaturated hydrocarbons, as each in the independent claims stated, solved. Further refinements and developments are the subject of respectively dependent Claims, each applied individually or combined with each other can.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Entfernung kohlenstoffhaltiger Rückstände in einem einen Feststoffkatalysator beinhaltenden Reaktor zur katalytischen Gasphasenoxidation ungesättigter Kohlenwasserstoffe werden die abgelagerten kohlenstoffhaltigen Rückstände vorzugsweise kontinuierlich mit einem sauerstoffhaltigen Gas und mit Wasser, vorzugsweise in Form von Wasserdampf,

  • – bei einer Temperatur TReaktor in einem Bereich von 260°C bis 500°C, bevorzugt in einem Bereich von 300 bis 450°C und darüber hinaus bevorzugt in einem Bereich von 340 bis 380°C,
  • – bei einem Druck PReaktor in einem Bereich von 0,8 bis 20 bar, bevorzugt in einem Bereich von 0,9 bis 10 bar und darüber hinaus bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 5 bar
unter Bildung eines Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid enthaltenden Abgases in Kontakt gebracht,
wobei das Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid enthaltene Abgas vorzugsweise kontinuierlich aus dem Reaktor entfernt wird.In the inventive process for removing carbonaceous residues in a catalyst containing a solid catalyst for catalytic gas phase oxidation of unsaturated hydrocarbons, the deposited carbonaceous residues are preferably continuously with an oxygen-containing gas and with water, preferably in the form of water vapor,
  • At a temperature T reactor in a range from 260 ° C to 500 ° C, preferably in a range from 300 to 450 ° C and moreover preferably in a range from 340 to 380 ° C,
  • - At a pressure P reactor in a range of 0.8 to 20 bar, preferably in a range of 0.9 to 10 bar and moreover preferably in a range of 1 to 5 bar
contacted to form a carbon dioxide or carbon monoxide-containing exhaust gas,
wherein the exhaust gas containing carbon dioxide or carbon monoxide is preferably continuously removed from the reactor.

Die vorstehend angegebenen Druckangaben stellen absolute Druckwerte dar.The The pressure data given above represent absolute pressure values represents.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die kohlenstoffhaltigen Ablagerungen gepulst mit dem Wasser, vorzugsweise mit dem Wasserdampf, in Kontakt gebracht. Vorzugsweise wird dabei dieses gepulste in Kontakt bringen der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen mit dem Wasser dadurch realisiert, dass dem vorzugsweise kontinuierlich in den Reaktor eingeleitetem sauerstoffhaltigem Gas das Wasser vorzugsweise in Form von Wasserdampf pulsartig zugesetzt wird. Gepulste Zugabe von Wasser bzw. Wasserdampf im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet dabei, dass das Wasser bzw. der Wasserdampf nicht kontinuierlich dem sauerstoffhaltigen Gas zugesetzt wird, sondern dass die Zugabe in zeitlich begrenzten Zeitintervallen erfolgt. Demnach ist die Wasserdampfkonzentration im sauerstoffhaltigen Gas während des gesamten Decoking-Prozesses nicht konstant.In a preferred embodiment the method according to the invention The carbonaceous deposits are pulsed with the water, preferably with the water vapor, brought into contact. Preferably is doing This pulsed contacting of carbonaceous deposits realized with the water that the preferably continuously the oxygen-containing gas introduced into the reactor preferably contains the water in the form of water vapor is added in a pulse-like manner. Pulsed addition of water or water vapor in the context of the present invention means that the water or water vapor is not continuous the oxygen-containing gas is added, but that the addition takes place in time-limited time intervals. Accordingly, the Water vapor concentration in the oxygen-containing gas during the entire decoking process is not constant.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Wasser dem sauerstoffhaltigen Gas in einer Menge in einem Bereich von 0 bis 50 Vol-%, vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 20 Vol-% und darüber hinaus bevorzugt in einem Bereich von 1,5 bis 10 Vol-%, bezogen auf das Gesamtvolumen sauerstoffhaltigen Gases, zugesetzt.In a preferred embodiment the method according to the invention The water is the oxygen-containing gas in an amount in one area from 0 to 50 vol%, preferably in a range from 1 to 20 vol% and above In addition, it is preferably in a range of 1.5 to 10% by volume on the total volume of oxygen-containing gas added.

Es ist erfindungsgemäß Weiterhin bevorzugt, dass das Zeitintervall zwischen zwei Pulsen in einem Bereich von 5 Minuten bis 200 Stunden, besonders bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 150 Stunden und darüber hinaus bevorzugt in einem Bereich von 20 bis 100 Stunden liegt. Der Abstand zweier Pulse ist dabei im wesentlichen durch die Gesamtdauer des Decoking-Verfahrens begrenzt. Als Zeitintervall zwischen zwei Pulsen wird dabei vorzugsweise der zeitliche Abstand zwischen dem Maximum der Wasserzugabe des Pulses i und dem Maximum des auf den Puls i folgenden Pulses i + 1 verstanden.It is according to the invention furthermore preferred that the time interval between two pulses in one Range from 5 minutes to 200 hours, more preferably in one Range of 10 to 150 hours and beyond preferably in one Range of 20 to 100 hours. The distance between two pulses is essentially by the total duration of the decoking process limited. As a time interval between two pulses is preferably the time interval between the maximum water addition of the Pulse i and the maximum of the pulse i following pulse i + 1 understood.

Die Länge eines Pulses liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 Sekunde bis 24 Stunden, besonders bevorzugt in einem Bereich von 5 Sekunden bis 10 Stunden und darüber hinaus bevorzugt in einem Bereich von 10 Sekunden bis 1 Stunde.The Length of one Pulses are preferably in a range of 1 second to 24 Hours, more preferably within a range of 5 seconds to 10 hours and above more preferably in a range of 10 seconds to 1 hour.

Die Anzahl der Pulse im erfindungsgemäßen Verfahren ist abhängig von der Dauer, mit der die kohlenstoffhaltigen Ablagerungen unter den vorstehend genannten Bedingungen mit dem sauerstoffhaltigen Gas in Kontakt gebracht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die kohlenstoffhaltigen Ablagerungen für eine Dauer in einem Bereich von 2 bis 200 Stunden, besonders bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 150 Stunden und darüber hinaus bevorzugt in einem Bereich von 15 bis 100 Stunden mit dem sauerstoffhaltigen Gas unter den vorstehend genannten Reaktionsbedingungen in Kontakt gebracht. Demnach liegt die Anzahl der Pulse je nach Pulslänge und Abstand der Pulse vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 100, besonders bevorzugt 2 bis 50 und darüber hinaus bevorzugt 2 bis 10.The number of pulses in the process according to the invention is dependent on the duration with which the carbonaceous deposits are brought into contact with the oxygen-containing gas under the abovementioned conditions. In a preferred embodiment of the process according to the invention, the carbonaceous deposits are submerged with the oxygen-containing gas for a period in the range of 2 to 200 hours, more preferably in a range of 10 to 150 hours and more preferably in a range of 15 to 100 hours brought into contact with the abovementioned reaction conditions. Accordingly, the number of pulses, depending on the pulse length and distance of the pulses is preferably in a range of 1 to 100, particularly preferably 2 to 50 and is furthermore preferably 2 to 10.

Die Steuerung der pulsartigen Zugabe von Wasser, insbesondere die Regulation der pro Puls zugesetzten Wassermenge, der Dauer der Pulse sowie des Zeitintervalls zwischen den einzelnen Pulsen kann über dem Fachmann bekannte Ventilsysteme bewerkstelligt werden, die beispielsweise rechnergestützt gesteuert werden können.The Control of pulsatile addition of water, especially regulation the amount of water added per pulse, the duration of the pulses as well of the time interval between the individual pulses can be above the Professional known valve systems are accomplished, for example computer-aided can be controlled.

Es ist erfindungsgemäß weiterhin bevorzugt, dass sowohl die pro Puls zugesetzte Wassermenge als auch die Pulslänge sowie der Abstand zwischen zwei Pulsen im Verlaufe des Verfahrens, je nach Fortschritt des Abbrennens der kohlenstoffhaltigen Rückstände, variiert werden.It is still according to the invention preferred that both the amount of water added per pulse and the pulse length as well as the distance between two pulses in the course of the procedure, depending on the progress of the burning off of the carbonaceous residues, varies become.

Das Wasser wird mit den kohlenstoffhaltigen Ablagerungen vorzugsweise in Form von Dampf in Kontakt gebracht. Erfolgt das in Kontakt bringen der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen mit dem Wasser, indem Wasser dem sauerstoffhaltigen Gas zugesetzt wird, so wird das Wasser dem sauerstoffhaltigen Gas vorzugsweise in Form von Dampf zugesetzt. Außerdem kann das Wasser dem sauerstoffhaltigen Gas bereits vor Eintritt des Gases in den Reaktor in Form von Dampf zugesetzt oder aber auch getrennt vom sauerstoffhaltigen Gas dem Reaktor über eine separate Zuführung zugeführt werden.The Water becomes preferred with the carbonaceous deposits in the form of steam brought into contact. This is done by bringing it into contact the carbonaceous deposits with the water by adding water the oxygen-containing gas is added, the water is the oxygen-containing gas, preferably in the form of steam. Furthermore The water can already enter the oxygen-containing gas before it enters of the gas is added to the reactor in the form of steam or else be supplied separately from the oxygen-containing gas to the reactor via a separate feed.

Es ist weiterhin erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Sauerstoff in dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer Menge in einem Bereich von durchschnittlich 0,001 bis 1 kg O2/(h·1Katalysatorschüttvolumen), vorzugsweise von durchschnittlich 0,01 bis 0,5 kg O2/(h·1Katalysatorschüttvolumen) und besonders bevorzugt von durchschnittlich 0,1 bis 0,2 kg O2/(h·1Katalysatorschüttvolumen) eingesetzt wird. Dabei ist es weiterhin bevorzugt, dass zu Beginn des Decokings zunächst kleiner Sauerstoffmengen zugesetzt werden und die Sauerstoffmenge im weiteren Verlauf des Decoking-Verfahrens erhöht wird.It is furthermore preferred according to the invention for the oxygen in the process according to the invention to be present in an amount in the range of 0.001 to 1 kg O 2 / (h × 1 catalyst bed volume), preferably from 0.01 to 0.5 kg O 2 / (on average). h · 1 catalyst bed volume ) and particularly preferably from 0.1 to 0.2 kg O 2 / (h x 1 catalyst bed volume ) is used. It is further preferred that at the beginning of Decokings first small amounts of oxygen are added and the amount of oxygen is increased in the course of the decoking process.

Als sauerstoffhaltiges Gas wird vorzugsweise reiner Sauerstoff, Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder mit Stickstoff angereicherte Luft eingesetzt, wobei Luft und mit Stickstoff angereicherte Luft besonders bevorzugt sind. Der Luft können neben den bereits vorhandenen Gasen (hauptsächlich Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid) sowie neben Stickstoff als Inertgas auch andere Inertgase, wie beispielsweise Kohlendioxid, zugesetzt werden. Stickstoff sowie gegebenenfalls weitere Inertgase werden dabei der Luft vorzugsweise in einer solchen Menge zugesetzt, dass die Sauerstoffkonzentration im sauerstoffhaltigern Gas in einem Bereich von 5 bis 20 Vol-%, vorzugsweise in einem Bereich von 7,5 bis 17,5 Vol-% und darüber hinaus bevorzugt in einem Bereich von 10 bi 15 Vol-% liegt.When oxygen-containing gas is preferably pure oxygen, air, oxygen enriched air or nitrogen enriched air Air is used, with air and nitrogen-enriched air especially are preferred. The air can in addition to the already existing gases (mainly oxygen, nitrogen and carbon dioxide) as well as other than nitrogen as inert gas Inert gases, such as carbon dioxide, are added. nitrogen and optionally further inert gases are preferably the air added in such an amount that the oxygen concentration in the oxygen-containing gas in a range of 5 to 20 vol%, preferably in a range of 7.5 to 17.5 vol%, and more preferably in one range from 10 to 15% by volume.

Es ist erfindungsgemäß weiterhin bevorzugt, dass während des in Kontakt bringens der kohlenstoffhaltigen Rückstände mit dem sauerstoffhaltigen Gas kontinuierlich die Menge des Kohlendioxids oder des Kohlenmonoxids, vorzugsweise des Kohlendioxids und des Kohlenmonoxids, im Abgas sowie die Temperatur des Feststoffkatalysators bestimmt werden, um den Fortschritt des Abbrennens, den Einfluss weiterer Wasserpulse auf den Abbrennvorgang sowie die thermische Belastung des Katalysators durch die exotherme Oxidation der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen überwachen zu können.It is still according to the invention prefers that during contacting the carbonaceous residues with the oxygen-containing gas continuously the amount of carbon dioxide or carbon monoxide, preferably carbon dioxide and carbon monoxide Carbon monoxide, in the exhaust gas and the temperature of the solid catalyst be determined to the progress of the burning, the influence further water pulses on the burning process and the thermal Loading of the catalyst by the exothermic oxidation of the carbonaceous Monitor deposits to be able to.

Die Bestimmung der Kohlendioxidmenge bzw. der Kohlenmonoxidmenge erfolgt beispielsweise mittels Gaschromatographie oder mittels IR-Spektroskopie, wobei ein Teil des Abgasstromes in definierten Zeitabständen oder aber kontinuierlich einer Messvorrichtung, welche einen Gaschromatographen bzw. ein IR-Spektrometer umfasst, zugeführt wird. Neben der Bestimmung der Kohlendioxid- bzw. der Kohlenmonoxidkonzentration mittels Gaschromatographie oder IR-Spektroskopie können auch andere Messvorrichtungen, wie beispielsweise spezi fische Gassensoren zur Bestimmung der Kohlendioxid- bzw. der Kohlenmonoxidkonzentration eingesetzt werden.The Determination of the amount of carbon dioxide or the amount of carbon monoxide takes place for example by gas chromatography or by IR spectroscopy, wherein a portion of the exhaust stream at defined intervals or but continuously a measuring device, which is a gas chromatograph or an IR spectrometer comprises, is supplied. In addition to the determination of the carbon dioxide or carbon monoxide concentration by gas chromatography or IR spectroscopy other measuring devices, such as specific gas sensors for determining the carbon dioxide or the carbon monoxide concentration can be used.

Bei Rohrbündel-Reaktoren, in denen das sauerstoffhaltige Gas durch mit dem Katalysator gefüllte Rohrleitungen geführt wird, können Probleme beim Abbrennen der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen im Reaktor sowie in den Rohrleitungen darin bestehen, dass die einzelnen Reaktionsroher unterschiedlich stark mit kohlenstoffhaltigen Ablagerungen versehen sind, so dass der Druckabfall über stark verstopften Reaktionsrohre dem Druckabfall von schwach oder kaum verstopften Reaktionsrohren deutlich größer ist. Die Unterschiede im Ausmaß der Ablagerungen in den einzelnen Reaktionsrohren bedingen ein uneinheitliches starkes Abbrennen der Ablagerungen. Stark verstopfte Reaktionsrohre werden kaum vom sauerstoffhaltigen Gas durchströmt und demnach kaum von den kohlenstoffhaltigen Ablagerungen befreit. Weiterhin ist beim Abbrand der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen durch ein in Kontakt bringen mit sauerstoffhaltigem Gas bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zu beachten, dass insbesondere zu Beginn des exothermen Abbrennvorgangs nicht zu große Sauerstoffmengen eingesetzt werden, da anderenfalls die Gefahr eines unkontrollierten Abbrandes und einer damit verbundenen, nicht mehr tolerierbaren thermischen Belastung des Reaktors besteht. Um ein uneinheitliche und auch unkontrolliertes Abbrennen weitgehend zu vermeiden, können die folgenden besonderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens angewendet werden:

  • – Es wird als sauerstoffhaltiges Gas ein Gemisch aus Stickstoff und Sauerstoff eingesetzt, wobei das relative Mengenverhältlnis dieser beiden Gase konstant, die eingesetzte Gasmenge jedoch im Verlaufe des Verfahrens erhöht wird. Da auf diese Weise zu Beginn des Decoking-Prozesses zunächst wenig, dann jedoch zunehmend mehr Sauerstoff eingesetzt wird, kann ein unkontrolliertes Abbrennen verhindert werden. Außerdem führt die steigende Gesamtgasmenge, insbesondere auch die steigende Sauerstoffmenge, zu einem verbesserten Abbrennen von Ablagerungen in Rohrleitungen, die besonders stark von Ablagerungen befallen sind.
  • – Es wird als sauerstoffhaltiges Gas ein Gemisch aus Stickstoff und Sauerstoff eingesetzt, wobei die Gesamtgasmenge konstant, jedoch der Sauerstoffanteil kontinuierlich erhöht wird (und der Stickstoffanteil dementsprechend erniedrigt wird). Auch auf diese Weise kann ein unkontrollierter Abbrand zu Beginn des Verfahrens verhindert werden. Der steigende Sauerstoffanteil im Gasgemisch ermöglicht zudem bei fortgeschrittenem Abbrennvorgang ein Abbrennen von Ablagerungen auch in besonders verstopften Rohrleitungen.
  • – Es wird als sauerstoffhaltiges Gas ein Gemisch aus Stickstoff und Sauerstoff eingesetzt, wobei die Gesamtgasmenge durch Erhöhung des Sauerstoffanteils im Verlauf des Decoking-Verfahrens erhöht wird. Auch in dieser besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch den Einsatz geringerer Sauerstoffmengen zu Beginn des Verfahrens die Gefahr eines unkontrollierten Abbrennens verhindert.
In shell and tube reactors in which the oxygen-containing gas is passed through the catalyst-filled pipes, problems in burning the carbonaceous deposits in the reactor and in the pipes may be that the individual Reaktionsroher are provided differently with carbonaceous deposits, so that the Pressure drop over strongly clogged reaction tubes, the pressure drop of weak or hardly clogged reaction tubes is significantly larger. The differences in the extent of deposits in the individual reaction tubes require inconsistent strong burning of the deposits. Highly clogged reaction tubes are hardly traversed by the oxygen-containing gas and thus hardly freed from the carbonaceous deposits. Furthermore, when burning off the carbonaceous deposits by bringing into contact with oxygen-containing gas at elevated pressure and elevated temperature to note that not too large amounts of oxygen are used especially at the beginning of the exothermic burning process, otherwise the risk of uncontrolled burnup and associated, no longer tolerable thermal load of the reactor. In order to largely avoid inconsistent and also uncontrolled burning, the following specific embodiments of the method according to the invention can be used:
  • - It is used as the oxygen-containing gas, a mixture of nitrogen and oxygen, wherein the relative proportions of these two gases constant, but the amount of gas used is increased in the course of the process. Since in this way at the beginning of the decoking process initially little, but then increasingly more oxygen is used, uncontrolled burning can be prevented. In addition, the increasing total amount of gas, especially the increasing amount of oxygen, leads to an improved burning of deposits in pipelines, which are particularly affected by deposits.
  • - It is used as an oxygen-containing gas, a mixture of nitrogen and oxygen, the total amount of gas is constant, but the oxygen content is increased continuously (and the nitrogen content is lowered accordingly). In this way, uncontrolled burnup at the beginning of the process can be prevented. The increasing proportion of oxygen in the gas mixture also makes it possible to burn off deposits in particularly clogged pipelines in the case of an advanced combustion process.
  • - It is used as the oxygen-containing gas, a mixture of nitrogen and oxygen, wherein the total amount of gas is increased by increasing the oxygen content in the course of the decoking process. Also in this particular embodiment of the method according to the invention the risk of uncontrolled burning is prevented by the use of lower amounts of oxygen at the beginning of the process.

In denjenigen der drei vorstehend genannten besonderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, in denen die Gesamtgasmenge im Verlaufe des Verfahrens erhöht wird, ist es ganz besonders bevorzugt, dass die Menge des sauerstoffhaltigen Gases um das mindestens zweifache, vorzugsweise das mindestens zehnfache und darüber hinaus bevorzugt um das mindestens zwanzigfache der zu Beginn des Decoking-Verfahrens eingesetzten Gasmenge, erhöht, wobei die maximal mögliche Gasmenge im wesentlichen durch die Kapazität des Kompressors, mit dem das sauerstoffhaltige Gas durch den Reaktor geblasen wird, beschränkt ist. Die Erhöhung der Menge des sauerstoffhaltigen Gases kann dabei stetig oder nichtstetig erfolgen. Auch der Zeitpunkt der Erhöhung der Menge des sauerstoffhaltigen Gases ist variabel.In those of the three aforementioned particular embodiments of the method according to the invention, in which the total amount of gas is increased in the course of the process, it is very particularly preferred that the amount of the oxygen-containing Gas at least twice, preferably at least ten times and above addition, at least twenty times that at the beginning of Decoking method used gas volume, increased, the maximum possible amount of gas essentially by the capacity of the compressor, with the the oxygen-containing gas is blown through the reactor is limited. The increase The amount of oxygen-containing gas can be continuous or discontinuous respectively. Also, the timing of increasing the amount of oxygenated Gas is variable.

Der vorzugsweise pulsartige Zusatz des Wassers, vorzugsweise des Wasserdampfes, zum sauerstoffhaltigen Gas kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt während des Decoking-Verfahrens erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Decoken zunächst, vorzugsweise für einen Zeitraum von mindestens 1 Stunde, besonders bevorzugt mindestens 10 Stunden, darüber hinaus bevorzugt mindestens 20 Stunden und noch mehr bevorzugt mindestens 40 Stunden, wobei der Zeitraum vorzugsweise in einem Bereich von 1 Stunde bis 100 Stunden, besonders bevorzugt 10 Stunden bis 50 Stunden liegt, in Abwesenheit von Wasser bzw. Wasserdampf. Während des vorstehend genannten Zeitraumes kann ein uneinheitliche und auch unkontrolliertes Abbrennen durch die vorstehend genannten Maßnahmen vermieden werden. Erst nach Ablauf des vorstehend genannten Zeitraums wird, vorzugsweise in der eingangs beschriebenen pulsartigen Weise, erstmalig Wasser bzw. Wasserdampf dem sauerstoffhaltigen Gas zugesetzt.Of the preferably pulse-like addition of the water, preferably the water vapor, to the oxygen-containing gas can at any time during the Decoking process done. In a preferred embodiment the method according to the invention the decoking takes place first, preferably for a period of at least 1 hour, more preferably at least 10 Hours, about it more preferably at least 20 hours, and more preferably at least 40 hours, the period preferably being in a range of 1 hour to 100 hours, more preferably 10 hours to 50 Hours, in the absence of water or water vapor. During the above period can be a patchy and also uncontrolled burning by the measures mentioned above be avoided. Only after expiry of the aforementioned period is, preferably in the pulse-like manner described above, For the first time, water or steam was added to the oxygen-containing gas.

Der Verlauf und das Ende des Entfernens der kohlenstoffhaltigen Rückstände kann erfindungsgemäß durch die Bestimmung der Konzentration von Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid im Abgas bestimmt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise dann beendet, wenn die Kohlendioxidkonzentration im Abgas sich um nicht mehr als 20 %, besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 % und darüber hinaus bevorzugt um nicht mehr als 5 % von der Kohlendioxidkonzentration der Umgebungsluft unterscheidet, wobei der Unterschied in (ΔCO2) % nach folgender Gleichung bestimmt wird: ΔCO2[%] = {100 × (CCO2, Abgas/CCO2, Luft)} – 100 % The course and the end of the removal of the carbonaceous residues can be determined according to the invention by determining the concentration of carbon dioxide or carbon monoxide in the exhaust gas. The process according to the invention is preferably ended when the carbon dioxide concentration in the exhaust gas differs from the ambient air carbon dioxide concentration by not more than 20%, more preferably not more than 10% and more preferably not more than 5%, the difference in (Δ CO2 )% is determined according to the following equation: Δ CO2 [%] = {100 × (C CO2, exhaust / C CO2, air )} - 100%

Da sich beispielsweise als Folge eines impulsartigen Zusatzes von Wasser oder einer Erhöhung der Sauerstoffmenge oder der Gesamtgasmenge die Konzentration an Kohlendioxid im Abgas auch nach erreichen eines scheinbaren Grenzwertes immer noch zumindest kurzfristig erhöhen kann, wird der Fachmann das Ende des Abrennvorgangs beispielsweise dadurch bestimmen, dass er nach einer Beeinflussung des Systems beispielsweise durch Erhöhung der Gasmenge, durch eine Erhöhung der Temperatur oder durch Zuführung von Wasserdampf die Zunahme des Kohlendioxids im Abgas beobachtet. Tritt auch nach einer derartigen Einwirkung keine signifikante Zunahme der CO2-Konzentration auf, die eine Weiterführung des Abbrennvorgangs wirtschaftlich sinnvoll erscheinen lässt, so kann der Decoking-Prozess abgebrochen werden. Eine vollkommene Entfernung aller kohlenstoffhaltiger Ablagerungen im Reaktor ist dabei auch aus wirtschaftlicher Sicht nicht zwingend geboten und oftmals auch nicht sinnvoll.Since, for example, as a result of a pulse-like addition of water or an increase in the amount of oxygen or the total amount of gas, the concentration of carbon dioxide in the exhaust gas can still increase, at least in the short term, even after reaching an apparent limit, the skilled person will determine the end of the Abrennvorgangs example, that he after an influence on the system, for example, by increasing the amount of gas, by increasing the temperature or by supplying water vapor observed the increase in carbon dioxide in the exhaust gas. If no significant increase in the CO 2 concentration occurs after such an action, which makes economic continuation of the burning-off process sensible, the decoking process can be terminated. A complete removal of all carbonaceous deposits in the reactor is not imperative from an economic point of view and often does not make sense.

Das erfindungsgemäße Verfahren des Entfernens der kohlenstoffhaltigen Rückstände wird vorzugsweise dadurch beendet, dass der Zustrom des sauerstoffhaltigen Gases in den Reaktor unterbunden wird, dass die Temperatur des Reaktors auf ein Temperatur unterhalb von 300°C, vorzugsweise unterhalb von 250°C reduziert wird oder dass beide Maßnahmen (Unterbinden des Zustromes von sauerstoffhaltigem Gas und Absenkung der Reaktortemperatur) ergriffen werden.The method of removing the carbonaceous residues according to the invention is preferably terminated by stopping the flow of the oxygen-containing gas into the reactor, reducing the temperature of the reactor to a temperature below 300 ° C., preferably below 250 ° C., or both Measures (Preventing the flow of oxygen-containing gas and lowering the reactor temp temperature).

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Entfernung kohlenstoffhaltiger Rückstände in einem einen Feststoffkatalysator beinhaltenden Reaktor zur katalytischen Gasphasenoxidation ungesättigter Kohlenwasserstoffe wird vorzugsweise eingesetzt, um kohlenstoffhaltige Rückstände des Reaktors der ersten Verfahrensstufe bei der Oxidation von Propen zu Acrylsäure zu entfernen. In dieser ersten Verfahrenstufe entsteht hauptsächlich Acrolein, welches in der zweiten Verfahrensstufe zur Acrylsäure oxidiert wird.The inventive method for removing carbonaceous residues in a solid catalyst containing reactor for the catalytic gas phase oxidation of unsaturated hydrocarbons is preferably used to carbonaceous residues of the Reactor of the first stage in the oxidation of propene too acrylic acid to remove. In this first stage of the process mainly acrolein is produced, which is oxidized to acrylic acid in the second stage of the process.

Bei dem einen Feststoffkatalysator beinhaltenden Reaktor handelt es sich in diesem Fall vorzugsweise um einen Rohrbündelwärmeaustauscher (Röhrenreaktor), wie er beispielsweise in DE-A-3042 468 beschrieben ist, auf deren Offenbarungsgehalt hiermit bezug genommen wird und die als Teil der Offenbarung gilt. Ein Rohrbündelwärmeaustauscher umfasst ein oder mehrere Reaktionsrohre, vorzugsweise aus Kohlenstoffstahl oder korrosionsbeständigem Stahl, welche von einer Kühlflüssigkeit wie beispielsweise einem geschmolzenen Salz, umströmt werden, um die Temperaturen im Inneren der Reaktionsrohre zu regulieren. Die Kühlflüssigkeit wird normalerweise durch einen äußeren Wärmeaustauscher im Umlauf geführt.at the reactor containing a solid catalyst is in this case preferably a tube bundle heat exchanger (tubular reactor), as described for example in DE-A-3042 468, on whose The disclosure is hereby incorporated by reference and incorporated by reference the revelation applies. A shell and tube heat exchanger comprises one or more reaction tubes, preferably of carbon steel or corrosion resistant Steel, which is a coolant such as a molten salt, to be flowed around, to regulate the temperatures inside the reaction tubes. The coolant is usually by an external heat exchanger in the Circulated.

Der oder die Reaktionsrohre umfassen ihrerseits einen Reaktionsbereich mit einem Multioxid-Katalysatorfestbett und einen Kühlbereich, vorzugsweise einen Kühlbereich mit einem inerten Festbett aus α-Aluminiumoxid, Alundum, Mullit, Carborundum, nichtrostendem Stahl und Keramika, wobei sich der Kühlbereich in Gasströmungsrichtung an den Reaktionsbereich anschließt. Der Kühlbereich kann zudem in einem den Reaktionsbereich und den Kühlbereich räumlich umfassenden Reaktorelement lokalisiert sein. Denkbar ist auch, dass der Kühlbereich und der Reaktionsbereich in getrennten, jedoch gasleitend miteinander verbundenen Reaktorelementen lokalisiert sind. Die Reaktionen des Reaktionsbereiches und des Kühlbereiches können bei der Oxidation des Propens zu Acrolein jeweils unabhängig voneinander geregelt werden. Weiterhin umfasst der Mantel-Rohr-Wärmeaustauscher mindestens einen Einlass, über den ein Gasstrom dem oder den Reaktionsrohren zugeführt werden kann, sowie einen Auslass, über den die Gase nach dem Durchströmen der Reaktionsrohre den Mantel-Rohr-Wärmeaustauscher verlassen können. Befindet sich der Reaktor im normalen Acrylsäure-Synthesebetrieb, so wird über einen Einlass ein Gas beinhaltend Sauerstoff, Wasser, Stickstoff und Propylen in die Reaktionsrohre eingeleitet und über einen Auslass ein Acrolein enthaltendes Gase aus dem Mantel-Rohr- Wärmeaustauscher der ersten Reaktionsstufe entfernt und in den Reaktor der zweiten Reaktionsstufe geleitet. Befindet sich hingegen der Mantel-Rohr-Wärmeaustauscher erfindungsgemäß im Abbrennbetrieb, so wird über einen Einlass das sauerstoffhaltige Gas in die Reaktionsrohre eingeleitet und über einen Auslass das Kohlendioxid und Kohlenmonoxid enthaltende Abgas aus dem Mantel-Rohr-Wärmeaustauscher der ersten Reaktionsstufe entfernt, wobei die Abgase über eine Ableitung aus dem Reaktor geführt werden.Of the or the reaction tubes in turn comprise a reaction region with a multioxide catalyst fixed bed and a cooling area, preferably a cooling area with an inert fixed bed of α-alumina, Alundum, mullite, carborundum, stainless steel and ceramics, where is the cooling area in gas flow direction connects to the reaction area. The cooling area can also be in one spatially encompass the reaction area and the cooling area Be located reactor element. It is also conceivable that the cooling area and the reaction area in separate but gas-conducting with each other associated reactor elements are located. The reactions of the Reaction area and the cooling area can in the oxidation of propene to acrolein each independently regulated become. Furthermore, the shell-and-tube heat exchanger comprises at least one inlet, over a gas stream are fed to the one or more reaction tubes can, as well as an outlet, over the gases after flowing through the reaction tubes the jacket-tube heat exchanger being able to leave. If the reactor in the normal acrylic acid synthesis operation, so is a Inlet a gas containing oxygen, water, nitrogen and propylene introduced into the reaction tubes and an acrolein via an outlet containing gases from the shell-tube heat exchanger removed the first reaction stage and in the reactor of the second Guided reaction stage. If, on the other hand, the shell-and-tube heat exchanger is in the burn-off mode according to the invention, so will over an inlet, the oxygen-containing gas introduced into the reaction tubes and over an outlet containing the carbon dioxide and carbon monoxide exhaust gas from the shell-and-tube heat exchanger removed the first reaction stage, the exhaust gases via a Derived from the reactor become.

Als Katalysator kann im Falle der Oxidation von Propen zu Acrolein jeder Katalysator verwendet werden, der in einer Dampfphasenoxidation Propen in Acrolein in hoher Ausbeute umwandelt. Besonders bevorzugt ist ein Multioxid-Katalysator, der auf Molybdän und Wismut, besonders bevorzugt auf Molybdän, Wismut und Cobalt bzw. auf deren Oxiden basiert. Beispiele für derartige Katalysatoren sind in DE-A-30 42 468 und DE 699 03 698 T2 beschrieben, deren diesbezüglicher Offenbarungsgehalt als Teil der Offenbarung der vorliegenden Erfindung gilt.In the case of the oxidation of propene to acrolein, any catalyst which converts propene to acrolein in a high yield in a vapor-phase oxidation can be used as the catalyst. Particularly preferred is a multioxide catalyst based on molybdenum and bismuth, more preferably on molybdenum, bismuth and cobalt or on their oxides. Examples of such catalysts are described in DE-A-30 42 468 and DE 699 03 698 T2 the disclosure of which is part of the disclosure of the present invention.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur katalytischen Gasphasenoxidation ungesättigter Kohlenwasserstoffe umfassend als Vorrichtungseinheiten

  • (β1) einen Reaktor umfassend einen Feststoffkatalysator beinhaltende Reaktionszone, gegebenenfalls eine Kühlzone sowie ein Temperaturregulationselement,
  • (β2) mindestens einen Einlass für ein sauerstoffhaltiges Gas, der gasleitend mit dem Inneren der Reaktionszone verbunden ist,
  • (β3) mindestens einen Auslass für ein Abgas beinhaltend Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid, welcher gasleitend mit der Reaktionszone und/oder der Kühlzone verbunden ist, sowie
  • (β4) eine Zuleitung für die Zugabe von Wasser, die fluidleitend oder gasleitend mit dem Einlass, mit der Reaktionszone oder mit der Kühlzone verbunden ist.
The invention further relates to a device for the catalytic gas phase oxidation of unsaturated hydrocarbons comprising as device units
  • (β1) a reactor comprising a reaction zone containing a solid catalyst, optionally a cooling zone and a temperature regulation element,
  • (β2) at least one inlet for an oxygen-containing gas which is gas-conductively connected to the interior of the reaction zone,
  • (β3) at least one outlet for an exhaust gas comprising carbon dioxide or carbon monoxide which is gas-conductively connected to the reaction zone and / or the cooling zone, as well as
  • (β4) a feed line for the addition of water which is fluid-conducting or gas-conducting to the inlet, to the reaction zone or to the cooling zone.

In einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Zuleitung für die Zugabe von Wasser (β4) mit einem Steuerungselement (β5) versehen, welches die Impulsartige Zugabe von Wasser über diese Zuleitung ermöglicht.In a particular embodiment of the device according to the invention is the supply line for the encore of water (β4) with a control element (β5) provided the impulsive addition of water over this Supply line allows.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Entfernung kohlenstoffhaltiger Rückstände in einem einen Feststoffkatalysator beinhaltenden Reaktor zur katalytischen Gasphasenoxidation ungesättigter Kohlenwasserstoffe, bei dem die vorstehend beschriebene Vorrichtung verwendet wird.The The invention also relates to a process for removing carbonaceous material Residues in one Solid catalyst containing reactor for catalytic gas phase oxidation unsaturated hydrocarbons, in which the device described above is used.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von Wasser, insbesondere die Verwendung von Wasserdampf, ganz besonders bevorzugt die Verwendung von Wasserdampf in Form von Impulsen, zur Entfernung kohlenstoffhaltiger Rückstände in einem Reaktor, insbesondere in einem einen Feststoffkatalysator beinhaltenden Reaktor zur katalytischen Gasphasenoxidation ungesättigter Kohlenwasserstoffe.Furthermore, the present invention relates to the use of water, in particular the use of water vapor, very particularly preferably the use of water vapor in the form of pulses, for the removal of carbonaceous residues in a reactor, in particular in an egg nen solid catalyst-containing reactor for the catalytic gas phase oxidation of unsaturated hydrocarbons.

Die Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung und eines nichtlimierenden Beispiels näher erläutert.The Invention will now be described with reference to a drawing and a nonlimiting Example closer explained.

Es zeigt die 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.It shows the 1 a device according to the invention for carrying out the method according to the invention.

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Oxidation ungesättigter Kohlenwasserstoffe (1) umfasst einen Reaktor (2) sowie ein Temperaturregulationselement (7). Über einen Einlass (11), über den beim normalen Reaktorbetrieb eine Gasmischung beinhaltend Sauerstoff, Stickstoff, Wasserdampf sowie der ungesättigten Kohlenwasserstoff in den Reaktor geblasen wird, kann im erfindungsgemäßen Verfahren zur Entfernung kohlenstoffhaltiger Ablagerungen das sauerstoffhaltige Gas eingeblasen werden. Der Reaktor umfasst eine Reaktionszone (3), die einen Feststoffkatalysator (4) aufweist. In Gasströmungsrichtung an die Reaktionszone (3) anschließend folgt eine Kühlzone (5), die ein inertes Festbett (6) aufweist. Das Temperaturregulationselement (7) umfasst eine Temperaturregulationsflüssigkeit (8), wie beispielsweise ein geschmolzenes Salz, welches über die Zuleitung (9) und die Ableitung (10) kontinuierlich durch das Temperaturregulationselement (7) geführt wird. Über einen Auslass (12), über den im normalen Reaktorbetrieb das den oxidierten Kohlenwasserstoff beinhaltende Gasgemisch herausgeführt wird, wird im erfindungsgemäßen Verfahren zur Entfernung der kohlenstoffhaltigen Rückstände das Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid enthaltende Abgas aus dem Reaktor (1) entfernt. In mindestens ein Teil dieses Abgases kann zur kontinuierlichen Bestimmung der Konzentration von Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid im Abgas einer Messvorrichtung (13) zugeführt werden. Über die Zuleitung (14), die mit einem Steuerungselement (15) versehen ist, wird pulsartig Wasserdampf in den Einlass (11) eingebracht. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, das Wasser direkt in die Reaktionszone (3) pulsartig einzublasen.A preferred apparatus for the oxidation of unsaturated hydrocarbons ( 1 ) comprises a reactor ( 2 ) as well as a temperature regulation element ( 7 ). Via an inlet ( 11 ), over which during normal reactor operation a gas mixture comprising oxygen, nitrogen, water vapor and the unsaturated hydrocarbon is blown into the reactor, the oxygen-containing gas can be injected in the inventive method for removing carbonaceous deposits. The reactor comprises a reaction zone ( 3 ) containing a solid catalyst ( 4 ) having. In the gas flow direction to the reaction zone ( 3 ) followed by a cooling zone ( 5 ), which is an inert fixed bed ( 6 ) having. The temperature regulation element ( 7 ) comprises a temperature regulation fluid ( 8th ), such as a molten salt, which is supplied via the supply line ( 9 ) and the derivative ( 10 ) continuously through the temperature regulation element ( 7 ) to be led. Via an outlet ( 12 ), over which the oxidized hydrocarbon-containing gas mixture is led out in normal reactor operation, in the inventive method for removing the carbonaceous residues, the carbon dioxide or carbon monoxide-containing exhaust gas from the reactor ( 1 ) away. In at least part of this exhaust gas can be used for the continuous determination of the concentration of carbon dioxide or carbon monoxide in the exhaust gas of a measuring device ( 13 ). Via the supply line ( 14 ) with a control element ( 15 ) is pulsed water vapor into the inlet ( 11 ) brought in. It is also possible according to the invention to introduce the water directly into the reaction zone ( 3 ) to blow in a pulsating manner.

BEISPIEL:EXAMPLE:

ENTFERNEN DER KOHLENSTOFFHALTIGEN RÜCKSTÄNDE ( = DECOKING).REMOVAL OF CARBON CONTAINING RESIDUES (= DECO KING).

Vorbereitung des Decokingspreparation of decoing

In einem Rohrbündelwärmeaustauscher gemäß 1 beinhaltend einen frischen, auf Molybdän und Wismuth basierenden Metalloxid-Katalysator wird eine Gasmischung beinhaltend Propylen, Wasserdampf und Luft bei einer Salzbadtemperatur von etwa 300°C und einem Reaktordruck von 1 kg/cm2G eingeblasen. Unter den vorstehend genannten Bedingungen wurde der Reaktor für einen Zeitraum von mehreren Tagen betrieben, wobei die Reaktortemperatur stets in einem Bereich zwischen 305 und 320°C lag. Nachdem innerhalb des Reaktors ein Druckverlust von etwa 209 mbar registriert worden war und die Ausbeute auf 86% abgefallen war, wurde das erfindungsgemäße Decoking-Verfahren durchgeführt.In a tube bundle heat exchanger according to 1 containing a fresh, based on molybdenum and bismuth metal oxide catalyst, a gas mixture containing propylene, water vapor and air at a salt bath temperature of about 300 ° C and a reactor pressure of 1 kg / cm 2 G is blown. Under the above conditions, the reactor was operated for a period of several days with the reactor temperature always ranging between 305 and 320 ° C. After a pressure loss of about 209 mbar had been recorded within the reactor and the yield had dropped to 86%, the decoking process according to the invention was carried out.

Nach dem der Propengasstrom abgestellt worden ist, wurde eine Abgasableitung, über die das Kohlendioxid und Kohlenmonoxid enthaltende Abgas aus dem Reaktor herausgeleitet werden kann, montiert.To the Propengasstrom has been turned off, was an exhaust gas discharge over the the exhaust gas containing carbon dioxide and carbon monoxide from the reactor can be led out, mounted.

Anschließend wird über den Einlass (11) Luft bei einem Druck von 1 bar in einer Menge von etwa 0,5 kg/(h·1Katalysatorschüttvolumen) eingeblasen. Über die Abgasableitung gelangt die Luft (zusammen mit dem während des Decokings gebildeten Kohlendioxid und Kohlenmonoxid) aus dem Reaktor.Then, via the inlet ( 11 ) Air at a pressure of 1 bar is injected in an amount of about 0.5 kg / (h · 1 catalyst bed volume). About the exhaust gas discharge, the air (together with the formed during decoking carbon dioxide and carbon monoxide) from the reactor.

Die Reaktortemperatur wird nun durch Erhöhung der Salzbadtemperatur in Schritten von etwa 5°C pro Stunde auf eine Temperatur in einem Bereich von 350 bis 360°C erhöht. Etwa zwei Stunden nachdem die Temperatur einen Wert von etwa 350 bis 360°C erreicht hatte, wurde über eine separate Wasserdampfzuführung für einen Zeitraum von zwei Stunden Wasserdampf in einer solchen Menge zugesetzt, dass während dieses zweistündigen Zeitraums die Wasserdampfkonzentration in der Luft etwa 17 Vol-% betrug. Anschließend wurde die Wasserdampfzuführung abgestellt und noch so lange Luft (ohne zugesetzten Wasserdampf) bei einem Druck von 1 bar und in einer Menge von etwa 0,5 kg/(h·1Katalysatorschüttvolumen) bei einer Temperatur in einem Bereich von 350 bis 360°C durch den Reaktor geführt, bis die mittels Gaschromatographie bestimmte Kohlendioxidkonzentration im Abgas für eine Zeitdauer von mindestens einer Stunde dem Wert der Kohlendioxidkonzentration in der Umgebungsluft entsprach.The reactor temperature is now raised by raising the salt bath temperature in steps of about 5 ° C per hour to a temperature in a range of 350 to 360 ° C. About two hours after the temperature reached a value of about 350 to 360 ° C, water vapor was added via a separate steam supply for a period of two hours in such an amount that during this two-hour period, the water vapor concentration in the air about 17 vol. % amounted to. Subsequently, the steam supply was turned off and still air (without added steam) at a pressure of 1 bar and in an amount of about 0.5 kg / (h x 1 catalyst bed volume) at a temperature in a range of 350 to 360 ° C. passed through the reactor until the determined by gas chromatography carbon dioxide concentration in the exhaust gas for a period of at least one hour equal to the value of the carbon dioxide concentration in the ambient air.

Nach Beendigung des Decoking-Verfahrens betrugt der relative Druckverlust lediglich nur noch 197 mbar, während die Ausbeute auf 87,86 Prozent angestiegen war.To Termination of the decoking process was the relative pressure loss only 197 mbar while the yield had risen to 87.86 percent.

Claims (10)

Ein Verfahren zur Entfernung kohlenstoffhaltiger Rückstände in einem einen Feststoffkatalysator beinhaltenden Reaktor zur katalytischen Gasphasenoxidation ungesättigter Kohlenwasserstoffe, bei dem die abgelagerten kohlenstoffhaltigen Rückstände kontinuierlich mit einem sauerstoffhaltigen Gas und mit Wasser, vorzugsweise mit Wasserdampf – bei einer Temperatur TReaktor in einem Bereich von 260°C bis 500°C und - bei einem Druck PReaktor in einem Bereich von 0,8 bis 20 bar unter Bildung eines Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid enthaltenden Abgases in Kontakt gebracht werden, und das Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid enthaltene Abgas kontinuierlich aus dem Reaktor entfernt wird.A process for removing carbonaceous residues in a solid catalyst-containing reactor for catalytic gas phase oxidation of unsaturated hydrocarbons wherein the deposited carbonaceous residues are continuously contacted with an oxygen-containing gas and with water, preferably with water vapor - At a temperature T reactor in a range of 260 ° C to 500 ° C and - be brought in a pressure P reactor in a range of 0.8 to 20 bar to form a carbon dioxide or carbon monoxide-containing exhaust gas, and the carbon dioxide or carbon monoxide contained exhaust gas is continuously removed from the reactor. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die abgelagerten, kohlenstoffhaltigen Rückstände gepulst mit dem Wasserdampf in Kontakt gebracht werden.Method according to claim 1, wherein the deposited, carbonaceous residues pulsed be brought into contact with the water vapor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sauerstoff in einer Menge in einem Bereich von durchschnittlich 0,01 bis 1 kg O2/(h· 1Katalysatorschüttvolumen) eingesetzt wird.A process according to any one of the preceding claims, wherein the oxygen is used in an amount ranging from 0.01 to 1 kg O 2 / (h x 1 catalyst bed volume). Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Zeitintervall zwischen zwei Pulsen in einem Bereich von 5 Minuten bis 200 Stunden liegt.The method of claim 3, wherein the time interval between two pulses in a range of 5 minutes to 200 hours lies. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei ein jeder Puls eine Länge in einem Bereich von 1 Sekunde bis 24 Stunden aufweist.A method according to claim 3 or 4, wherein each one Pulse a length in a range of 1 second to 24 hours. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem Teil des Verfahrens die Kohlendioxidmenge im Abgas durch Variation der Wasserdampfmenge geregelt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in a part of the process, the amount of carbon dioxide in the exhaust gas Variation of the amount of steam is regulated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Menge des sauerstoffhaltigen Gases um mindestens 20%, bezogen auf die Menge des sauerstoffhaltigen Gases, die beim erstmaligen Kontakt der kohlenstoffhaltigen Rückstände unter den in Anspruch 1 genannten Reaktionsbedingungen mit den kohlenstoffhaltigen Rückständen in Kontakt gebracht worden ist, erhöht wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the amount of oxygen-containing gas by at least 20%, based on the amount of oxygen-containing gas at first contact the carbonaceous residues among the in claim 1 said reaction conditions with the carbonaceous Residues in Contact has been brought, increased becomes. Vorrichtung zur katalytischen Gasphasenoxidation ungesättigter Kohlenwasserstoffe umfassend als Vorrichtungseinheiten (β1) einen Reaktor (1) umfassend einen Feststoffkatalysator (4) beinhaltende Reaktionszone (3), gegebenenfalls eine Kühlzone (5) sowie ein Temperaturregulationselement (7), (β2) mindestens einen Einlass (11) für ein sauerstoffhaltiges Gas, der gasleitend mit dem Inneren der Reaktionszone (3) verbunden ist, (β3) mindestens einen Auslass (12) für ein Abgas beinhaltend Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid, welcher gasleitend mit der Reaktionszone (3) und/oder der Kühlzone (5) verbunden ist, sowie (β4) eine Zuleitung für die Zugabe von Wasser (14), die fluidleitend oder gasleitend mit dem Einlass (11), mit der Reaktionszone (3) oder mit der Kühlzone (5) verbunden ist.Device for the catalytic gas phase oxidation of unsaturated hydrocarbons comprising as device units (β1) a reactor ( 1 ) comprising a solid catalyst ( 4 ) containing reaction zone ( 3 ), optionally a cooling zone ( 5 ) as well as a temperature regulation element ( 7 ), (β2) at least one inlet ( 11 ) for an oxygen-containing gas which is gas-conducting with the interior of the reaction zone ( 3 ), (β3) at least one outlet ( 12 for an exhaust gas comprising carbon dioxide or carbon monoxide which is gas-conducting with the reaction zone ( 3 ) and / or the cooling zone ( 5 ) and (β4) a feed line for the addition of water ( 14 ), the fluid-conducting or gas-conducting with the inlet ( 11 ), with the reaction zone ( 3 ) or with the cooling zone ( 5 ) connected is. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Zuleitung (14) für die Zugabe von Wasser (β4) mit einem Steuerungselement (15) versehen ist, welches die Impulsartige Zugabe von Wasser über diese Zuleitung ermöglicht.Apparatus according to claim 8, wherein the supply line ( 14 ) for the addition of water (β4) with a control element ( 15 ), which allows the impulsive addition of water through this supply line. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 7, wherein a device is used according to claim 8 or 9.
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