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KR100555228B1 - Method and apparatus for improving the uniformity of distribution of a phosphorus-containing agent throughout a maleic anhydride catalytic reactor - Google Patents

Method and apparatus for improving the uniformity of distribution of a phosphorus-containing agent throughout a maleic anhydride catalytic reactor Download PDF

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KR100555228B1
KR100555228B1 KR1020000026823A KR20000026823A KR100555228B1 KR 100555228 B1 KR100555228 B1 KR 100555228B1 KR 1020000026823 A KR1020000026823 A KR 1020000026823A KR 20000026823 A KR20000026823 A KR 20000026823A KR 100555228 B1 KR100555228 B1 KR 100555228B1
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조셉씨.버네트.
윌리암에이치.알륨바우
에이.라머리브스.
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헌츠만 페트로케미칼 코포레이션
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Abstract

촉매 반응기 내에서 직쇄상의 탄소원자가 적어도 4개인 탄화수소를 산소분자와 반응시킴으로써 무수 말레산을 제조하기 위한 방법 및 장치로서, 상기 반응기는 탄화수소의 무수 말레산으로의 촉매적 산화를 위한 바나듐-인-산소 촉매를 포함하는 활성부위를 가진 고정된 촉매 베드를 포함하는 반응기이고, 상기 공정은 인 함유 물질이 반응기로 연속적 또는 간헐적으로 도입되는 것을 추가로 포함하는 것이다. 인 함유 물질을 무수 말레산 생산 시스템 속으로 도입하는 것은 반응기 전체에 걸쳐 인 함유 물질의 보다 균일한 분포를 제공하기 위해 제어된다. 본 발명의 방법은 인 함유 물질과 인 함유 물질의 분해산물이 촉매 베드 외에 반응기 표면에서 퇴적되는 것을 감소시키는 데 효과적이며, 따라서 반응기 유지비를 감소시키고 반응기 수명을 증가시키는 데 효과적이다.A method and apparatus for producing maleic anhydride by reacting a hydrocarbon having at least four linear carbon atoms with an oxygen molecule in a catalytic reactor, the reactor comprising a vanadium-phosphorus for catalytic oxidation of hydrocarbon to maleic anhydride. A reactor comprising a fixed catalyst bed having an active site comprising an oxygen catalyst, wherein the process further comprises introducing phosphorus-containing material continuously or intermittently into the reactor. The introduction of phosphorus containing material into the maleic anhydride production system is controlled to provide a more uniform distribution of phosphorus containing material throughout the reactor. The process of the present invention is effective in reducing deposition of phosphorus-containing materials and decomposition products of phosphorus-containing materials on the reactor surface in addition to the catalyst bed, thus reducing reactor maintenance costs and increasing reactor life.

Description

무수 말레산 촉매 반응기 내에서 인 함유 물질 분포 균일성의 개선방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR IMPROVING THE UNIFORMITY OF DISTRIBUTION OF A PHOSPHORUS-CONTAINING AGENT THROUGHOUT A MALEIC ANHYDRIDE CATALYTIC REACTOR}METHODS AND APPARATUS FOR IMPROVING THE UNIFORMITY OF DISTRIBUTION OF A PHOSPHORUS-CONTAINING AGENT THROUGHOUT A MALEIC ANHYDRIDE CATALYTIC REACTOR}

도 1은 본 발명에 따른 무수 말레산의 제조공정의 한 구체예에 대한 도시이다.1 is a view of one embodiment of the manufacturing process of maleic anhydride according to the present invention.

도 2는 도 1에 나타낸 무수 말레산의 제조공정의 다른 구체예에 대한 도시이다.FIG. 2 is a diagram showing another specific example of the manufacturing process of maleic anhydride shown in FIG. 1.

도 3은 본 발명에 따른 무수 말레산의 제조공정의 또다른 구체예에 대한 도시로, 여기에서 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 나뉘어져 복수의 무수 말레산 촉매 반응기로 들어가게 된다.Figure 3 shows another embodiment of the process for producing maleic anhydride according to the present invention, in which the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is split into a plurality of maleic anhydride catalytic reactors.

도 4는 (a) 계량펌프에 의해 조절된 트리메틸 포스페이트의 첨가 및 (b) 가압 질소 공급탱크에 의해 조절된 트리메틸 포스페이트의 첨가에 대한 시간의 함수로써 반응기 공급 스트림 내의 트리메틸 포스페이트의 표준편차를 비교하는 곡선을 나타낸다.4 compares the standard deviation of trimethyl phosphate in a reactor feed stream as a function of time for (a) addition of trimethyl phosphate controlled by a metering pump and (b) addition of trimethyl phosphate controlled by a pressurized nitrogen feed tank. It shows a curve.

해당 참조번호들은 도에 대응되는 부분들을 나타낸다.Corresponding reference numerals indicate parts corresponding to those in FIG.

본 발명은 촉매 반응기에서 직쇄상의 탄소원자가 적어도 4개인 탄화수소의 산화에 의한 무수 말레산의 생산 공정에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 무수 말레산 촉매 반응기 내에서의 인 함유 물질의 분포의 균일성을 개선하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for the production of maleic anhydride by oxidation of hydrocarbons having at least 4 linear carbon atoms in a catalytic reactor. More specifically, the present invention relates to a method for improving the uniformity of the distribution of phosphorus containing material in maleic anhydride catalytic reactors.

무수 말레산은 전세계적으로 중요한 상업적 품목중의 하나이다. 무수 말레산은 알킬 및 폴리에스테르 수지의 제조시 단독으로 또는 다른 산들과 조합되어 사용된다. 또한, 화학적 합성을 위한 다용도의 중간체로서도 사용된다.Maleic anhydride is one of the important commercial items worldwide. Maleic anhydride is used either alone or in combination with other acids in the preparation of alkyl and polyester resins. It is also used as a versatile intermediate for chemical synthesis.

무수 말레산은 전통적으로 직쇄상의 탄소원자가 적어도 4개인 탄화수소 및 산소를 함유하는 기체를, 바나듐 및 인의 혼합 산화물들을 포함한 촉매를 포함하는 촉매 베드, 전형적으로 고정된 촉매 베드 튜브형 플러그 흐름 반응기를 통과시킴으로써 제조되었다. 사용되는 촉매는 철, 리튬, 아연, 몰리브덴, 크롬, 우라늄, 텅스텐 및 기타 금속, 붕소 및/또는 실리콘과 같은 촉진제(promotor), 활성화제(activator) 또는 변형제(modifiers)를 추가로 포함할 수 있다. 생산된 반응 생성물 기체는 무수 말레산과 함께 일산화탄소, 이산화탄소, 수증기, 아크릴산 및 아세트산 및 기타 부산물, 공기가 산소분자 공급원으로서 사용되어진 경우에는 공기중에 존재하는 불활성 기체를 더불어 포함한다.Maleic anhydride is traditionally prepared by passing a gas containing hydrocarbons and oxygen having at least four straight carbon atoms through a catalyst bed, typically a fixed catalyst bed tubular plug flow reactor, comprising a catalyst comprising a mixed oxide of vanadium and phosphorus. It became. The catalyst used may further comprise promoters, activators or modifiers such as iron, lithium, zinc, molybdenum, chromium, uranium, tungsten and other metals, boron and / or silicon. have. The reaction product gas produced includes carbon monoxide, carbon dioxide, water vapor, acrylic acid and acetic acid and other byproducts with maleic anhydride, as well as an inert gas present in the air when air is used as the source of oxygen molecules.

반응은 고도의 발열반응이기 때문에, 반응기는 조업 중에 냉각되어야 한다. 전형적으로 탄화수소 및 산소기체가 통과하는 튜브 내에 촉매를 가진 반응기로서 원통관(shell and tube)형 열교환기가 사용된다. 종종 용융염을 사용하는 냉각유체가 흘러나와 튜브의 외부를 냉각시킨다. 일반적으로 튜브의 길이는 튜브의 직경 보다도 훨씬 크기 때문에, 반응 시스템은 플러그 흐름에 가까워진다.Since the reaction is highly exothermic, the reactor must be cooled during operation. Typically a shell and tube type heat exchanger is used as a reactor with a catalyst in a tube through which hydrocarbons and oxygen gas pass. Often a cooling fluid using molten salt flows out to cool the outside of the tube. In general, because the length of the tube is much larger than the diameter of the tube, the reaction system is close to the plug flow.

냉각능은 반응기 전체에 걸쳐 실질적으로 균일하지만, 반응속도는 탄화수소 반응물과 반응영역의 온도에 따라 큰 폭으로 변한다. 반응물 기체는 촉매 베드에 주입될 때 대개 상대적으로 낮은 온도이기 때문에, 반응기의 입구에 바로 인접한 지역에서의 반응속도는 낮다. 그러나, 일단 반응이 시작되면, 반응에 의해 방출된 열로 인해 반응영역 온도가 증가함에 따라 반응속도가 더욱 증가하므로 반응은 빠르게 진행된다. 탄화수소가 고갈되므로써 반응속도가 감소되어, 냉각유체로의 열전달에 의한 반응영역의 온도가 감소되고 반응기 튜브의 나머지 부분이 차등적으로 낮은 온도에서 작동하도록 할 때까지, 반응영역 온도는 반응기 튜브의 길이 방향으로의 거리에 따라 계속 증가한다. 반응기 튜브에서 도달된 최고온도 지점을 일반적으로 "열점(hot spot)"이라고 한다.The cooling capacity is substantially uniform throughout the reactor, but the reaction rate varies significantly with the temperature of the hydrocarbon reactants and the reaction zone. Since the reactant gas is usually at a relatively low temperature when injected into the catalyst bed, the reaction rate is low in the area immediately adjacent to the inlet of the reactor. However, once the reaction is started, the reaction proceeds rapidly because the reaction rate is further increased as the reaction zone temperature increases due to the heat released by the reaction. The reaction zone temperature is reduced by the depletion of hydrocarbons until the reaction zone temperature due to heat transfer to the cooling fluid is reduced and the remainder of the reactor tube is allowed to operate at differentially low temperatures. It continues to increase with distance in the direction. The hottest point reached in the reactor tube is generally referred to as a "hot spot."

만약 반응기의 열점에서 온도가 너무 높으면, 반응기의 작동시 문제가 발생될 수 있다. 일반적으로, 반응속도는 반응온도에 비례하여 변화되나, 촉매의 선택성은 반응온도에 반비례적으로 변화된다. 높은 반응영역온도는 낮은 촉매 선택성을 초래하여 탄화수소 원료를 무수 말레산이 아닌 이산화탄소와 물로 완전 산화시키는 것을 유리하게 한다. 열점 온도가 증가함에 따라, 반응에 의해 소비된 탄화수소 원료의 양은 증가하지만 촉매의 감소된 선택성으로 인해 무수 말레산 수율이 저하될수 있다. 또한, 촉매 베드의 과도한 온도에의 노출은 촉매를 분해시킬 수도 있다. 일반적으로 이러한 촉매의 분해는 조업의 생산성을 감소시키는 한편 또한 주어진 온도에서 촉매의 선택성을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 반응속도상수는 온도에 따라 지수적으로 증가하기 때문에, 반응기의 온도가 너무 높게되면 반응기는 열폭주(thermal runaway) 상태에 놓이게 된다. 탄화수소 원료를 이산화탄소와 물로 전환시키므로써 방출되는 높은 반응열은 이러한 문제를 더욱 악화시킨다.If the temperature is too high at the hot spot of the reactor, problems may arise in the operation of the reactor. In general, the reaction rate changes in proportion to the reaction temperature, but the selectivity of the catalyst changes in inverse proportion to the reaction temperature. The high reaction zone temperature results in low catalyst selectivity, which favors the complete oxidation of the hydrocarbon feedstock to carbon dioxide and water rather than maleic anhydride. As the hot spot temperature increases, the amount of hydrocarbon feed consumed by the reaction increases, but the yield of maleic anhydride may decrease due to the reduced selectivity of the catalyst. In addition, exposure to excessive temperatures of the catalyst bed may degrade the catalyst. In general, decomposition of such catalysts can reduce the productivity of the operation while also reducing the selectivity of the catalyst at a given temperature. Moreover, because the rate constant increases exponentially with temperature, if the temperature of the reactor becomes too high, the reactor is placed in a thermal runaway state. The high heat of reaction released by converting hydrocarbon feedstock into carbon dioxide and water exacerbates this problem.

촉매 활성을 조절하고 촉매 선택성을 개선하기 위하여, 소량의 인 화합물을 반응기로 도입되는 반응 가스에 첨가할 수 있다. 인 화합물의 기능이 완전히 이해되고 있지는 않지만, 인은 촉매적 산화 조건에서 촉매에 의해 상실되고, 반응물 기체에 첨가된 인화합물의 일부분은 촉매에 의해 흡착된다고 가정되고 있다. 더욱이 상기의 가정에 의하면, 인화합물을 가진 촉매의 이러한 처리는 촉매의 인/바나듐 비율을 촉매 선택성에 더 유리한 비율, 특히 기타 부산물 보다 무수 말레산의 형성이 유리하도록 하는 비율로 증가시키거나 회복시킨다.To control catalyst activity and improve catalyst selectivity, small amounts of phosphorus compounds may be added to the reaction gas introduced into the reactor. Although the function of the phosphorus compound is not fully understood, it is assumed that phosphorus is lost by the catalyst under catalytic oxidation conditions, and a portion of the phosphorus compound added to the reactant gas is adsorbed by the catalyst. Furthermore, based on the above assumptions, this treatment of catalysts with phosphorus compounds increases or recovers the phosphorus / vanadium ratio of the catalysts at a rate that favors catalyst selectivity, in particular a rate that favors the formation of maleic anhydride over other byproducts. .

촉매의 이러한 처리는 반응기로 도입되는 반응물 기체에 물과 소량의 인화합물을 첨가함으로써 더욱 변형될 수 있다. 이 조합의 기능은 완전히 이해되고 있지는 않지만, 반응기 기체에 물을 첨가하면 흡착된 인화합물의 분포가 촉매 베드에 걸쳐 비교적 고르게 분포되는 것을 촉진시킨다고 가정되고 있다. 수분이 없는 경우, 반응물 기체에 도입된 인화합물이 튜브형 반응기 유입구의 바로 인접한 지역에 퇴적되는 경향이 있음이 관찰되었다.This treatment of the catalyst can be further modified by adding water and a small amount of phosphorus compound to the reactant gas introduced into the reactor. The function of this combination is not fully understood, but it is assumed that the addition of water to the reactor gas promotes a relatively even distribution of the adsorbed phosphorus compound across the catalyst bed. In the absence of water, it was observed that phosphorus compounds introduced into the reactant gas tend to deposit in the immediate vicinity of the tubular reactor inlet.

에드워즈(Edwards)의 미국특허 제 4,701,433호와 미국특허 제 4,810,803호에서는 촉매 베드의 일부를 부분적으로 불활성화하고 반응기의 온도 상태를 보다 등 온적으로 만들기 위하여 물과 인 화합물을 무수 말레산 반응기의 촉매 베드 내로 도입시키는 것을 개시하고 있다. 적합한 인 화합물들은 알킬 포스파이트들 및 트리메틸 포스페이트를 포함하는 알킬 포스페이트들을 포함한다는 것이 설명되어 있다. 에드워즈는 인 화합물과 물이 반응기로 도입되는 공급원료에 첨가될 수 있다고 개시하였으나, 인 화합물과 물을 촉매 베드에 첨가하는데 다양한 다른 방법들이 사용될 수 있다는 것을 더 개시하고 있다. 이러한 방법들은 인 화합물을 운반하기 위하여 에어로졸의 사용; 인 화합물의 현탁액 또는 콜로이드 용액들의 사용; 인 화합물에 대한 용매의 사용; 및 질소와 같은 희석기체를 통한 인 화합물의 첨가를 포함한다. 그러나, 에드워즈는 인 화합물이 어떻게 또는 공정중의 어떤 시점에서 공급원료에 첨가되어져야 하는지는 특별히 알린 바가 없다.Edwards US Pat. No. 4,701,433 and US Pat. No. 4,810,803 describe water and phosphorus compounds in the catalyst bed of a maleic anhydride reactor in order to partially deactivate a portion of the catalyst bed and make the reactor temperature isothermal. It introduces introduction into the inside. Suitable phosphorus compounds have been described to include alkyl phosphates including alkyl phosphites and trimethyl phosphate. Edwards discloses that the phosphorus compound and water can be added to the feedstock introduced into the reactor, but further discloses that a variety of other methods can be used to add the phosphorus compound and water to the catalyst bed. Such methods include the use of aerosols to deliver phosphorus compounds; The use of suspensions or colloidal solutions of phosphorus compounds; The use of solvents for phosphorus compounds; And addition of phosphorus compounds through diluent gases such as nitrogen. However, Edwards does not specifically inform how the phosphorus compound should be added to the feedstock at any point in the process.

에브너(Ebner), 미국특허 제 5,185,455호는 촉매 활성을 감소시키지 않으면서 촉매 선택성을 개선하기 위해 무수 말레산 반응기로 들어가는 n-부탄과 산소 스트림에 트리메틸 포스페이트를 첨가하여 속도를 조절하는 방법을 개시하고 있다. 에브너는 반응기로 도입되는 반응기체 내에서 트리메틸 포스페이트의 최적 농도를 유지하기 위한 시스템을 설명하고 있다. 그러나, 에브너는 트리메틸 포스페이트가 어떻게 또는 방법중의 어떤 시점에서 공급원료에 첨가되어야 하는지를 특별히 알린 바가 없다.Ebner, U. S. Patent No. 5,185, 455 discloses a method of controlling the rate by adding trimethyl phosphate to an n-butane and oxygen stream entering a maleic anhydride reactor to improve catalyst selectivity without reducing catalyst activity. Doing. Avner describes a system for maintaining an optimal concentration of trimethyl phosphate in a reactor body introduced into the reactor. However, Avner does not specifically inform how or how trimethyl phosphate should be added to the feedstock at any point in the process.

발명의 요약Summary of the Invention

따라서, 본 발명의 목적은 무수 말레산의 제조방법; 무수 말레산 촉매 반응기내로의 인 함유 물질의 도입을 조절하는 방법; 반응기 내에서 무수 말레산 촉매 반응기 내로 도입된 인 함유 물질의 분포의 균일성을 개선하는 방법; 공급 스트림이 무수 말레산 촉매 반응기 내로 도입되기 전에 공급 스트림 내에서 인 함유 물질의 증기화 및 분포의 균일성을 촉진시키는 방법; 및 인 함유 물질이 도입되는 무수 말레산 촉매 반응기의 표면에 인 함유 물질(또는 인 함유 물질의 분해산물)이 축적되는 것을 감소시키는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to prepare a maleic anhydride; A method of controlling the introduction of phosphorus containing material into the maleic anhydride catalytic reactor; A method of improving the uniformity of the distribution of phosphorus containing material introduced into the maleic anhydride catalytic reactor in the reactor; To promote uniformity of vaporization and distribution of phosphorus containing material in the feed stream before the feed stream is introduced into the maleic anhydride catalytic reactor; And a method of reducing accumulation of phosphorus-containing material (or decomposition products of phosphorus-containing material) on the surface of the maleic anhydride catalytic reactor into which phosphorus-containing material is introduced.

보다 상세히는, 본 발명의 목적은 무수 말레산 촉매 반응기 내로 도입되는 n-부탄과 산소 스트림내에서의 트리메틸 포스페이트의 분포의 균일성을 개선하여 반응기 전체에서의 트리메틸 포스페이트의 분포의 균일성을 개선시키고/또는 트리메틸 포스페이트가 도입되는 무수 말레산 촉매 반응기의 표면에 인 함유 물질(또는 인 함유 물질의 분해산물)이 축적되는 것을 감소시키는 것이다.More specifically, it is an object of the present invention to improve the uniformity of the distribution of trimethyl phosphate in the oxygen stream with n-butane introduced into the maleic anhydride catalytic reactor to improve the uniformity of the distribution of trimethyl phosphate throughout the reactor. And / or to reduce the accumulation of phosphorus-containing substances (or decomposition products of phosphorus-containing substances) on the surface of the maleic anhydride catalytic reactor into which trimethyl phosphate is introduced.

바람직한 구체예의 설명Description of Preferred Embodiments

촉매 활성을 조절하고 촉매 선택성을 개선하기 위하여 무수 말레산 촉매 반응기 내로 도입된 반응 기체들에 소량의 인 함유 물질이 첨가될 수 있다는 것은 잘 알려져 있으나, 보다 유효한 촉매의 개발을 위해서는 반응기 내에서 열점 활성의 조절을 위해 인 함유 물질을 다량 사용하는 것이 요구되고 있다. 그 결과로써, 반응기 표면, 특히 반응기 유입구 튜브시트, 유입파이프 및 파열판 하우징(housing)에 인 함유 물질이 현저하게 퇴적(또는 인 함유 물질의 분해산물)되어, 표면의 부식 및 긁힘이 증가하게 된다. 또한, 튜브시트의 유입구 및 중심부로 유입되는 인 함유 물질들의 대부분에 의해, 인 함유 물질의 퇴적들은 균일하지 않다. 이러한 퇴적으로 인해 생긴 튜브시트 균열부들을 용접하는 것은 상당한 비용을 들게 한다. 또한, 이로 인한 열점활성에 기인한 반응속도 저하는 반응의 효율성을 감소시킨다.It is well known that a small amount of phosphorus-containing material can be added to the reaction gases introduced into the maleic anhydride catalytic reactor to control catalyst activity and improve catalyst selectivity, but for the development of more effective catalysts hotspot activity in the reactor is known. It is required to use a large amount of phosphorus-containing materials for the control of. As a result, phosphorus-containing materials are significantly deposited (or decomposition products of phosphorus-containing materials) on the reactor surface, in particular the reactor inlet tubesheets, inlet pipes and rupture housings, resulting in increased corrosion and scratching of the surface. Also, due to most of the phosphorus-containing materials entering the inlet and center of the tubesheet, the deposition of phosphorus-containing materials is not uniform. Welding the tubesheet cracks resulting from this deposition is costly. In addition, the lowering of the reaction rate due to the hot spot activity reduces the efficiency of the reaction.

본 발명에 따라 반응기 내로 기체들을 도입하기 전에 반응기체내의 인 함유 물질의 분포 균일성을 개선시키므로써, 반응기 표면상에 무수 말레산 촉매 반응기내로 도입되는 반응 기체들에 존재하는 인 함유 물질(또는 인 함유 물질의 분해산물들)의 퇴적 및/또는 축적을 현저하게 감소시킬 수 있다는 것이 발견되었다. 이러한 인 함유 물질들 또는 인 함유 물질들의 분해산물들의 분포 균일성을 개선하므로써 예컨대, 바람직하지 못한 반응기 표면의 긁힘이나 부식을 감소시키고, 필요한 관리를 축소시키며, 반응기의 사용수명을 증가시킬 수 있다.By improving the uniformity of distribution of phosphorus-containing material in the reactor body prior to introducing the gases into the reactor according to the invention, phosphorus-containing material (or in the reaction gases introduced into the maleic anhydride catalytic reactor on the reactor surface) It has been found that it is possible to significantly reduce the deposition and / or accumulation of decomposition products of phosphorus containing material). By improving the uniformity of the distribution of these phosphorus-containing materials or decomposition products of phosphorus-containing materials, for example, it is possible to reduce undesired scratches or corrosion of the reactor surface, reduce the necessary management and increase the service life of the reactor.

무수 말레산의 제조에 사용되는 촉매반응기에서의 인 함유 물질의 부적절한 분포는 반응기내의 어떤 부분들에서는 인 함유 물질의 양이 정상 또는 최적량 이하가 되고, 따라서 다른 부분들에서는 인 함유 물질의 양이 정상 또는 최적량보다 더 많게 되는 결과를 일으키기 때문에, 이러한 반응기내에서의 인 함유 물질의 불균일한 분포는 반응기 성능에 좋지않은 영향을 줄 수 있다. 이러한 인 함유 물질들 또는 인 함유 물질의 분해산물들의 분포의 불균일성을 개선하므로써 반응기 성능을 향상시킬 수 있다.The improper distribution of phosphorus-containing materials in the catalytic reactor used to prepare maleic anhydride results in the amount of phosphorus-containing material in some parts of the reactor being below normal or optimal, and therefore in other parts of the phosphorus-containing material. Uneven distribution of phosphorus containing materials in such reactors can adversely affect reactor performance, as this results in more than normal or optimal amounts. Reactor performance can be improved by improving the non-uniformity of the distribution of these phosphorus containing materials or decomposition products of phosphorus containing materials.

예컨대, 인 함유 물질이 반응기 전체에 균일하게 분포되지 않은 튜브형(tubular) 반응기에서는 튜브들의 작동이 비교적 안정하다 하더라도 이러한 반응기 튜브들에 포함되어 있는 인 함유 물질을 정상량 이상 수용하는 촉매 베드(bed)들의 비활성화가 증가된다. 각 튜브의 열점은 촉매 베드 내로 더 이동하게 되나 실질적으로 양호한 거동을 나타낸다. 이들 반응기 튜브들의 작동은 비교적 안정하지만, 이들 튜브에 도입되는 탄화수소 공급원료의 전환은 일반적으로 감소된다. 또한, 이러한 튜브들 내에 포함된 촉매 베드들은 일반적으로 양호한 선택성을 나타내지만, 이러한 튜브들로부터의 무수 말레산의 수율은 반응기의 정상 또는 목표 전환 이하에서의 작동으로 인해 감소하게 된다. 전환율의 감소는 예컨대, 반응 수행온도를 상승시키므로써 역전될 수 있다. 그러나, 이러한 온도의 상승은 촉매 선택성을 감소시킬 수 있으며(따라서, 무수 말레산의 제조에 이산화탄소와 물의 생성이 증가된다) 촉매의 분해가 가속화될 수 있다. 또한, 정상보다 많은 양의 인 함유 물질을 수용하는 반응기 튜브들은 반응기 또는 튜브 표면에, 특히 반응기 유입구 튜브시트, 유입파이프, 파열판 하우징에 인 함유 물질 또는 인 함유 물질의 분해산물들의 퇴적을 증가시킬 수 있다.For example, in a tubular reactor in which phosphorus-containing material is not evenly distributed throughout the reactor, a catalyst bed containing more than a normal amount of phosphorus-containing material contained in these reactor tubes even though the operation of the tubes is relatively stable. Their deactivation is increased. The hot spots in each tube move further into the catalyst bed but exhibit substantially good behavior. The operation of these reactor tubes is relatively stable, but the conversion of hydrocarbon feedstock introduced into these tubes is generally reduced. In addition, the catalyst beds contained in these tubes generally exhibit good selectivity, but the yield of maleic anhydride from these tubes is reduced due to operation at the top of the reactor or below the target conversion. The reduction in conversion can be reversed, for example, by raising the reaction run temperature. However, such an increase in temperature can reduce catalyst selectivity (and thus increase the production of carbon dioxide and water in the production of maleic anhydride) and accelerate the decomposition of the catalyst. In addition, reactor tubes containing more than normal amounts of phosphorus-containing material may increase the deposition of phosphorus-containing material or decomposition products of phosphorus-containing material on the reactor or tube surface, particularly in reactor inlet tubesheets, inlet pipes, rupture plate housings. have.

예시적인 튜브형 반응기에서, 정상 보다 적은 양의 인 함유 물질을 수용하는 이러한 반응기 튜브들의 내부에 포함된 촉매 베드들은 정상적인 양의 인 함유 물질을 수용하는 촉매 베드들과 같은 정도로 비활성화되지는 않는다. 그러한 튜브들의 작동은 덜 안정적으로 되고, 정상적인 작동조건하의 촉매 베드에서의 열폭주에 보다 민감하게 된다. 이러한 튜브들은 공간 속도의 감소와 같은 정상 작동으로부터 보다 민감하게 동요된다. 평균 반응온도의 상승에 따라 냉각수 온도는 상승하게 되고, 이는 정상적인 양보다 많은 인 함유 물질을 수용하는 반응기 튜브들 내에서의 감소된 촉매 활성을 보상하게 되며, 정상적인 양보다 적은 인 함유 물질을 수용하는 반응기 튜브들은 탄화수소 공급원료의 목표 전환율보다 높게 작동하여, 이러한 튜브들에서의 과도한 열점 온도로 인해 촉매 선택성이 감소하게 된다.In an exemplary tubular reactor, catalyst beds contained within these reactor tubes containing less than normal phosphorus containing materials are not deactivated to the same extent as catalyst beds containing normal amounts of phosphorus containing material. The operation of such tubes becomes less stable and more sensitive to thermal runaway in the catalyst bed under normal operating conditions. These tubes are more sensitively shaken from normal operation, such as a decrease in space velocity. As the average reaction temperature rises, the coolant temperature rises, which compensates for the reduced catalytic activity in the reactor tubes containing more than normal amounts of phosphorus containing material, The reactor tubes operate higher than the target conversion of the hydrocarbon feedstock, resulting in reduced catalyst selectivity due to excessive hot spot temperatures in these tubes.

인 함유 물질이 반응기 전체에 고르게 분산되지 않으면, 상기와 같은 문제점들이 발생할 수 있다. 본 발명에 따른 방법에서는 반응기 내로 도입되는 인 함유 물질의 보다 일정하고 균일한 분포가 제공되어, 상기와 같은 문제점들을 최소화하거나 없앨 수 있다. 상세하게는, 본 발명에 따른 방법은 촉매 베드보다는 반응기 표면들 특히 반응기 유입구 표면, 보다 상세하게는 반응기 유입구 헤드의 파열판들 상에서의 고체상 또는 액상의 인 함유 물질이나 인 함유 물질의 분해산물들의 퇴적 또는 축적을 감소시킨다. 본 발명에 따른 방법은 부가적으로, 통상의 방법들에 비해 다음의 유리한 효과 중에서 하나 이상을 제공하는 것으로 예상된다: (1) 튜브 내에서 탄화수소 공급원료의 보다 일정하고 균일한 전환; (2) 튜브 내에서의 보다 낮은 열점온도; (3) 반응기를 냉각시키기 위해 사용되는 열전달매체 온도의 시간에 따른 낮은 온도 상승; (4) 촉매 활성 및/또는 안정성, 및/또는 (5) 무수 말레산의 수율 안정성 즉, 무수 말레산 수율 감소치의 저하.If the phosphorus-containing material is not evenly distributed throughout the reactor, such problems may arise. In the process according to the invention a more uniform and uniform distribution of the phosphorus containing material introduced into the reactor can be provided, minimizing or eliminating these problems. In particular, the process according to the present invention provides for the deposition of solid or liquid phosphorus-containing substances or decomposition products of phosphorus-containing substances on the reactor surfaces, in particular on the reactor inlet surface, more particularly on the rupture plates of the reactor inlet head, rather than on a catalyst bed, or Reduce accumulation. The method according to the present invention is additionally expected to provide one or more of the following advantageous effects over conventional methods: (1) more consistent and uniform conversion of hydrocarbon feedstock in the tube; (2) lower hot spot temperature in the tube; (3) a low temperature rise over time of the heat transfer medium temperature used to cool the reactor; (4) reduction in catalytic activity and / or stability, and / or (5) yield stability of maleic anhydride, ie, decrease in maleic anhydride yield.

본 발명의 목적에 사용된 용어 "수율"은 수득한 무수 말레산과 반응영역내로 도입된 탄화수소 공급원료와의 몰비를 의미하며, 100을 곱한 몰%로 표현된다. "선택성"이라는 용어는 수득한 무수 말레산과, 반응되거나 전환된 탄화수소 공급원료와의 몰비를 의미하며, 100을 곱한 몰%로 표현된다. "전환"이라는 의미는 반응된 탄화수소 공급원료와 반응영역내로 도입된 탄화수소 공급원료와의 몰비를 의미하며, 100을 곱한 몰%로 표현된다. "공간속도", "시간당 기체 공간속도" 또는 "GHSV"는 15.5℃, 상압에서 입방 센티미터(cc)로 표현되는 시간당 공급되는 기체 부피를 입방 센티미터로 표현되는 촉매 겉보기 부피로 나눈 것을 의미하며, cc/ccㆍ시 또는 시-1로 표현된다.The term "yield" as used for the purposes of the present invention means the molar ratio of the obtained maleic anhydride to the hydrocarbon feedstock introduced into the reaction zone, expressed as mole% multiplied by 100. The term "selectivity" refers to the molar ratio of maleic anhydride obtained with the reacted or converted hydrocarbon feedstock, expressed in mole percent multiplied by 100. By "conversion" is meant the molar ratio of the reacted hydrocarbon feedstock to the hydrocarbon feedstock introduced into the reaction zone, expressed as mole% multiplied by 100. "Space velocity", "gas space velocity per hour" or "GHSV" means the volume of gas supplied per hour expressed in cubic centimeters (cc) at 15.5 ° C, atmospheric pressure divided by the apparent volume of catalyst expressed in cubic centimeters, cc It is expressed as / cc or hour or hour -1 .

본 발명의 방법 및 장치의 한 실시예의 그림을 도 1에 예시하였다. 본 발명에 따른 무수 말레산 제조 시스템은 일반적으로 참조번호 1로 나타내어진다. 본 기술분야의 당업자들은 본 발명이 다양한 구조의 촉매 반응기 및 작동모드와 함께 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이며, 다음의 설명은 단지 본 발명이 적용될 수 있는 유형의 시스템을 예시하기 위한 의도일 뿐이다.An illustration of one embodiment of the method and apparatus of the present invention is illustrated in FIG. The maleic anhydride production system according to the invention is indicated generally by the reference number 1. Those skilled in the art will understand that the present invention can be used with catalytic reactors and modes of operation in a variety of configurations, the following description is only intended to illustrate the type of system to which the present invention can be applied.

직쇄상의 탄소원자가 적어도 4개인 탄화수소원은 탄화수소 공급라인(3)을 통하여 첫번째 혼합영역(5)으로 유입된다. 인 함유 물질을 첫번째 혼합영역(5)으로 도입시켜 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 생성시킨다. 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 첫번째 도관(7)을 지나 산소 혼합영역(9)으로 유입되며, 여기서 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 혼합되어 반응기 공급 기체를 형성하게 된다. 산소 혼합영역(9)은 튜브형 반응기(11)와 액상으로 통하며, 반응기 공급기체는 산소 혼합영역(9)으로부터 무수 말레산으로의 부분적인 촉매 산화가 진행되는 튜브형 반응기(11)로 유입된다.The hydrocarbon source having at least four linear carbon atoms is introduced into the first mixing zone 5 through the hydrocarbon supply line 3. Phosphorus containing material is introduced into the first mixing zone 5 to produce a phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. The phosphorus carrier hydrocarbon feed stream enters the oxygen mixing zone 9 through the first conduit 7 where the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is mixed with oxygen molecules or a gas comprising oxygen molecules to form a reactor feed gas. The oxygen mixing zone 9 is in liquid phase with the tubular reactor 11, and the reactor feed gas enters the tubular reactor 11 where partial catalytic oxidation from the oxygen mixing zone 9 to maleic anhydride proceeds.

튜브형 반응기(11)는 원통(13), 수직으로 배향된 튜브들(15), 기체 유입구(19)를 가지는 하부(lower) 헤드(17) 및 하부 기체 배출구(21)를 가지는 상부 헤드를 지닌 원통튜브 열교환기를 포함한다. 반응기의 튜브들(15)은 튜브시트들의 하부와 상부(23),(25)에 고정되고, 각 튜브내에 촉매 성분 베드(27)를 제공하기 위하여 촉매로 채워진다. 이들을 합한, 조합된 튜브들(15)이 반응쳄버를 구성한다. 유입구(19)는 반응기 공급 스트림과 액상의 흐름으로 연결된다.The tubular reactor 11 has a cylinder with a cylinder 13, vertically oriented tubes 15, a lower head 17 having a gas inlet 19 and an upper head having a lower gas outlet 21. A tube heat exchanger. The tubes 15 of the reactor are fixed to the lower and upper portions 23, 25 of the tubesheets and filled with catalyst to provide a catalyst component bed 27 in each tube. Combined, the combined tubes 15 constitute a reaction chamber. Inlet 19 is connected to the reactor feed stream and the liquid phase flow.

적용가능한 조건하에서 충분히 높은 수증기압을 갖는 인 함유 물질들에 대해서, 인 함유 물질의 탄화수소 공급 스트림 내로의 도입은 반응기 공급 스트림이 촉매 베드로 들어가기 전에 인 함유 물질이 실질적으로 반응기 공급 스트림 내로 기화되도록 조절하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 인 함유 물질의 탄화수소 공급 스트림내로의 도입은, 인 함유 탄화수소 공급 스트림과 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체의 조합전에 또는 적어도 반응기 공급 스트림이 촉매 베드로 들어가기 전에, 인 함유 물질의 적어도 약 90%, 보다 바람직하게는 적어도 약 95%, 그리고 보다 바람직하게는 적어도 약 99%가 인 함유 탄화수소 공급 스트림 내로 기화되는 것이다.For phosphorus-containing materials with sufficiently high water vapor pressure under applicable conditions, the introduction of the phosphorus-containing material into the hydrocarbon feed stream may be such that the phosphorous-containing material is substantially vaporized into the reactor feed stream before the reactor feed stream enters the catalyst bed. desirable. More preferably, the introduction of the phosphorus-containing material into the hydrocarbon feed stream is such that prior to the combination of the phosphorus-containing hydrocarbon feed stream with the oxygen or oxygen molecules or at least before the reactor feed stream enters the catalyst bed, At least about 90%, more preferably at least about 95%, and more preferably at least about 99% are vaporized into the phosphorus containing hydrocarbon feed stream.

본 발명에서는 직쇄상의 탄소원자가 적어도 4개인 탄화수소원을 촉매 반응기 내에서 산소분자와 반응시키므로써 무수 말레산의 제조방법을 개선하였다. 반응기는 일반적으로 탄화수소의 무수 말레산으로의 촉매적 산화에 사용되는 바나듐-인-산소 촉매를 포함하는 활성부위를 갖는 고정된 촉매베드를 포함한다. 인 함유 물질은 연속적 또는 간헐적으로 반응기내로 도입된다. 반응기 전체에서의 인 함유 물질의 분포를 개선하기 위하여 인 함유 물질이 반응기 내로 도입되는 방식을 조절한다.In the present invention, a method of producing maleic anhydride is improved by reacting a hydrocarbon source having at least four linear carbon atoms with an oxygen molecule in a catalytic reactor. The reactor generally comprises a fixed catalyst bed having an active site comprising a vanadium-phosphorus-oxygen catalyst used for the catalytic oxidation of hydrocarbons to maleic anhydride. Phosphorus-containing materials are introduced into the reactor either continuously or intermittently. In order to improve the distribution of phosphorus-containing material throughout the reactor, the manner in which phosphorus-containing material is introduced into the reactor is controlled.

본 발명의 한 구체예에서, 인 함유 물질은 탄화수소를 포함하는 기체상의 공급 스트림 내로 도입되어 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공한다. 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합되어 반응기 공급 스트림을 형성한다. 반응기 전체에서 인 함유 물질의 바람직한 분포를 이루기 위해, 인 함유 물질의 탄화수소 공급 스트림 내로의 도입은 반응기 공급 스트림이 촉매 베드로 들어가기 전에 인 함유 물질이 실질적으로 기화되도록 조절되어진다. 탄화수소는 반응기 내에서 산소분자와 반응하여 무수 말레산을 포함한 반응 생성물을 생성한다.In one embodiment of the invention, the phosphorus containing material is introduced into a gaseous feed stream comprising hydrocarbons to provide a phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. The phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is combined with an oxygen molecule or a gas comprising oxygen molecules to form a reactor feed stream. To achieve the desired distribution of phosphorus-containing material throughout the reactor, the introduction of phosphorus-containing material into the hydrocarbon feed stream is adjusted to substantially vaporize the phosphorus-containing material before the reactor feed stream enters the catalyst bed. Hydrocarbons react with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product containing maleic anhydride.

인 함유 물질의 바람직한 기화 및/또는 실질적으로 균일한 분포를 촉진하기 위해, 인 운반 탄화수소 공급 스트림이 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합되기 전에, 인 운반 탄화수소 공급 스트림 내에서의 인 함유 물질의 체류 시간은 바람직하게는 약 3초 이상이며, 보다 바람직하게는 약 5초 이상, 그리고 보다 더 바람직하게는 8초 이상이다. 일반적으로, 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와의 조합 전에, 인 운반 탄화수소 공급 스트림내에서의 인 함유 물질의 체류시간은 약 2초~약 90초이며, 바람직하게는 약 4초~약 30초, 보다 바람직하게는 약 6초~약 25초사이이며, 보다 더 바람직하게는 약 8초~약 15초 사이이다.In order to promote the desired vaporization and / or substantially uniform distribution of the phosphorus containing material, the phosphorus containing hydrocarbon material in the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream before the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is combined with an oxygen molecule or a gas comprising oxygen molecules. The residence time of is preferably about 3 seconds or more, more preferably about 5 seconds or more, and even more preferably 8 seconds or more. In general, the residence time of the phosphorus containing material in the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is from about 2 seconds to about 90 seconds, preferably in combination with the oxygen molecule or gas comprising the oxygen molecule of the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. About 4 seconds to about 30 seconds, more preferably between about 6 seconds and about 25 seconds, even more preferably between about 8 seconds and about 15 seconds.

상기의 바람직한 체류시간들은 본 발명에 따라 효과적으로 사용될 수 있는 최적의 체류시간들을 포함하는 것으로 기대할 수 있지만, 본 기술분야의 당업자들은 체류시간들은 배관과 반응기 구조 및 공간속도와 같은 변수들에 따라 반응기에 따라 달라질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예로서, 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와의 조합 전에 인 운반 탄화수소 공급 스트림내에서 인 함유 물질의 체류시간의 감소는, 반응기 공급 스트림을 반응기 내로 도입하기 전에 반응기 공급 스트림의 체류시간을 적절하게 증가시킨 소정의 반응기 구조에서 가능할 수 있다. 따라서, 예시적인 공정은 광범위하게는 반응기 공급 스트림이 촉매 베드로 들어가기 전에 인 함유 물질이 반응기 공급 스트림내에서 실질적으로 기화되고/또는 균일하게 분포되기에 충분한 체류시간을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.While the above preferred dwell times can be expected to include optimal dwell times that can be effectively used in accordance with the present invention, those skilled in the art will appreciate that dwell times can depend on such parameters as piping and reactor structure and space velocity. It will be appreciated that this may vary. For example, a reduction in the residence time of phosphorus containing material in the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream prior to combining with the oxygen molecules or gas comprising the oxygen molecules of the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream may result in a reactor feed prior to introducing the reactor feed stream into the reactor. It may be possible in certain reactor structures where the residence time of the stream is adequately increased. Thus, the exemplary process should be broadly interpreted to include a residence time sufficient for the phosphorus containing material to be substantially vaporized and / or uniformly distributed in the reactor feed stream before the reactor feed stream enters the catalyst bed.

따라서, 또다른 구체예에서 인 함유 물질을 탄화수소를 포함하는 기체상의 공급 스트림 속으로 도입하므로써 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공한다. 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합되어 반응기 공급 스트림을 형성한다. 바람직한 기화 및/또는 균일한 분포를 이루기 위해, 인 함유 물질의 탄화수소 공급 스트림 내로의 도입은 반응기 공급 스트림이 촉매 베드로 들어가기 전에 인 함유 물질이 반응기 공급 스트림 전체에 균일하게 분포되도록 제어된다. 탄화수소는 반응기 내에서 산소분자와 반응하여 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물을 생성한다.Thus, in another embodiment, phosphorus containing material is introduced into a gaseous feed stream comprising hydrocarbons to provide a phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. The phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is combined with an oxygen molecule or a gas comprising oxygen molecules to form a reactor feed stream. To achieve the desired vaporization and / or uniform distribution, the introduction of the phosphorus containing material into the hydrocarbon feed stream is controlled such that the phosphorus containing material is uniformly distributed throughout the reactor feed stream before the reactor feed stream enters the catalyst bed. Hydrocarbons react with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride.

또다른 구체예에서, 인 함유 물질을 탄화수소를 포함하는 공급 스트림 속으로 도입하므로써 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공한다. 탄화수소 공급 스트림은 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합되어 반응기 공급 스트림을 형성한다. 바람직한 기화 및/또는 균일한 분포를 이루기 위해, 인 함유 물질의 탄화수소 공급 스트림 내로의 도입은 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와의 조합 전에 인 운반 탄화수소 공급 스트림 내에 있는 인 함유 물질의 체류시간이 1초가 초과되도록 제어된다. 탄화수소는 반응기 내에서 산소분자와 함께 반응하여 무수 말레산을 포함하는 인 함유 물질을 생성한다.In another embodiment, a phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is provided by introducing phosphorus containing material into a feed stream comprising hydrocarbons. The hydrocarbon feed stream is combined with an oxygen molecule or a gas comprising oxygen molecules to form a reactor feed stream. In order to achieve the desired vaporization and / or uniform distribution, the introduction of the phosphorus containing material into the hydrocarbon feed stream is characterized by the presence of phosphorus in the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream prior to combining the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream with oxygen molecules or gases comprising oxygen molecules. The residence time of the containing material is controlled to exceed 1 second. Hydrocarbons react with oxygen molecules in a reactor to produce a phosphorus containing material comprising maleic anhydride.

또다른 구체예에서, 인 함유 물질을 첫번째 혼합영역 내의 탄화수소를 포함하는 공급 스트림 내로 도입하므로써 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공한다. 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 도관을 통과하여 산소 혼합영역으로 이동되며, 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 산소 혼합영역내에 있는 산소분자 또는 산소분자를 포함한 기체와 혼합되어 반응기 공급 기체를 형성한다. 도관 내에 있는 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 체류시간은 1초를 초과한다. 탄화수소는 반응기 내에서 산소분자와 반응하여 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물을 생성한다.In another embodiment, a phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is provided by introducing a phosphorus containing material into a feed stream comprising hydrocarbons in the first mixing zone. The phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is passed through a conduit to an oxygen mixing zone, where the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is mixed with an oxygen molecule or a gas comprising an oxygen molecule in the oxygen mixing zone to form a reactor feed gas. The residence time of the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream in the conduit exceeds 1 second. Hydrocarbons react with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride.

도 2는 도 1에 예시된 본 발명의 방법의 선택적인 구체예 및 장치를 예시하는 것이다. 도 2에 예시된 무수 말레산 제조 시스템은 기체/액체 접촉 영역이 추가적으로 시스템에 포함되는 것을 제외하고는 도 1에 예시된 무수 말레산 제조 시스템과 거의 동일한다. 도 2에 예시된 시스템에서, 직쇄상의 탄소원자가 적어도 4개인 기체상의 탄화수소원은 탄화수소 공급라인(29)을 통해 첫번째 혼합영역(31)으로 유입된다. 액상의 인 함유 물질은 첫번째 혼합영역(31)으로 도입되어 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 생성한다. 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 첫번째 도관(33)을 지나 기체/액체 접촉 영역(35)로 유입되어 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 생성한다.FIG. 2 illustrates alternative embodiments and apparatus of the method of the invention illustrated in FIG. 1. The maleic anhydride production system illustrated in FIG. 2 is almost identical to the maleic anhydride production system illustrated in FIG. 1 except that a gas / liquid contact region is additionally included in the system. In the system illustrated in FIG. 2, a gaseous hydrocarbon source having at least four linear carbon atoms enters the first mixing zone 31 via a hydrocarbon feed line 29. The liquid phosphorus containing material is introduced into the first mixing zone 31 to produce the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. The first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream enters the gas / liquid contacting zone 35 past the first conduit 33 to produce a second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream.

두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 두번째 도관(37)을 통하여 두번째의 인 운반 탄화수소 공급 스트림이 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 혼합 되어 반응기 공급 기체를 형성하는 산소 혼합영역(39)로 유입된다. 반응기 공급 기체는 산소 혼합영역(39)에서 무수 말레산으로의 부분적인 촉매 산화가 진행되는 튜브형 반응기(41)로 흐르게 된다.The second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream enters the oxygen mixing zone 39 through which the second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is mixed with an oxygen molecule or a gas comprising oxygen molecules to form a reactor feed gas. The reactor feed gas flows from the oxygen mixing zone 39 to the tubular reactor 41 where partial catalytic oxidation to maleic anhydride proceeds.

기체/액체 접촉 영역은 액상의 인 함유 물질과 기체상의 공급 스트림간의 계면접촉을 촉진시키기 위한 수단, 예컨대 액적들의 충돌을 위한 표면적을 제공하므로써 기체상의 탄화수소 공급원 내에 포집되는(entrained) 액적의 평균 크기를 축소하기 위한 수단을 포함하고, 기체상의 공급 스트림 내에서 액상의 인 함유 물질의 균일한 분포를 촉진하는 수단 및/또는 기체상의 공급 스트림 내에서 인 함유 물질의 기화를 촉진하는 수단을 포함한다. 보다 상세하게는, 상기 수단은 예로서 필터매질, 정적 혼합기, 파이프 배관 및 난류 유도 흐름(flow) 장치를 포함하는 군으로부터 선택되는 수단을 포함한다. 상기 수단은 바람직하게는 필터매질을 포함한다. 사용후 버리는 타입 및/또는 카트리지 타입인 필터매질은 주름형(pleated) 종이 필터 및 구불구불한(wound) 섬유 필터들과 같은 것이 사용가능하나 이들에 제한되지는 않는다. 상기 수단이 필터매질을 포함하는 경우, 인 함유 물질은 바람직하게는 필터매질의 상류에 도입되거나, 또는 필터매질에 직접적으로 주입된다.The gas / liquid contact zone provides a means for promoting interfacial contact between the liquid phosphorus-containing material and the gaseous feed stream, such as the average size of droplets entrained within the gaseous hydrocarbon source by providing a surface area for collision of droplets. And means for promoting a uniform distribution of the liquid phosphorus-containing material in the gaseous feed stream and / or means for promoting vaporization of the phosphorus-containing material in the gaseous feed stream. More specifically, the means include means selected from the group comprising, for example, filter media, static mixers, pipe piping and turbulent induction flow devices. The means preferably comprises a filter medium. The filter media, which is a waste type and / or cartridge type after use, may be used such as but not limited to pleated paper filters and winding fiber filters. If the means comprise a filter medium, the phosphorus containing material is preferably introduced upstream of the filter medium or injected directly into the filter medium.

또다른 구체예에서, 액상의 인 함유 물질은 기체/액체 접촉 영역의 상류인 첫번째 혼합영역에서 탄화수소를 포함하는 기체상의 공급 스트림 내로 도입되어 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 생성한다. 기체/액체 접촉영역은 액상의 인 함유 물질과 탄화수소 공급 기체간의 계면접촉을 촉진시키는 수단을 포함한다. 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 기체/액체 접촉 영역의 하류에서 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합되어 반응기 공급 스트림을 형성한다. 탄화수소는 반응기 내에서 산소분자와 반응하여 무수 말레산을 포함하는 반응 산물을 생성한다.In another embodiment, the liquid phosphorus containing material is introduced into a gaseous feed stream comprising hydrocarbons in a first mixing zone upstream of the gas / liquid contacting zone to produce a phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. The gas / liquid contacting zone includes means for facilitating interfacial contact between the liquid phosphorous-containing material and the hydrocarbon feed gas. The phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is combined with an oxygen molecule or a gas comprising oxygen molecules downstream of the gas / liquid contacting zone to form a reactor feed stream. Hydrocarbons react with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride.

또다른 구체예에서, 액상의 인 함유 물질을 기체/액체 접촉영역의 상류인 첫번째 혼합영역에서 탄화수소를 포함하는 기체상의 공급 스트림내로 도입하므로써 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 생성한다. 기체/액체 접촉영역은 액상의 인 함유 물질과 탄화수소 공급 기체간의 계면 접촉을 촉진하는 수단을 포함한다. 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 기체/액체 접촉 영역의 하류에서 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합되어 반응기 공급 스트림을 형성한다. 인 함유 물질의 탄화수소 공급 스트림 내로의 도입은 첫번째 혼합영역과 두번째 혼합영역 사이의 인 운반 탄화수소 공급 스트림내에서의 인 함유 물질의 체류시간이 1초를 초과하도록 제어된다. 탄화수소는 반응기 내에서 산소분자와 반응하여 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물을 생성한다.In another embodiment, a phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is produced by introducing a liquid phosphorus containing material into a gaseous feed stream comprising hydrocarbons in a first mixing zone upstream of the gas / liquid contacting zone. The gas / liquid contacting zone includes means for facilitating interfacial contact between the liquid phosphorous-containing material and the hydrocarbon feed gas. The phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is combined with an oxygen molecule or a gas comprising oxygen molecules downstream of the gas / liquid contacting zone to form a reactor feed stream. The introduction of the phosphorus containing material into the hydrocarbon feed stream is controlled such that the residence time of the phosphorus containing material in the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream between the first and second mixing zones exceeds 1 second. Hydrocarbons react with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride.

또다른 구체예에서, 액상의 인 함유 물질을 필터매질의 상류인 첫번째 혼합영역에서 탄화수소를 포함하는 기체상의 공급 스트림 내로 도입하고, 이것에 탄화수소 공급 스트림을 통과시키므로써 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공하게 된다. 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 필터매질의 하류인 산소 혼합영역에서 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합된다. 탄화수소는 반응기 내에서 산소분자와 반응하여 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물을 생성한다.In another embodiment, a liquid phosphorus-containing material is introduced into a gaseous feed stream comprising hydrocarbons in a first mixing zone upstream of the filter medium and passed therethrough to provide a phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. do. The phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is combined with an oxygen molecule or a gas comprising oxygen molecules in an oxygen mixing zone downstream of the filter medium. Hydrocarbons react with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride.

또다른 구체예에서, 액상의 인 함유 물질을 필터매질의 상류인 첫번째 혼합영역에서 탄화수소를 포함하는 기체상의 공급 스트림 내로 도입하고, 이것에 탄화수소 공급 스트림은 통과시키므로써 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공하게 된다. 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 필터매질의 하류인 산소 혼합영역에서 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합된다. 첫번째 혼합영역과 산소 혼합영역 사이에서의 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 체류시간은 1초를 초과한다. 탄화수소는 반응기 내에서 산소분자와 반응하여 무수 말레산을 포함하는 반응산물을 생성한다.In another embodiment, a liquid phosphorus containing material is introduced into a gaseous feed stream comprising hydrocarbons in a first mixing zone upstream of the filter medium, through which the hydrocarbon feed stream is passed to provide a phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. do. The phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is combined with an oxygen molecule or a gas comprising oxygen molecules in an oxygen mixing zone downstream of the filter medium. The residence time of the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream between the first mixing zone and the oxygen mixing zone exceeds 1 second. Hydrocarbons react with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride.

반응기내로 들어가기 전에 실질적으로 액상 형태로 존재하는 인 함유 물질들의 경우, 인 함유 물질의 탄화수소 공급 스트림내로의 도입은 반응기 공급 스트림이 촉매 베드로 들어가기 전에 인 함유 물질이 반응기 공급 스트림내에 실질적으로 균일하게 방사상으로 분산되도록 제어된다. 또한, 인 함유 물질의 탄화수소 공급 스트림 내로의 도입은 바람직하게는 반응기 공급 스트림내에서 인 함유 물질의 평균 입자크기가 약 10μ미만, 바람직하게는 약 5μ미만, 그리고 보다 바람직하게는 약 1~5μ사이가 되도록 제어된다.In the case of phosphorus-containing materials that are present in substantially liquid form prior to entering the reactor, the introduction of the phosphorus-containing material into the hydrocarbon feed stream is such that the phosphorous-containing material is substantially uniformly radial in the reactor feed stream before the reactor feed stream enters the catalyst bed. Is controlled to be distributed. In addition, introduction of the phosphorus-containing material into the hydrocarbon feed stream is preferably carried out in the reactor feed stream with an average particle size of less than about 10 microns, preferably less than about 5 microns, and more preferably between about 1-5 microns. Is controlled to be.

한 구체예에서, 인 함유 물질은 첫번째 혼합영역에서 탄화수소를 포함하는 기체상의 공급 스트림 내로 도입되어 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공한다. 인 운반 공급 스트림은 액상의 인 함유 물질을 차단하고 이를 탄화수소 공급 스트림의 유로를 측면으로 가로지르는 매질내에 분배시키는 필터매질을 통과시키고, 따라서 액체가 필터매질로부터 다시 그 안으로 재포집됨에 따라, 인 함유 물질을 분산시켜 액상의 인 함유 물질의 인 운반 탄화수소 스트림 내로의 균일한 방사상 분포를 촉진시킨다. 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 상기 필터매질의 하류인 산소 혼합영역에서 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합된다. 탄화수소는 반응기 내에서 산소분자와 반응하여 무수 말레산을 포함하는 반응산물을 생성한다.In one embodiment, the phosphorus containing material is introduced into a gaseous feed stream comprising hydrocarbons in the first mixing zone to provide a phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. The phosphorus feed feed stream passes through a filter medium that blocks the liquid phosphorus containing material and distributes it in a medium that laterally crosses the flow path of the hydrocarbon feed stream, and thus, as the liquid is recaptured back from the filter medium, phosphorus containing The material is dispersed to promote uniform radial distribution of the liquid phosphorus containing material into the phosphorus carrier hydrocarbon stream. The phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is combined with an oxygen molecule or a gas comprising oxygen molecules in an oxygen mixing zone downstream of the filter medium. Hydrocarbons react with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride.

액상의 인 함유 물질은 산소 함유 기체들과 혼합되어 기체 스트림내에서 인 함유 물질의 기화를 촉진하는데 효과적인 넓은 표면적을 나타내는 액적들 내에 재포집될 수 있다. 재포집된 액적들의 평균 입자 크기는 통상적으로 약 1~약 5μ의 범위이다. 필터매질은 일반적으로 약 1~약 10μ사이, 바람직하게는 약 1~약 5μ의 평균 공극 크기를 가지는 다공질 매질을 포함하며, 필터매질은 바람직하게는 실질적으로 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 전체 유로에 걸쳐 뻗어있다.The liquid phosphorous-containing material may be mixed with oxygen-containing gases and recaptured into droplets that exhibit a large surface area effective to promote vaporization of the phosphorous-containing material in the gas stream. The average particle size of the recollected droplets typically ranges from about 1 to about 5 microns. The filter medium generally comprises a porous medium having an average pore size of between about 1 μm and about 10 μm, preferably between about 1 μm and about 5 μm, and the filter medium preferably extends substantially across the entire flow path of the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. Stretched

또다른 구체예에서, 인 함유 물질은 첫번째 혼합영역에서 탄화수소를 포함하는 기체상의 공급 스트림 내로 도입되어 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공한다. 인 운반 공급 스트림은 인 함유 물질이 인 운반 탄화수소 스트림 내로 균일한하게 방사상으로 분산되는 것을 촉진하기 위하여 인 함유 물질을 분산시키기 위한 수단을 포함하는 흐름제한(flow restriction)을 포함하는 도관을 통과한다. 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 상기 흐름제한을 포함하는 수단의 하류인 산소 혼합영역에서 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합된다. 탄화수소는 반응기 내에서 산소분자와 반응하여 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물을 생성한다.In another embodiment, the phosphorus containing material is introduced into a gaseous feed stream comprising hydrocarbons in the first mixing zone to provide a phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. The phosphorus delivery feed stream passes through a conduit that includes a flow restriction that includes means for dispersing the phosphorus containing material to facilitate uniform radial dispersion of the phosphorous containing material into the phosphorous carrier hydrocarbon stream. The phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is combined with an oxygen molecule or a gas comprising an oxygen molecule in an oxygen mixing zone downstream of the means containing the flow restriction. Hydrocarbons react with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride.

흐름제한을 포함하는 수단은 바람직하게는 액체 인 함유 물질과 탄화수소 기체 간의 경계면 접촉을 촉진시키는데 효과적인 수단을 포함하는 기체/액체 접촉 영역을 포함한다. 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 기체/액체 접촉 영역을 통과하는 경로는 바람직하게는 기체상태의 탄화수소내에 분산된 인 함유 물질의 액적들의 입자 크기를 감소시키며, 상세하게는 인 운반 탄화수소 스트림이 산소분자 또는 산소 를 포함한 기체와 혼합된 후에 액체 인 함유 물질의 기화를 촉진하기에 효과적인 크기로 감소시킨다. 기체/액체 접촉 영역은 예로서, 액적들에 대한 충돌 표면 및/또는 액적들의 기화를 촉진하는 수단을 포함할 수 있으며, 예로서 필터매질, 정적 혼합기, 파이프 배관 및 난류 유도 흐름 장치를 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다.Means including flow restriction preferably comprise a gas / liquid contacting area comprising means effective for promoting interface contact between the liquid phosphorous containing material and the hydrocarbon gas. The path through the gas / liquid contacting zone of the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream preferably reduces the particle size of the droplets of phosphorus containing material dispersed in the gaseous hydrocarbons, and in particular the phosphorus carrier hydrocarbon stream is characterized by After mixing with a gas containing a reducing to a size effective to promote vaporization of the liquid phosphorous containing material. The gas / liquid contacting zone may include, for example, means for promoting vaporization of the droplets and / or impingement surface to the droplets, including, for example, filter media, static mixers, pipe piping and turbulent induction flow devices. Can be selected from.

본 발명의 다양한 구체예에서, 인 운반 탄화수소 공급 스트림과 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와의 조합 전에 인 운반 탄화수소 공급 스트림내에서의 인 함유 물질의 최소 체류시간은 기체/액체 접촉영역, 분산 수단, 필터매질 등이 반응기 공급 스트림이 촉매 베드로 들어가기 전에 인 함유 물질이 반응기 공급 스트림내에 실질적으로 기화되고/또는 실질적으로 균일하게 분산되게 하거나, 이에 기여하는 한 요구되지 않는다. 그러나, 바람직하게는 최소 체류시간은 기체/액체 접촉영역, 분산 수단, 필터매질 등과 조합되어 제공된다. 인 운반 탄화수소 공급 스트림이 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합되기 전에 인 운반 탄화수소 공급 스트림에서의 인 함유 물질의 체류시간은 약 3초를 초과하며, 더 바람직하게는 약 5초를 초과하며, 보다 더 바람직하게는 약 8초를 넘는다. 바람직하게는, 인 운반 탄화수소 공급 스트림이 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합되기 전에 탄화수소 공급 스트림내에 있는 인 함유 물질의 체류시간은 약 2초~약 90초 사이이며, 바람직하게는 약 4초~약 30초 사이이고, 보다 바람직하게는 약 6초~약 25초이며, 보다 더 바람직하게는 약 8초~약 15초 사이이다.In various embodiments of the invention, the minimum residence time of the phosphorus-containing material in the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream prior to combining the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream with an oxygen molecule or a gas comprising oxygen molecules is determined by the gas / liquid contact zone, dispersion. Means, filter media and the like are not required as long as the phosphorus containing material is substantially vaporized and / or substantially uniformly dispersed in, or contributes to, the reactor feed stream before it enters the catalyst bed. Preferably, however, the minimum residence time is provided in combination with gas / liquid contacting zone, dispersing means, filter media and the like. The residence time of the phosphorus containing material in the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is greater than about 3 seconds, more preferably greater than about 5 seconds, before the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is combined with an oxygen molecule or a gas comprising oxygen molecules. Even more preferably about 8 seconds. Preferably, the residence time of the phosphorus-containing material in the hydrocarbon feedstream is between about 2 seconds and about 90 seconds before the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is combined with an oxygen molecule or a gas comprising oxygen molecules, preferably about 4 seconds. Second to about 30 seconds, more preferably about 6 seconds to about 25 seconds, even more preferably about 8 seconds to about 15 seconds.

인 함유 물질은 적절한 어떤 방법에 의해 도입될 수 있다. 그러나, 이러한 물질의 도입시 인 함유 물질을 탄화수소 공급 스트림내에 더욱 넓게 분산시킬 수 있는 방법들이 보다 바람직하다. 인 함유 물질은 예컨대, 탄화수소 공급 스트림 내로 삽입되는 튜브를 통하여 탄화수소 공급 스트림 내로 도입될 수 있으며, 여기에서 튜브는 프릿화된 팁(fritted tip)을 포함하며, 인 함유 물질은 이를 통해 튜브에서 배출된다. 본 실시예에서, 인 함유 물질은 바람직하게는 탄화수소 공급 스트림의 흐름 방향과 실질적으로 직교하여 탄화수소 공급 스트림 내로 삽입되어지는 튜브를 통하여 탄화수소 공급 스트림 내로 도입되며, 여기에서 상기 튜브는 인 함유 물질이 통과하여 튜브에서 배출될 수 있는 프릿화된 팁을 포함한다.The phosphorus containing material may be introduced by any suitable method. However, more preferred are methods that allow the introduction of such materials to more widely disperse phosphorus-containing materials in the hydrocarbon feed stream. Phosphorus containing material may be introduced into the hydrocarbon feed stream, for example, via a tube inserted into the hydrocarbon feed stream, where the tube comprises a fritted tip, through which the phosphorus containing material exits the tube. . In this embodiment, the phosphorus containing material is introduced into the hydrocarbon feed stream through a tube which is inserted into the hydrocarbon feed stream, preferably substantially perpendicular to the flow direction of the hydrocarbon feed stream, wherein the tube passes through the phosphorus containing material. And a fritted tip that can be ejected from the tube.

탄화수소 공급 스트림의 온도는 선택된 특이적인 탄화수소에 의존할 것이다. 탄화수소가 n-부탄인 경우, n-부탄 공급 스트림은 바람직하게는 적어도 약 70℃의 온도에서 유지되며, 바람직하게는 약 70℃~약 110℃의 범위이고, 보다 바람직하게는 약 85℃~약 95℃ 사이이다. 인 함유 물질은 바람직하게는 탄화수소 공급 스트림 내로 도입되기 전에 예열된다. 인 함유 물질은 상온에서 탄화수소 공급 스트림 내로 도입될 수 있지만 바람직하게는 탄화수소 공급 스트림으로 도입되기 전에 탄화수소 공급 스트림의 온도이하로, 약 20℃ 보다 높게 예열되며, 더 바람직하게는 10℃ 보다 높게 예열된다. 본 발명의 구체예에서, 인 함유 물질을 운반하는 공급라인은 물질의 온도를 상승시키기 위하여 탄화수소 공급 스트림 내로 물질을 도입하기 전에 적절한 거리로 탄화수소 공급라인에 인접하거나 공급라인의 주변을 감싸고 있다. 다른 구체예들에서는, 예로서 스팀 트레이싱(tracing)이나 다른 적합한 방법을 사용하여 예열을 한다.The temperature of the hydrocarbon feed stream will depend on the specific hydrocarbon selected. If the hydrocarbon is n-butane, the n-butane feed stream is preferably maintained at a temperature of at least about 70 ° C., preferably in the range of about 70 ° C. to about 110 ° C., more preferably from about 85 ° C. to about Between 95 ° C. The phosphorus containing material is preferably preheated before being introduced into the hydrocarbon feed stream. Phosphorus containing material may be introduced into the hydrocarbon feed stream at room temperature but is preferably preheated above about 20 ° C., more preferably above 10 ° C., below the temperature of the hydrocarbon feed stream before being introduced into the hydrocarbon feed stream. . In an embodiment of the invention, the feed line carrying the phosphorus containing material is adjacent to or surrounding the feed line of the hydrocarbon at an appropriate distance prior to introducing the material into the hydrocarbon feed stream to raise the temperature of the mass. In other embodiments, preheating is used, for example, using steam tracing or other suitable method.

유사하게, 본 출원에 개시된 각 구체예들은 인 함유 물질을 첫번째 양의 인 함유 물질이 탄화수소 공급 스트림 내로 도입되는 곳으로부터 하류인 인 운반 탄화수소 공급 스트림에 추가적으로 도입시키므로써 더 변형시킬 수 있다. 추가적인 인 함유 물질이 도입될 수 있는 공정의 정확한 위치는 다양할 수 있다. 추가적인 인 함유 물질은 예로서, 첫번째 혼합영역과 산소 혼합영역 사이, 첫번째 혼합영역과 기체/액체 접촉 영역 또는 기체/액체 접촉영역과 산소 혼합영역 사이에 도입될 수 있다. 추가적인 인 함유 물질은 바람직하게는 늦어도 산소 혼합영역 바로 전에 도입된다. 도 3에 나타낸 그림과 같이 분리된 공정 스트림들과 복수의 촉매 반응기들을 사용하는 구체예에서, 바람직한 경우 각각의 분리된 반응기의 산소 혼합영역 전에 추가적인 인 함유 물질이 각 분리된 인 함유 탄화수소 스트림 내로 도입될 수 있다는 것을 아래 설명하였다. 이러한 방법은 인 함유 물질을 도입하여 사용하는 다양한 분리된 촉매 반응기들에 대해서 개별적인 반응기 공급 스트림을 형성하는 속도를 개별적으로 조정하는 것이 가능하게 한다. 인 함유 물질의 최소 농도를 제공하기 위하여 공정 스트림이 분리되기 전에 인 함유 물질을 제 1의 속도로 도입시킨다. 추가적인 인 함유 물질은 각각의 분리된 반응기의 개별적인 특성들을 고려하여 공정 스트림이 분리된 후에 제 2의 속도로 도입된다. 이러한 방식으로, 사용된 촉매에 따른 차이, 촉매의 선택성과 활성 및 각 반응기에 대한 다른 작동적인 차이들이 고려되어질 수 있으며, 반응기 공급 기체 내의 인 함유 물질의 농도를 해당 반응기에 대한 목적치 또는 최적치로 조정할 수 있다. 인 함유 물질이 최초로 도입된 공정의 위치로부터 추가적인 인 함유 물질이 도입되는 하류에서, 인 함유 화합물의 제 1의 첨가속도:제 2의 첨가속도의 비는 바람직하게는 적어도 약 2:1이며, 보다 바람직하게는 적어도 약 3:1이고, 보다 더 바람직하게는 적어도 약 4:1이다.Similarly, each of the embodiments disclosed in this application can be further modified by additionally introducing the phosphorus containing material into the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream downstream from where the first amount of phosphorus containing material is introduced into the hydrocarbon feed stream. The exact location of the process in which additional phosphorus containing materials may be introduced may vary. Additional phosphorus containing material may be introduced, for example, between the first mixing zone and the oxygen mixing zone, between the first mixing zone and the gas / liquid contacting zone or between the gas / liquid contacting zone and the oxygen mixing zone. The additional phosphorus containing material is preferably introduced at the latest, just before the oxygen mixing zone. In embodiments using separate process streams and a plurality of catalytic reactors as shown in FIG. 3, additional phosphorus containing material is introduced into each separated phosphorus containing hydrocarbon stream, if desired, before the oxygen mixing zone of each separate reactor. It can be explained below. This method makes it possible to individually adjust the rate of forming individual reactor feed streams for various separate catalytic reactors employing phosphorus containing materials. Phosphorus containing material is introduced at a first rate before the process stream is separated to provide a minimum concentration of phosphorus containing material. Additional phosphorus containing material is introduced at a second rate after the process stream is separated, taking into account the individual characteristics of each separate reactor. In this way, the differences depending on the catalyst used, the selectivity and activity of the catalyst and other operational differences for each reactor can be taken into account, and the concentration of phosphorus-containing material in the reactor feed gas to the desired or optimal value for that reactor. I can adjust it. Downstream where additional phosphorus-containing material is introduced from the location of the process in which the phosphorus-containing material was first introduced, the ratio of the first addition rate to the second addition rate of the phosphorus-containing compound is preferably at least about 2: 1, and more Preferably at least about 3: 1, even more preferably at least about 4: 1.

따라서 한 구체예에서, 인 함유 물질을 제 1의 속도로 첫번째 혼합영역내에서 탄화수소를 포함하는 공급 스트림 내로 도입하므로써 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공한다. 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 첫번째 도관을 통과하여 두번째 혼합영역으로 이동한다. 추가적인 인 함유 물질을 제 2의 속도로 두번째 혼합영역에서 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림 내로 도입하므로써 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공한다. 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 두번째 도관을 통과하여 산소 혼합영역으로 이동되며, 여기에서 산소 혼합영역내의 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 혼합되어 반응기 공급 스트림을 형성한다. 첫번째 혼합영역과 두번째 혼합영역 사이에서 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 체류시간과 두번째 혼합영역과 산소 혼합영역 사이에서 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 체류시간의 합은 1초가 넘는다. 탄화수소는 반응기 내에서 산소분자와 반응하여 무수 말레산을 포함하는 반응 산물을 생성한다.Thus, in one embodiment, the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is provided by introducing phosphorus containing material into the feed stream comprising hydrocarbons in the first mixing zone at a first rate. The first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream passes through the first conduit to the second mixing zone. Additional phosphorus containing material is introduced into the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream in the second mixing zone at a second rate to provide a second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. The second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is passed through a second conduit to an oxygen mixing zone where it is mixed with an oxygen molecule or gas comprising oxygen molecules in the oxygen mixing zone to form a reactor feed stream. The sum of the residence time of the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream between the first and second mixing zones and the residence time of the second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream between the second and oxygen mixing zones is greater than one second. Hydrocarbons react with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride.

도 3은 본 발명의 또다른 방법 및 장치의 선택적인 구체예를 설명하는 것이며, 여기에서 인 함유 물질을 포함하는 탄화수소 공급 스트림은 분리되어 복수의 무수 말레산 촉매 반응기들로 향하게 된다. 도 3에 예시되어 있는 무수 말레산 시스템은 인 운반 탄화수소 스트림이 도 1에 나타낸 산소 혼합영역(33)에 도달하기 전에 분리된 인 운반 탄화수소 공급 스트림으로 분배된다는 것과 추가적인 인 함유 물질이 각 분리된 스트림 내로 도입되어지는 추가적인 혼합영역이 그림내에 포함된다는 것을 제외하고는 도 1에 예시된 무수 말레산 제조 시스템과 유사하다. 도 3에는 추가적인 분리된 스트림들도 가능하나 본 구체예를 설명하기 위한 목적으로, 두개의 분리된 스트림들(첫번째 반응기 탄화수소 공급 스트림과 두번째 반응기 탄화수소 공급 스트림)을 나타내었다.Figure 3 illustrates an alternative embodiment of another method and apparatus of the present invention wherein a hydrocarbon feed stream comprising phosphorus containing material is separated and directed to a plurality of maleic anhydride catalytic reactors. The maleic anhydride system illustrated in FIG. 3 shows that the phosphorus carrier hydrocarbon stream is partitioned into a separate phosphorus carrier hydrocarbon feed stream before reaching the oxygen mixing zone 33 shown in FIG. It is similar to the maleic anhydride production system illustrated in FIG. 1 except that an additional mixing zone introduced into it is included in the figure. 3 further streams are possible, but for the purpose of illustrating this embodiment, two separate streams are shown: the first reactor hydrocarbon feed stream and the second reactor hydrocarbon feed stream.

첫번째 반응기 탄화수소 공급 스트림은 첫번째 반응기 탄화수소 공급 라인(43)을 통과하여, 추가의 인 함유 화합물이 임의적으로 제 1의 반응기 속도로 첫번째 반응기 탄화수소 공급 스트림 내로 도입되어져 첫번째 반응기 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 형성하는 첫번째 반응기 혼합영역(45)으로 유입된다. 그 후, 첫번째 반응기 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 첫번째 반응기 산소 혼합영역(47)으로 유입되어 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 혼합되어 첫번째 반응기 공급 기체를 형성한다. 첫번째 반응기 공급 기체는 첫번째 반응기 산소 혼합영역(47)에서, 부분적으로 무수 말레산으로의 촉매적 산화가 진행되는 첫번째 튜브형 반응기(49)로 유입된다.The first reactor hydrocarbon feed stream is passed through a first reactor hydrocarbon feed line 43 where additional phosphorus containing compounds are optionally introduced into the first reactor hydrocarbon feed stream at a first reactor speed to form a first reactor carrier hydrocarbon feed stream. The first reactor mixing zone 45 is introduced. The first reactor, the carrier hydrocarbon feed stream, is then introduced into the first reactor oxygen mixing zone 47 and mixed with oxygen molecules or a gas comprising oxygen molecules to form the first reactor feed gas. The first reactor feed gas enters the first reactor oxygen mixing zone 47, partly into the first tubular reactor 49 where catalytic oxidation to maleic anhydride proceeds.

유사하게, 두번째 반응기 탄화수소 스트림은 두번째 반응기 탄화수소 공급 라인(51)으로부터, 추가적인 인 함유 화합물이 임의적으로 제 2의 반응기 속도로 두번째 반응기 탄화수소 공급 스트림 내로 도입되어져 두번째 반응기 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 형성하는 두번째 반응기 혼합영역(53)으로 유입된다. 두번째 반응기 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 그 후 두번째 반응기 산소 혼합영역(55)으로 유입되어 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 혼합되어 두번째 반응기 공급 기체를 형성한다. 두번째 반응기 공급 기체는 두번째 반응기 산소 혼합영역(55)으로부터, 무수 말레산으로의 부분적인 촉매적 산화가 진행되는 두번째 튜브형 반응기(57)로 유입된다.Similarly, the second reactor hydrocarbon stream is second from the second reactor hydrocarbon feed line 51 where additional phosphorus containing compounds are introduced into the second reactor hydrocarbon feed stream, optionally at a second reactor speed, to form a second reactor, a carrier hydrocarbon feed stream. It is introduced into the reactor mixing zone 53. The second reactor, the carrier hydrocarbon feed stream, is then introduced into the second reactor oxygen mixing zone 55 and mixed with oxygen molecules or a gas comprising oxygen molecules to form a second reactor feed gas. The second reactor feed gas is introduced from the second reactor oxygen mixing zone 55 into the second tubular reactor 57 where partial catalytic oxidation to maleic anhydride proceeds.

인 함유 물질이 각 혼합영역들로 도입되는 속도는 흐름 측정수단(61, 63 및 65)으로부터 정보를 받는 하나 이상의 제어기 수단(59)에 의해 제어된다. 제어기 수단(59)은 바람직하게는 PID 타입 제어기이다. 흐름 측정 수단(61)은 탄화수소 공급 스트림이 분리되기 전에 이 탄화수소 공급 스트림의 흐름속도를 측정한다. 흐름 측정 수단(63)은 첫번째 반응기의 산소 혼합영역내로 도입되는 산소 또는 산소 포함 공급 스트림의 흐름속도를 측정한다. 흐름 측정 수단(65)은 두번째 반응기의 산소 혼합영역내로 도입되는 산소 또는 산소 포함 공급 스트림의 흐름 속도를 측정한다. 첫번째 반응기 공급 스트림내에서 인 함유 물질의 목표(target) 농도와 두번째 반응기 공급 스트림내에서 인 함유 물질의 목표 농도에 해당하는 조절점(set points)들이 제어기 수단(59)에 입력된다. 이들 조절점들은 예컨대 무수 말레산의 수율, 열점 온도 및 각 반응기에 특이적인 다른 변수들의 평가에 기초하여 연산자나 관리 컴퓨터에 의해 결정되는 것이 일반적이다. 그 후, 전체 시스템에 도입된 총 인 함유 물질에 대한 첫번째 혼합영역(스트림이 분리되기 전)에 도입된 인 함유 물질의 목표 비율에 상응하는 조절점이 제어기 수단(59)에 입력된다.The rate at which phosphorus containing material is introduced into the respective mixing zones is controlled by one or more controller means 59 which receive information from the flow measuring means 61, 63 and 65. The controller means 59 is preferably a PID type controller. The flow measuring means 61 measures the flow rate of the hydrocarbon feed stream before the hydrocarbon feed stream is separated. The flow measuring means 63 measures the flow rate of the oxygen or oxygen containing feed stream introduced into the oxygen mixing zone of the first reactor. The flow measuring means 65 measures the flow rate of the oxygen or oxygen containing feed stream introduced into the oxygen mixing zone of the second reactor. Set points corresponding to the target concentration of phosphorus containing material in the first reactor feed stream and the target concentration of phosphorus containing material in the second reactor feed stream are input to the controller means 59. These control points are usually determined by an operator or management computer based on, for example, the evaluation of the yield of maleic anhydride, hot spot temperature and other variables specific to each reactor. Then, a control point is input to the controller means 59 corresponding to the target ratio of phosphorus-containing material introduced in the first mixing zone (before the stream is separated) to the total phosphorus-containing material introduced into the whole system.

작동시 제어기 수단(59)은 흐름 측정수단(61, 63 및 65)으로부터 탄화수소와 산소의 흐름 정보를 받고, 그 후 (1) 인 함유 물질이 첫번째 반응기 공급 스트림과 두번째 반응기 공급 스트림에 대한 두 농도 조절점들의 저점(the lower)에 도달하기 위해 도입되어져야 하는 속도를(측정된 흐름속도의 함수로써) 계산하고, (2) 인 함유 물질이 첫번째 혼합영역에 도입되어져야 할 제 1의 속도를 결정하기 위하여, 비율 조절점에 맞추어 상기에서 계산된 속도를 감소시킨다. 제어기 수단(59)은 그 후 계산된 제 1의 속도에 따라 인 함유 물질의 첫번째 혼합영역으로의 도입을 조절한다.In operation, the controller means 59 receives the flow information of hydrocarbons and oxygen from the flow measuring means 61, 63 and 65, and then (1) the phosphorus containing material has two concentrations for the first reactor feed stream and the second reactor feed stream. Calculate the velocity that must be introduced (as a function of the measured flow rate) to reach the lower of the control points, and (2) determine the first velocity at which phosphorus containing material should be introduced into the first mixing zone. To determine, reduce the speed calculated above in accordance with the rate control point. The controller means 59 then regulates the introduction of the phosphorus containing material into the first mixing zone according to the calculated first speed.

그 후 제어기 수단(59)은 추가의 인 함유 물질이 첫번째 반응기 공급 스트림에 특이적인 농도 조절점에 도달하기 위해 첫번째 반응기 탄화수소 공급 스트림 내로 도입되어져야 하는 속도를(탄화수소와 산소 흐름속도의 함수로써) 계산한다. 유사하게, 제어기 수단(59)은 그 후 추가적인 인 함유 물질이 두번째 반응기 공급 스트림의 특이적인 농도 조절점에 도달하기 위해 두번째 반응기 탄화수소 공급 스트림 내로 도입되어져야 하는 속도를(탄화수소와 산소 흐름속도의 함수로써) 계산한다. 제어기 수단(59)은 그 후 계산된 첫번째 반응기 속도와 두번째 반응기 속도에 따라 인 함유 물질의 첫번째 반응기 혼합영역 및 두번째 반응기 혼합영역내로의 도입을 적절하게 조절한다.Controller means 59 then determines the rate at which additional phosphorus containing material must be introduced into the first reactor hydrocarbon feed stream in order to reach a concentration control point specific to the first reactor feed stream (as a function of hydrocarbon and oxygen flow rates). Calculate Similarly, the controller means 59 then determines the rate at which additional phosphorus containing material must be introduced into the second reactor hydrocarbon feed stream in order to reach a specific concentration control point of the second reactor feed stream (function of hydrocarbon and oxygen flow rates). Calculate. The controller means 59 then appropriately regulates the introduction of the phosphorus containing material into the first reactor mixing zone and the second reactor mixing zone according to the calculated first reactor speed and second reactor speed.

본 기술분야의 당업자는 도 3에 설명된 절차는 반응기 공급 스트림을 도 3에 나타낸 바와 같이 인 운반 탄화수소 스트림을 분리하는 대신 별개의 촉매적 반응기들 내로 도입되는 복수의 반응기 공급 스트림들로 반응기 공급 스트림을 분리하므로써 성공적으로 변형될 수 있음을 이해할 것이다. 분리된 반응기 공급 스트림들은 반드시 그럴 필요는 없지만, 동량의 유량을 갖는다. 이들 유량은 사용된 반응기들의 용량차이를 고려하여 조절될 수 있다.Those skilled in the art will appreciate that the procedure described in FIG. 3 allows the reactor feed stream to be fed into a plurality of reactor feed streams introduced into separate catalytic reactors instead of separating the phosphorus carrier hydrocarbon stream as shown in FIG. It will be appreciated that the separation can be successfully transformed. Separate reactor feed streams do not necessarily have, but have the same flow rate. These flow rates can be adjusted to account for the difference in capacity of the reactors used.

따라서, 한 구체예에서 인 함유 물질의 공급은 첫번째 혼합영역으로 전달되는 첫번째 공급과, 상기 반응기로의 탄화수소 기체 흐름과 관련되어 상기 첫번째 혼합영역의 하류인 두번째 혼합영역으로 전달되는 두번째 공급으로 나누어진다. 첫번째 혼합영역으로 들어가는 탄화수소 기체의 흐름 속도가 측정된다. 인 함유 물질의 첫번째 공급은 첫번째 인 운반 탄화수소 스트림을 공급하기 위하여 첫번째 혼합영역내에서 탄화수소 기체 내로 도입되어진다. 인 함유 물질의 첫번째 공급이 첫번째 혼합영역 내로 도입되는 속도는 측정된 탄화수소 기체 흐름 속도를 기초로하여 조절하여 첫번째 혼합영역에서 배출되는 첫번째의 인 운반 탄화수소 스트림 내의 미리 결정된 인 함유 물질의 최소 농도를 제공한다.Thus, in one embodiment, the supply of phosphorus containing material is divided into a first feed delivered to the first mixing zone and a second feed delivered to a second mixing zone downstream of the first mixing zone with respect to the hydrocarbon gas flow to the reactor. . The flow rate of hydrocarbon gas entering the first mixing zone is measured. The first feed of phosphorus containing material is introduced into the hydrocarbon gas in the first mixing zone to feed the first phosphorus carrier hydrocarbon stream. The rate at which the first feed of phosphorus containing material is introduced into the first mixing zone is adjusted based on the measured hydrocarbon gas flow rate to provide a predetermined concentration of the predetermined phosphorus containing material in the first phosphorus carrier hydrocarbon stream exiting the first mixing zone. do.

인 함유 물질의 두번째 공급은 조절된 인 운반 탄화수소 스트림을 생성하기 위하여 두번째 혼합영역내의 첫번째의 인 운반 탄화수소 스트림 내로 도입된다. 상기 인 함유 물질의 두번째 공급이 두번째 혼합영역으로 도입되는 속도는, 상기 촉매 베드에 들어가는 상기 반응기 공급 기체내의 인의 목표 농도를 제공하는데 효과적인 탄화수소 대 인 함유 화합물의 비율을 갖는 미리 결정된 농도에 해당되는 상기 조절된 인 운반 탄화수소 스트림에서의 인 함유 물질의 총 농도를 제공하도록 제어된다. 조절된 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 산소분자와 혼합되어 반응기 공급 스트림을 제공한다. 탄화수소는 반응기 내에서 산소분자와 반응하여 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물을 생성한다.A second feed of phosphorus containing material is introduced into the first phosphorus carrier hydrocarbon stream in the second mixing zone to produce a regulated phosphorus carrier hydrocarbon stream. The rate at which the second feed of phosphorus containing material is introduced into the second mixing zone corresponds to a predetermined concentration having a ratio of hydrocarbon to phosphorus containing compound effective to provide a target concentration of phosphorus in the reactor feed gas entering the catalyst bed. It is controlled to provide the total concentration of phosphorus containing material in the regulated phosphorus carrier hydrocarbon stream. The regulated phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is mixed with oxygen molecules to provide a reactor feed stream. Hydrocarbons react with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride.

첫번째 혼합영역에서 배출되는 인 운반 탄화수소 스트림과 인 함유 물질의 두번째 공급은 첫번째 혼합영역의 하류인 복수의 두번째 혼합영역들에 개별적으로 공급되는 복수의 두번째 스트림들로 나뉘어질 수 있으며, 각 두번째 혼합영역들에서 배출되는 조절된 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 분리된 두번째 혼합영역으로부터 제공되어지는 복수의 반응기들의 각 해당 반응기로 전달될 수 있다. 첫번째 혼합영역으로부터 배출되는 인 운반 탄화수소 스트림내의 인 함유 물질의 농도는 바람직하게는 각각 상기 복수의 반응기들의 촉매 베드들로 들어가는 반응기 공급 기체들 내의 인의 최저 목표 농도를 제공할 수 있는 탄화수소 대 인 함유 화합물의 비율을 갖는 미리 결정된 농도와 같거나 낮다. 보다 바람직하게는, 인 함유 화합물이 각 복수의 두번째 혼합영역내로 도입되는 속도는 조절되어, 이러한 두번째 혼합영역에 존재하여 스트림이 들어가게 되는 촉매 베드로 들어가는 반응기 공급 기체 내의 인의 목표 농도를 제공하는데 효과적인 탄화수소 대 인 함유 화합물의 비율을 갖는 미리 결정된 농도를 제공한다.The second feed of the phosphorus carrier hydrocarbon stream and the phosphorus containing material exiting the first mixing zone may be divided into a plurality of second streams which are fed separately to a plurality of second mixing zones downstream of the first mixing zone, each second mixing zone. The controlled phosphorus carrier hydrocarbon feed stream exiting the field can be delivered to each corresponding reactor of the plurality of reactors provided from a separate second mixing zone. The concentration of phosphorus containing material in the phosphorus carrier hydrocarbon stream exiting the first mixing zone is preferably a hydrocarbon to phosphorus containing compound that can each provide the lowest target concentration of phosphorus in reactor feed gases entering the catalyst beds of the plurality of reactors. Is less than or equal to a predetermined concentration having a ratio of. More preferably, the rate at which the phosphorus containing compound is introduced into each of the plurality of second mixing zones is controlled to provide a hydrocarbon to the target concentration of phosphorus in the reactor feed gas that is present in the second mixing zone and enters the catalyst bed into which the stream enters. It provides a predetermined concentration with a proportion of phosphorus containing compounds.

또다른 구체예에서, 인 함유 물질의 공급은 첫번째 혼합영역으로 전달되는 첫번째 공급과, 탄화수소 기체의 반응기로의 흐름과 관련하여 첫번째 혼합영역의 하류인 두번째 혼합영역으로의 전달되는 두번째 공급으로 나누어진다. 첫번째 혼합영역으로 들어가는 탄화수소 기체의 흐름 속도가 측정된다. 첫번째 인 운반 탄화수소 스트림을 공급하기 위하여 인 함유 물질의 첫번째 공급은 첫번째 혼합영역내에서 탄화수소 기체 내로 도입되어진다. 인 함유 물질의 첫번째 공급이 첫번째 혼합영역 내로 도입되는 속도는 측정된 탄화수소 기체 흐름 속도에 기초하여 조절되어, 첫번째 혼합영역에서 배출되는 첫번째의 인 운반 탄화수소 스트림 내의 인 함유 물질의 미리 결정된 최소 농도를 제공한다.In another embodiment, the supply of phosphorus containing material is divided into a first feed delivered to the first mixing zone and a second feed delivered to a second mixing zone downstream of the first mixing zone with respect to the flow of hydrocarbon gas to the reactor. . The flow rate of hydrocarbon gas entering the first mixing zone is measured. The first feed of phosphorus containing material is introduced into the hydrocarbon gas in the first mixing zone to feed the first phosphorus carrier hydrocarbon stream. The rate at which the first feed of phosphorus containing material is introduced into the first mixing zone is adjusted based on the measured hydrocarbon gas flow rate to provide a predetermined minimum concentration of phosphorus containing material in the first phosphorus carrier hydrocarbon stream exiting the first mixing zone. do.

인 함유 물질과 첫번째의 인 운반 탄화수소 스트림을 포함한 다른 스트림의 두번째 공급은 두번째 혼합영역으로 도입되어 조절된 인 운반 스트림을 생성한다. 인 함유 물질의 두번째 혼합영역 내로의 두번째 공급의 도입 속도는 조절되어 촉매 베드로 들어가는 반응기 공급 기체 내의 인의 목표 농도를 제공할 수 있는 탄화수소 대 인 함유 화합물의 비율을 갖는 미리 결정된 농도에 해당하는 조절된 인 운반 탄화수소 스트림내의 인 함유 물질의 총 농도를 제공한다.A second feed of phosphorus containing material and another stream, including the first phosphorus carrier hydrocarbon stream, is introduced into the second mixing zone to produce a regulated phosphorus carrier stream. The rate of introduction of the second feed into the second mixing zone of the phosphorus containing material is controlled to correspond to a predetermined concentration having a hydrocarbon to phosphorus containing compound ratio which can be adjusted to provide a target concentration of phosphorus in the reactor feed gas entering the catalyst bed. The total concentration of phosphorus containing material in the carrier hydrocarbon stream.

첫번째의 인 운반 탄화수소 스트림은 바람직하게는 두번째 혼합영역으로 도입된 인 함유 물질과 혼합된다. 보다 바람직하게는, 첫번째 인 운반 탄화수소 스트림은 산소 포함 기체와 혼합되어 미리 조절된 반응기 공급 기체를 가지고 조절된 반응기 공급 스트림을 생성하기 위하여 두번째 혼합영역 내로 도입되는 인 함유 물질과 혼합되어 미리 조절된 반응기 공급 기체를 생성한다.The first phosphorus carrier hydrocarbon stream is preferably mixed with the phosphorus containing material introduced into the second mixing zone. More preferably, the first phosphorus carrier hydrocarbon stream is mixed with an oxygen containing gas to produce a regulated reactor feed stream with a preconditioned reactor feed gas to mix with a phosphorous containing material introduced into the second mixing zone to precondition the reactor. Generate feed gas.

또다른 구체예에서, 직쇄상의 탄소원자가 적어도 4개인 탄화수소를 산소분자와 반응시켜 무수 말레산을 제조하기 위한 복수의 촉매적 반응기들의 작동과, 탄화수소의 무수 말레산으로의 촉매적 산화를 위한 바나듐-인-산소 촉매를 포함하는 활성 부위를 가진 고정된 촉매 베드를 포함하는 각 반응기들을 포함하는 방법은 인 함유 물질의 반응기 내로의 연속적인 또는 간헐적인 도입을 조절하기 위한 것이다. 탄화수소를 포함하는 공급 스트림의 흐름 속도가 측정된다. 탄화수소 공급 스트림 내로 도입되어질 인 함유 물질의 제 1의 첨가속도를 계산한다. 인 함유 물질의 탄화수소 공급 스트림 내로의 도입은 계산된 제 1의 첨가속도에 따라 조절된다. 제 1의 첨가속도는 측정된 탄화수소 공급 스트림의 흐름 속도의 함수로서 인 함유 물질의 미리 결정된 최소 첨가속도에 해당한다. 인 함유 물질은 첫번째의 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공하기 위하여 첫번째 혼합영역 내에서 탄화수소 공급 스트림 내로 도입된다. 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 첫번째 도관을 통과하여 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림이 일련의 두번째 도관들을 통과하여 일련의 두번째 혼합영역들로 이동하는 복수의 두번째 탄화수소 공급 스트림들로 나누어지는 분지관으로 가게 된다.In another embodiment, the operation of a plurality of catalytic reactors to produce maleic anhydride by reacting a hydrocarbon having at least four linear carbon atoms with oxygen molecules and vanadium for catalytic oxidation of the hydrocarbon to maleic anhydride. The method comprising each reactor comprising a fixed catalyst bed with an active site comprising an phosphorus-oxygen catalyst is for controlling the continuous or intermittent introduction of phosphorus containing material into the reactor. The flow rate of the feed stream comprising hydrocarbons is measured. The first rate of addition of the phosphorus containing material to be introduced into the hydrocarbon feed stream is calculated. The introduction of the phosphorus containing material into the hydrocarbon feed stream is controlled according to the calculated first addition rate. The first addition rate corresponds to a predetermined minimum addition rate of phosphorus containing material as a function of the flow rate of the hydrocarbon feed stream measured. Phosphorus containing material is introduced into the hydrocarbon feed stream in the first mixing zone to provide the first phosphorus transport hydrocarbon feed stream. The first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is passed through a first conduit to a branch pipe where the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is divided into a plurality of second hydrocarbon feed streams passing through a series of second conduits to a series of second mixing zones. .

각 두번째 탄화수소 공급 스트림 내로 임의적으로 도입될 인 함유 물질의 제 2의 첨가속도를 계산한다. 인 함유 물질의 각 두번째 탄화수소 공급 스트림 내로의 도입은 각 해당하는 계산된 제 2의 첨가속도에 따라 조절된다. 각 두번째 탄화수소 공급 스트림 내로 도입되는 인 함유 물질의 제 2의 첨가속도는 각각의 다른 두번째 탄화수소 공급 스트림들 내로 도입되는 인 함유 물질의 제 2의 첨가속도에 독립적이다. 탄화수소 공급 스트림의 측정된 흐름 속도의 함수로서 각 두번째의 탄화수소 공급 스트림에 대한 제 2의 첨가속도를 계산하고, 이는 두번째 반응기 공급 스트림 내에 포함된 첫번째 혼합영역내에 미리 도입된 인 함유 물질의 부분을 고려하여 감소되어져 두번째 반응기 공급 스트림이 도입되어질 반응기에 대한 인 함유 물질의 최종 목표 첨가속도에 해당한다. 인 함유 물질은 복수의 두번째의 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공하기 위하여 각 두번째 혼합영역에서 임의적으로 각 두번째 탄화수소 공급 스트림 내로 도입되어진다. 각 두번째의 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 별개의 촉매 반응기들로 도입되어지는 복수의 두번째 반응기 공급 스트림들을 생성하기 위하여 산소 혼합영역 내에서 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 혼합되어진다. 첫번째의 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 첫번째 혼합영역과 분지관 사이에서의 체류시간, 분지관과 두번째 혼합영역 사이에서의 두번째 탄화수소 공급 스트림의 체류시간, 및 두번째 혼합영역과 산소 혼합영역 사이에서의 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 체류시간의 합은 1초를 넘는다. 탄화수소는 각 촉매 반응기에서 산소분자와 반응하여 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물을 생성한다.A second rate of addition of the phosphorus containing material to be optionally introduced into each second hydrocarbon feed stream is calculated. The introduction of the phosphorus containing material into each second hydrocarbon feed stream is controlled in accordance with the respective calculated second addition rate. The second rate of addition of phosphorus containing material introduced into each second hydrocarbon feed stream is independent of the second rate of addition of phosphorus containing material introduced into each other second hydrocarbon feed stream. The second addition rate is calculated for each second hydrocarbon feed stream as a function of the measured flow rate of the hydrocarbon feed stream, taking into account the portion of phosphorus-containing material previously introduced into the first mixing zone contained in the second reactor feed stream. And the final target feed rate of phosphorus containing material to the reactor into which the second reactor feed stream is to be introduced. Phosphorus containing material is optionally introduced into each second hydrocarbon feed stream in each second mixing zone to provide a plurality of second phosphorus carrier hydrocarbon feed streams. Each second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is mixed with an oxygen molecule or gas containing oxygen molecules in an oxygen mixing zone to produce a plurality of second reactor feed streams that are introduced into separate catalytic reactors. Residence time between the first mixing zone and the branch pipe of the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream, residence time of the second hydrocarbon feed stream between the branch pipe and the second mixing zone, and second phosphorus between the second mixing zone and the oxygen mixing zone. The sum of residence times of the carrier hydrocarbon feed stream is greater than 1 second. Hydrocarbons react with oxygen molecules in each catalytic reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride.

또다른 구체예에서, 탄화수소를 포함하는 공급 스트림의 흐름 속도를 측정한다. 탄화수소 공급 스트림 내로 도입되어질 인 함유 물질의 제 1의 첨가속도를 계산한다. 인 함유 물질의 탄화수소 공급 스트림 내로의 도입은 계산된 제 1의 첨가속도에 따라 조절된다. 제 1의 첨가속도는 탄화수소 공급 스트림의 측정된 흐름속도의 함수로서 계산되어지며, 인 함유 물질의 미리 결정된 최소 첨가속도에 해당한다. 인 함유 물질은 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 공급하기 위해 첫번째 혼합영역에서 탄화수소 공급 스트림 내로 도입된다. 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 첫번째 도관을 통과하여 두번째 혼합영역으로 이동된다.In another embodiment, the flow rate of the feed stream comprising hydrocarbons is measured. The first rate of addition of the phosphorus containing material to be introduced into the hydrocarbon feed stream is calculated. The introduction of the phosphorus containing material into the hydrocarbon feed stream is controlled according to the calculated first addition rate. The first addition rate is calculated as a function of the measured flow rate of the hydrocarbon feed stream and corresponds to a predetermined minimum addition rate of the phosphorus containing material. Phosphorus containing material is introduced into the hydrocarbon feed stream in the first mixing zone to feed the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. The first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream passes through the first conduit to the second mixing zone.

임의적으로 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림 내로 도입되어질 인 함유 물질의 제 2의 첨가속도를 계산한다. 인 함유 물질의 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림 내로의 도입은 계산된 첨가속도에 따라 조절된다. 제 2의 첨가속도는 측정된 탄화수소 공급 스트림의 흐름 속도의 함수로서 계산되어지며, 이는 첫번째 혼합영역에 미리 도입된 인 함유 물질을 고려하여 감소됨에 따라 반응기에 대한 인 함유 물질의 최종 목표 첨가속도에 해당한다. 인 함유 물질은 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공하기 위하여 두번째 혼합영역에서 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림 내로 도입된다. 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 산소 혼합영역에서 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 함께 조합되어 반응기 공급 스트림을 형성한다. 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 첫번째 혼합영역과 두번째 혼합영역 사이에서의 체류시간과 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 두번째 혼합영역과 산소 혼합영역 사이에서의 체류시간의 합은 1초를 초과한다. 탄화수소는 반응기 내에서 산소분자와 반응하여 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물을 생성한다.Optionally, a second rate of addition of the phosphorus containing material to be introduced into the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is calculated. The introduction of the phosphorus containing material into the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is controlled in accordance with the calculated addition rate. The second rate of addition is calculated as a function of the measured flow rate of the hydrocarbon feed stream, which is reduced to take into account the phosphorus-containing material pre-introduced in the first mixing zone to the final target rate of phosphorus-containing material to the reactor. Corresponding. The phosphorus containing material is introduced into the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream in the second mixing zone to provide a second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. The second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is combined with an oxygen molecule or gas containing oxygen molecules in an oxygen mixing zone to form a reactor feed stream. The sum of the residence time between the first and second mixing zones of the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream and the residence time between the second and oxygen mixing zones of the second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is greater than 1 second. Hydrocarbons react with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride.

도 3에 대하여 상기 설명된 각 구체예들은 도 2에 대해 설명된 것과 같은 방식으로 첫번째 혼합영역과 전환된 혼합영역들 사이의 한 지점 또는 지점들에서 하나 이상의 기체/액체 접촉 영역들을 더 포함하기 위하여 변형될 수 있다.Each embodiment described above with respect to FIG. 3 further includes one or more gas / liquid contacting zones at one point or points between the first mixing zone and the switched mixing zones in the same manner as described with respect to FIG. 2. It can be modified.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 촉매 반응기들은 광범위하게는 직쇄상의 탄소원자가 적어도 4개인 탄화수소를 무수 말레산으로 전환시키는데 사용될 수 있는 어떤 반응기도 포함한다. 일반적으로 반응기는 냉각 열 전달 매질(heat transfer medium-cooled) 고정된 튜브형 반응기가 양호하다. 이러한 반응기들의 상세한 작동은 본 기술분야의 당업자들에게 잘 알려져 있다. 이러한 반응기들의 튜브들은 철, 스텐레스강, 탄소강, 니켈, 바이코르(Vycor)와 같은 유리 등으로 구성될 수 있다. 튜브들의 지름은 약 0.635㎝(0.25in)~약 3.81㎝(1.50in), 그리고 길이는 약 15.24(6 in)~약 609.60㎝(20ft)의 범위에서 다를 수 있다. 산화 반응은 고온 발열이며, 일단 반응이 진행되면 바람직한 반응영역 온도를 유지하기 위하여 열전달 매질이 반응 영역으로부터 열을 전달하여 제거하는 것이 요구된다. 적합한 열 전달 매질은 본 기술분야의 당업자들에게 잘 알려져 있으며, 일반적으로 이들은 공정 온도에서 액체 상태로 존재하고 상대적으로 높은 열 전도율을 갖는다. 유용한 매질의 예들은 다양한 열 전달 오일, 용융 황, 수은, 용융 납과 알칼리 금속의 질산염, 아질산염과 같은 염류를 포함하며, 이러한 염류들은 높은 끓는점을 가지므로 바람직하다. 특히 바람직한 열 전달 매질은 질산칼륨, 질산나트륨 및 아질산나트륨의 공융 혼합물로, 이는 바람직한 높은 끓는점을 가질 뿐 아니라 충분히 낮은 어는점을 가져 반응 영역이 작동하지 않는 기간동안에도 액상으로 존재하게 된다. 추가적인 온도 조절 방법은 반응 영역을 둘러싸고 있는 금속이 온도 조절체로서 작용하는 금속 블록 반응기 또는 통상적인 열 교환기를 사용하는 것이다.Catalytic reactors that can be used according to the invention broadly include any reactor that can be used to convert hydrocarbons having at least four straight-chain carbon atoms to maleic anhydride. In general, the reactor is preferably a tubular reactor in which a heat transfer medium-cooled is fixed. The detailed operation of such reactors is well known to those skilled in the art. The tubes of these reactors may be composed of iron, stainless steel, carbon steel, nickel, glass such as Vycor, and the like. The diameter of the tubes may vary from about 0.635 cm (0.25 in) to about 3.81 cm (1.50 in), and the length may range from about 15.24 (6 in) to about 609.60 cm (20 ft). The oxidation reaction is a high temperature exotherm, and once the reaction proceeds, the heat transfer medium is required to remove heat by transferring heat from the reaction zone to maintain the desired reaction zone temperature. Suitable heat transfer media are well known to those skilled in the art, and in general they are present in the liquid state at the process temperature and have a relatively high thermal conductivity. Examples of useful media include various heat transfer oils, molten sulfur, mercury, salts of molten lead and alkali metal nitrates, nitrites, which salts are preferred because they have a high boiling point. A particularly preferred heat transfer medium is a eutectic mixture of potassium nitrate, sodium nitrate and sodium nitrite, which not only has a desirable high boiling point, but also has a sufficiently low freezing point to remain in the liquid phase even during periods of inactivity of the reaction zone. An additional method of temperature control is to use a metal block reactor or a conventional heat exchanger in which the metal surrounding the reaction zone acts as a temperature regulator.

일반적으로, 본 발명에 따른 작동들은 직쇄상의 탄소원자가 적어도 4개인 탄화수소와 공기와 같이 산소분자 함유 기체(산소분자 포함)의 혼합물을 촉매로 채워진 냉각 열 전달 매질 반응 영역에 충진시키고, 탄화수소-산소분자를 포함한 기체 혼합물과 촉매를 접촉시켜 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물 기체를 생성하는 것을 포함한다.In general, the operations according to the present invention charge a mixture of oxygen molecule containing gases (including oxygen molecules), such as air, with hydrocarbons having at least four straight-chain carbon atoms, into a catalyst-cooled cooling heat transfer medium reaction zone, and hydrocarbon-oxygen Contacting the catalyst with a gas mixture comprising molecules to produce a reaction product gas comprising maleic anhydride.

반응 온도는 전형적으로 약 300℃~약 600℃, 바람직하게는 약 325℃~약 500℃에서 유지된다. 반응기의 온도는 어느정도까지는 예로서 반응기 유형과 반응기 공급 스트림에 존재하는 탄화수소와 인 함유 물질의 농도에 의존된다. 반응기에 사용되는 냉각조는 일반적으로 반응온도를 바람직한 범위 내에서 유지하기에 충분한 낮은 온도로 유지시킨다.The reaction temperature is typically maintained at about 300 ° C to about 600 ° C, preferably about 325 ° C to about 500 ° C. The temperature of the reactor to some extent depends, for example, on the reactor type and the concentration of hydrocarbon and phosphorus containing materials present in the reactor feed stream. The cooling bath used in the reactor is generally kept at a low temperature sufficient to keep the reaction temperature within the desired range.

반응 압력은 엄밀하게 중요하지는 않다. 반응은 대기압, 대기압 이상 또는 대기압 이하의 압력에서 수행될 수 있다. 그러나, 실용적으로는 대개 대기압 또는 대기압 부근에서 반응을 수행하는 것이 바람직하다. 전형적으로 압력은 약 14.7psig~약 50.0psig이며, 보다 바람직하게는 약 16.0psig~약 30.0psig, 보다 더 바람직하게는 약 18.0psig~약 28.0psig이 편의에 따라 사용될 수 있다. 배출 압력은 반응기로부터 양성적인(positive) 흐름이 보장되도록 최소한 상압보다는 약간 더 높을 것이다. 불활성 기체들의 압력은 반응기를 통한 압력 강하를 극복할 정도로 충분히 높아야만 한다.The reaction pressure is not strictly important. The reaction can be carried out at atmospheric pressure, above atmospheric pressure or below atmospheric pressure. In practice, however, it is usually desirable to carry out the reaction at or near atmospheric. Typically the pressure is about 14.7 psig to about 50.0 psig, more preferably about 16.0 psig to about 30.0 psig, even more preferably about 18.0 psig to about 28.0 psig can be used as convenient. The discharge pressure will be at least slightly higher than normal pressure to ensure positive flow from the reactor. The pressure of the inert gases must be high enough to overcome the pressure drop through the reactor.

반응기 공급 스트림의 탄화수소 농도는 전형적으로 약 1몰%~약 10몰%이며, 바람직하게는 약 1.5몰%~약 5몰%이다.The hydrocarbon concentration of the reactor feed stream is typically from about 1 mol% to about 10 mol%, preferably from about 1.5 mol% to about 5 mol%.

탄화수소와 혼합되는 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체의 온도는 일반적으로 적어도 약 120℃이며, 바람직하게는 약 120℃~약 200℃의 범위이며, 보다 바람직하게는 약 130℃~약 180℃이며, 또한 보다 바람직하게는 약 140~약 160℃의 범위이다.The temperature of the oxygen molecule or the gas containing the oxygen molecule mixed with the hydrocarbon is generally at least about 120 ° C, preferably in the range of about 120 ° C to about 200 ° C, and more preferably about 130 ° C to about 180 ° C. More preferably, it is the range of about 140-about 160 degreeC.

공정에 대한 시간당 기체 공간속도("GHSV")는 전형적으로 약 100/시간~약 4000/시간, 바람직하게는 약 1000/시간~약 3000/시간, 그리고 보다 바람직하게는 약 1700/시간~약 2500/시간의 범위이다.The hourly gas space velocity (“GHSV”) for the process is typically about 100 / hour to about 4000 / hour, preferably about 1000 / hour to about 3000 / hour, and more preferably about 1700 / hour to about 2500 Range of hours.

본 발명의 사용에 적합한 촉매들은 본 기술분야에서 잘 알려진 것들이며, 일반적으로 직쇄상의 탄소원자가 적어도 4개인 탄화수소의 증기상 부분산화조건하에서 무수 말레산으로 촉매화할 수 있는 물질들이다. 유용한 촉매들의 예들은 미국특허 제 5,137,860호에 개시되고 특허청구된 방법에 따라 활성화된, 헌츠만 코포레이션(Huntsman Corporation)에서 상표명 E326으로 판매하고 있는 바나듐-인-산화물 촉매; 미국특허 제 4,632,915호 또는 제 4,670,415호에 개시되고 특허청구되었으며 헌츠만 코포레이션에서 상표명 E307로 판매하고 있는 바나듐-인-산화물 촉매; 및 공기 소성되고 질소와 스팀하에서 활성화되는 헌츠만 코포레이션에서 상표명 E326으로 판매하고 있는 변형된 바나듐-인-산화물 촉매; Andrews 등, 미국특허 5,275,996; Mitchell 등, 미국특허 5,641,722; 및 Mitchell 등, 미국특허 5,773,382에 개시된 촉매들(특히 헌츠만 코포레이션에서 상표명 E400으로 판매하고 있는 촉매들);과 1995.2.10일에 출원된 미국특허출원 제 08/538,005와; 1997.8.12일에 출원된 미국특허출원 제 08/909,638에 개시된 촉매들을 포함한다(특히 헌츠만 코포레이션에서 상표명 E358로 판매하고 있는 촉매들). 그러나 이러한 예들은 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니며, 본 발명의 실시를 설명하고 안내하기 위한 목적이라는 것을 이해해야 한다. 이들 촉매들에서 바나듐 대 인의 원자비는 약 0.5:1~약 1.25:1의 범위가 적합할 수 있으며, 바람직하게는 약 0.95:1~약 1.2:1의 범위인 것이 적합하다. 이러한 촉매들 중, 바람직하게 촉매는 헌츠만 코포레이션에서 상표명 E400 및 E358으로 판매하고 있는 촉매들을 포함한다.Catalysts suitable for use in the present invention are those well known in the art, and are generally materials capable of catalyzing maleic anhydride under vapor phase partial oxidation conditions of hydrocarbons having at least four linear carbon atoms. Examples of useful catalysts include vanadium-phosphor-oxide catalysts sold under the trade name E326 by Huntsman Corporation, activated according to the methods disclosed and claimed in US Pat. No. 5,137,860; Vanadium-phosphorus-oxide catalysts disclosed in US Pat. No. 4,632,915 or 4,670,415 and sold under the trade name E307 at Huntsman Corporation; And a modified vanadium-phosphorus-oxide catalyst sold under the trade name E326 by Huntsman Corporation, which is air fired and activated under nitrogen and steam; Andrews et al., US Pat. No. 5,275,996; Mitchell et al., US Pat. No. 5,641,722; And catalysts disclosed in US Pat. No. 5,773,382 (particularly those sold under the trade name E400 at Huntsman Corporation) and US patent application Ser. No. 08 / 538,005 filed on Feb. 20, 1995; Catalysts disclosed in US patent application Ser. No. 08 / 909,638, filed on Aug. 1997, in particular those sold under the trade name E358 at Huntsman Corporation. However, it is to be understood that these examples are not intended to limit the invention, but are for the purpose of illustrating and guiding the practice of the invention. The atomic ratio of vanadium to phosphorus in these catalysts may range from about 0.5: 1 to about 1.25: 1, preferably from about 0.95: 1 to about 1.2: 1. Among these catalysts, preferably the catalysts include those sold under the trade names E400 and E358 at Huntsman Corporation.

본 발명의 방법에서, 촉매는 하나 이상의 고정된 베드에 사용될 수 있다. 이러한 고정된 베드의 크기 및 형태는 매우 중요하지는 않다. 예로서, 촉매는 고체 또는 속이 빈 원통형일 수 있으며, 또는 다른 적합한 형태일 수 있다.In the process of the invention, the catalyst can be used in one or more fixed beds. The size and shape of this fixed bed is not very important. By way of example, the catalyst may be a solid or hollow cylinder, or may be in another suitable form.

본 발명의 사용에 적합한 인 함유물질들은 본 기술분야에서 잘 알려진 것들이며, 일반적으로 반응기 공급 스트림내에 포함될 때 촉매활성의 조절 및/또는 촉매의 선택성을 개선할 수 있는 물질들이다. 유용한 촉매들의 비제한적인 예들이 미 국특허 제 4,701,433호에 개시되어 있으나, 이들 또한 본 발명의 실시를 설명하고 안내하기위한 목적이지 제한하기 위한 것은 아니다.Phosphorus-containing materials suitable for use in the present invention are those well known in the art and are generally materials that can improve the control of catalytic activity and / or selectivity of the catalyst when included in the reactor feed stream. Non-limiting examples of useful catalysts are disclosed in US Pat. No. 4,701,433, but these are also for the purpose of describing and guiding the practice of the present invention, but not for limitation.

이러한 인 함유 물질들 중, 본 발명에 따른 용도에 바람직한 것들은 오르토포스폰산(orthophosphonic acid)의 알킬 에스테르 또는 오르토포스폰산 유도체의 알킬 에스테르를 포함한다. 바람직하게, 인 함유 물질은 다음의 구조를 갖는 오르토포스폰산의 알킬에스테르:Among such phosphorus-containing materials, preferred for use according to the present invention include alkyl esters of orthophosphonic acid or alkyl esters of orthophosphonic acid derivatives. Preferably, the phosphorus containing material is an alkylester of orthophosphonic acid having the structure:

(RO)3P=O (I)(RO) 3 P = O (I)

또는 다음의 구조를 갖는 오르토포스폰산 유도체의 알킬 에스테르를 포함하며,Or an alkyl ester of an orthophosphonic acid derivative having the structure

(RO)3P (II)(RO) 3 P (II)

여기에서, R은 수소 또는 C1~C4의 알킬, 적어도 하나의 R은 C1~C4의 R이다. 보다 바람직하게는, 인 함유 물질은 트리알킬 포스페이트 및 트리알킬 포스파이트류를 포함하는 군으로부터 선택되는 화합물을 포함한다. 보다 바람직하게는, 인 함유 물질은 트리메틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트, 트리메틸 포스파이트 및 트리에틸 포스파이트를 포함하는 군으로부터 선택되는 화합물을 포함한다. 보다 바람직하게는, 인 함유 물질은 트리메틸 포스페이트이다.Wherein R is hydrogen or alkyl of C 1 -C 4 , at least one R is R of C 1 -C 4 . More preferably, the phosphorus containing material comprises a compound selected from the group comprising trialkyl phosphates and trialkyl phosphites. More preferably, the phosphorus containing material comprises a compound selected from the group comprising trimethyl phosphate, triethyl phosphate, trimethyl phosphite and triethyl phosphite. More preferably, the phosphorus containing material is trimethyl phosphate.

반응기 공급 스트림내의 인 함유 물질 농도는 바람직하게는 적어도 약 1ppmw, 바람직하게는 약 1ppmw~약 20ppmw, 보다 바람직하게는 약 4ppmw~약 17ppmw, 그리고 보다 더 바람직하게는, 약 7ppmw~약 14ppmw 사이이다. 인 함유 물질의 도입 은 연속적 또는 간헐적일 수 있으며, 바람직하게는 연속적이다. 인 함유 물질이 촉매 반응기 내로 도입되는 속도는 일반적으로 약 0.005g/총 베드 촉매kg/일~5g/총 베드 촉매kg/일의 범위이다.The phosphorus containing material concentration in the reactor feed stream is preferably at least about 1 ppmw, preferably between about 1 ppmw and about 20 ppmw, more preferably between about 4 ppmw and about 17 ppmw, and even more preferably between about 7 ppmw and about 14 ppmw. Introduction of the phosphorus containing material may be continuous or intermittent, preferably continuous. The rate at which phosphorus containing material is introduced into the catalytic reactor generally ranges from about 0.005 g / kg total bed catalyst / day to 5 g / kg total bed catalyst / day.

탄소수 4~10개를 가지는 탄화수소의 대부분이 본 발명의 방법에서 무수 말레산으로 전환될 수 있다. 직쇄상의 탄소원자가 적어도 4개인 탄화수소가 요구될 뿐이다. 예로서, 포화 탄화수소 n-부탄은 적합하나, 이소부탄(2-메틸 프로판)은 공정중에 존재해도 해를 미치지는 않으나, 무수 말레산으로의 전환에 적합하지 않다. n-부탄 뿐 아니라, 다른 적합한 포화된 탄화수소들은 직쇄상의 탄소원자가 적어도 4개인 탄화수소 사슬이 포화된 탄화수소 분자내에 존재하는 한, n-부탄과 또는 n-부탄 없이 펜탄류, 헥산류, 헵탄류, 옥탄류, 노난류, 데칸류 및 이들의 어떤 혼합물을 포함한다.Most of the hydrocarbons having 4 to 10 carbon atoms can be converted to maleic anhydride in the process of the present invention. Only hydrocarbons having at least four linear carbon atoms are required. As an example, saturated hydrocarbon n-butane is suitable, but isobutane (2-methyl propane), although present in the process, does no harm, but is not suitable for conversion to maleic anhydride. In addition to n-butane, other suitable saturated hydrocarbons may be pentanes, hexanes, heptanes, n-butanes or no n-butanes, as long as they are present in saturated hydrocarbon molecules with at least four straight chain carbon atoms. Octanes, nonanes, decanes, and any mixture thereof.

불포화된 탄화수소들 또한 본 발명의 방법에 따른 무수 말레산으로의 전환에 적합하다. 적합한 불포화된 탄화수소들은 직쇄상의 탄소원자가 적어도 4개인 탄화수소 사슬이 분자내에 존재하는 조건이 만족되는 한, 부텐류(1-부텐 및 2-부텐), 1,3-부타디엔, 펜텐류, 헥센류, 헵텐류, 옥텐류, 노넨류, 데켄류 및 이들의 어떤 혼합물들을 포함한다.Unsaturated hydrocarbons are also suitable for conversion to maleic anhydride according to the process of the invention. Suitable unsaturated hydrocarbons include butenes (1-butene and 2-butene), 1,3-butadiene, pentene, hexene, as long as the conditions exist in the molecule of a hydrocarbon chain having at least four linear carbon atoms Heptenes, octenes, nonenes, dekenes, and certain mixtures thereof.

시클로펜탄 및 시클로펜텐과 같은 고리 화합물들 또한 무수 말레산으로 전환시키기 위한 공급 물질로서 적합하다.Ring compounds such as cyclopentane and cyclopentene are also suitable as feed materials for conversion to maleic anhydride.

상기 언급된 공급원료들 중, n-부탄이 바람직한 포화 탄화수소이며, 부텐류가 바람직한 불포화된 탄화수소이며, n-부탄과 함께 사용되는 것이 보다 바람직하 다. 상기 언급된 공급원료들은 반드시 순수한 물질일 필요는 없으며, 공업용 등급의 탄화수소일 수 있다.Of the aforementioned feedstocks, n-butane is the preferred saturated hydrocarbon, butenes are the preferred unsaturated hydrocarbons, and more preferably used with n-butane. The above mentioned feedstocks need not necessarily be pure materials but can be industrial grade hydrocarbons.

공급원료가 4개 이상의 탄소를 포함하는 탄화수소인 경우 소량의 무수 메틸 말레산이 생성될 수 있으나, 상기 언급된 적합한 공급원료들의 산화로부터 얻어지는 주요 생성물은 무수 말레산이다. 본 발명의 방법에 따라 제조된 무수 말레산은 본 기술분야의 당업자에게 알려진 어떤 방법으로써 회수될 수 있다. 예로서, 무수 말레산은 직접 농축에 의해 또는 무수물의 계속된 분리 또는 정화와 함께 적합한 매질내에서 흡착에 의해 회수될 수 있다.Small amounts of methyl maleic anhydride may be produced if the feedstock is a hydrocarbon comprising more than 4 carbons, but the main product resulting from the oxidation of suitable feedstocks mentioned above is maleic anhydride. Maleic anhydride prepared according to the process of the invention can be recovered by any method known to those skilled in the art. As an example, maleic anhydride may be recovered by direct concentration or by adsorption in a suitable medium with continued separation or purification of the anhydride.

반응기로 공급되는 탄화수소의 전환의 전형적인 평균값은 최소 약 60%이며, 바람직하게는 약 60%~약 90%이며, 보다 바람직하게는 약 70%~약 85%이고, 보다 바람직하게는 약 80%~약 85%이다.Typical average values of the conversion of hydrocarbons to the reactor are at least about 60%, preferably about 60% to about 90%, more preferably about 70% to about 85%, more preferably about 80% to About 85%.

생성된 최초 무수 말레산의 수율에 대한 전형적인 평균값은 최소 약 40몰%이며, 바람직하게는 최소 약 45몰%이고, 보다 바람직하게는 최소 약 47몰%이다.Typical average values for the yield of the first maleic anhydride produced are at least about 40 mole percent, preferably at least about 45 mole percent, and more preferably at least about 47 mole percent.

일반적으로, 개선된 방법은 약 0.25%/월 미만의 평균 수율감소율을 나타내며, 바람직하게는 약 0.15% 미만, 그리고 보다 바람직하게는 약 0.125% 미만의 평균 수율감소율을 나타낸다.In general, the improved method exhibits an average yield reduction of less than about 0.25% / month, preferably less than about 0.15%, and more preferably less than about 0.125%.

본 발명은 다음 실시예에 의해 설명되며, 다음 실시예는 본 발명을 단지 설명하기 위한 목적으로 쓰였지, 본 발명의 범위 또는 실시방법을 제한하기 위한 것으로 여겨져서는 안된다.The invention is illustrated by the following examples, which are intended to illustrate the invention only, and are not to be considered as limiting the scope or practice of the invention.

실시예 1: 트리메틸 포스페이트 퇴적물의 감소Example 1 Reduction of Trimethyl Phosphate Deposits

공기중에 n-부탄을 포함하는 반응기 공급 스트림으로부터 무수 말레산을 제조하기 위해 다중 튜브형 고정 촉매 베드 반응기를 작동시켰다. 반응기 튜브들을 인-바나듐 촉매로 채웠다. 반응기를 다음 조건하에서 작동시켰다: 반응기의 공간속도를 약 1000/시간~약 3000/시간 사이로 유지하고, 반응기 공급 스트림 내의 n-부탄 농도는 1.5몰%~약 5.0몰%로 유지하였으며; 반응기 온도는 약 325℃~약 500℃로 유지시켰고; 반응기 압력은 약 18psig~약 28psig 사이로 유지하였다. 반응기 온도를 조절하기 위하여 액체 트리메틸 포스페이트를 반응기 공급 스트림을 형성하기 위해 n-부탄을 공기와 혼합하기 전에 3인치 n-부탄 공급라인 내로 주입하였다. 반응기 공급 스트림 내의 트리메틸 포스페이트 농도는 약 1ppmw~약 20ppmw 사이로 유지하였다. 반응기 내로 도입되기 전, n-부탄 공급라인 내 및 반응기 공급 스트림 내에서의 트리메틸 포스페이트의 총 체류시간은 1초 미만이었다.The multi-tubular fixed catalyst bed reactor was operated to produce maleic anhydride from a reactor feed stream comprising n-butane in air. The reactor tubes were filled with in-vanadium catalyst. The reactor was operated under the following conditions: The space velocity of the reactor was from about 1000 / hour to about 3000 / hour. N-butane concentration in the reactor feed stream was maintained at 1.5 mol% to about 5.0 mol%; Reactor temperature was maintained between about 325 ° C. and about 500 ° C .; Reactor pressure was maintained between about 18 psig and about 28 psig. Liquid trimethyl phosphate was injected into the 3 inch n-butane feed line before mixing the n-butane with air to form the reactor feed stream to control the reactor temperature. Trimethyl phosphate concentration in the reactor feed stream was maintained between about 1 ppmw and about 20 ppmw. Prior to introduction into the reactor, the total residence time of trimethyl phosphate in the n-butane feed line and in the reactor feed stream was less than 1 second.

24달동안 작동시킨 후, 반응기를 정지시켰다. 반응기를 눈으로 관찰한 결과 반응기 유입구 헤드 및 배관에 트리메틸 포스페이트 또는 트리메틸 포스페이트 분해산물들이 매우 두껍게 퇴적된 것을 알았다. 반응기를 상기 설명한 것과 실질적으로 같은 조건에서 다시 추가의 9달동안 가동시켰다. 9달 말에, 반응기를 정지시키고, 청소 후, 인-바나듐 촉매로 재충진시켰다.After 24 months of operation, the reactor was shut down. Observation of the reactor visually revealed very thick deposits of trimethyl phosphate or trimethyl phosphate degradation products in the reactor inlet head and piping. The reactor was run for another nine months again at substantially the same conditions as described above. At the end of nine months, the reactor was stopped, cleaned and refilled with a phosphorus-vanadium catalyst.

재충진된 반응기를 상기 설명한 것과 실질적으로 동일한 조건하에서 추가의 18달동안 가동시켰다. 18달 말에, 반응기를 정지시켰다. 반응기를 눈으로 관찰한 결과 반응기 유입 헤드, 배관 및 파열판 하우징 상에 비교적 덜 두꺼운 트리메틸 포스페이트 또는 트리메틸 포스페이트 분해산물이 퇴적된 것을 알았다. 반응기를 다시 가동시켰다.The refilled reactor was run for an additional 18 months under substantially the same conditions as described above. At the end of 18 months, the reactor was stopped. Visual observation of the reactor revealed relatively less thick trimethyl phosphate or trimethyl phosphate degradation products deposited on the reactor inlet head, tubing and rupture plate housing. The reactor was run again.

약 2달 후, 반응기에 트리메틸 포스페이트를 도입하는데 사용된 방법을 변형시켰다. 트리메틸 포스페이트를 n-부탄 공급라인으로 추가하기 위한 주입구를 보다 상류로 이동시켜서 첫번째 양의 트리메틸 포스페이트가 내부 부탄 필터를 통과하도록 하였다. 이러한 배열은 증기화되지 않은 트리메틸 포스페이트 방울들의 충돌을 위한 표면적을 증가시키므로써, 트리메틸 포스페이트 증기화 수단으로써 가동되었다. 트리메틸 포스페이트를 1/2 인치의 튜브로 용접된 소결된 금속 팁을 통하여 도입시키고 1인치 볼 밸브와 부탄 흐름을 끊지 않으면서 제거 및 삽입을 위해 설계된 포장마개(gland) 를 통하여 6인치의 부탄 공급라인 내로 삽입하였다. 반응기 내로 도입되는 반응기 공급 스트림의 트리메틸 포스페이트 농도를 더 조절하기 위하여 두번째(보다 적은) 양의 트리메틸 포스페이트를 부탄 필터의 하류에 도입하였다. 트리메틸 포스페이트 주입구를 보다 상류에 위치시키고 첫번째 양의 트리메틸 포스페이트를 부탄 필터를 통과하게 하여 반응기 내로의 도입 전에 공급라인들 내에 첫번째 트리메틸 포스페이트가 체류하는 시간을 약 8초~약 13초까지 증가시켰다.After about two months, the method used to introduce trimethyl phosphate into the reactor was modified. The inlet for adding trimethyl phosphate to the n-butane feed line was moved upstream to allow the first amount of trimethyl phosphate to pass through the internal butane filter. This arrangement was operated as a trimethyl phosphate vaporization means by increasing the surface area for the impact of the unvaporized trimethyl phosphate droplets. 6-inch butane feed line with trimethyl phosphate introduced through a sintered metal tip welded into a 1 / 2-inch tube and a gland designed for removal and insertion without interrupting the 1-inch ball valve and butane flow Inserted into A second (less) amount of trimethyl phosphate was introduced downstream of the butane filter to further control the trimethyl phosphate concentration of the reactor feed stream introduced into the reactor. The trimethyl phosphate inlet was placed more upstream and the first amount of trimethyl phosphate was passed through a butane filter to increase the time for which the first trimethyl phosphate stays in the feed lines before introduction into the reactor from about 8 seconds to about 13 seconds.

변형된 트리메틸 포스페이트 주입 시스템의 설치 후에, 상기에서 설명한 것과 실질적으로 동일한 조건에서 추가로 6달 동안 반응기를 가동시켰다. 6달 말에, 반응기를 정지시켰다. 반응기를 눈으로 관찰한 결과 반응기 유입구 헤드, 배관 및 파열판 하우징들이 실질적으로 건조하고 트리메틸 포스페이트 또는 트리메틸 포스페이트 부산물들이 존재하지 않았다는 것을 알았다. 실제로, 이전의 관찰에 비해 퇴적물들의 감소가 일어난 것으로 보였다.After installation of the modified trimethyl phosphate injection system, the reactor was run for an additional six months at substantially the same conditions as described above. At the end of 6 months, the reactor was shut down. Visual observation of the reactor revealed that the reactor inlet head, tubing and rupture plate housings were substantially dry and no trimethyl phosphate or trimethyl phosphate by-products were present. Indeed, a decrease in sediment appeared to have occurred compared to previous observations.

실시예 2: 트리메틸 포스페이트 퇴적물의 감소Example 2: Reduction of Trimethyl Phosphate Deposits

실시예 1의 반응기와 유사한 제 2의 다중 튜브 고정 촉매 베드 반응기를 깨끗이 하여 반응기 튜브들을 인-바나듐 촉매로 재충진시켰다. 반응기를 다시 가동시키기 전에, 트리메틸 포스페이트 주입 시스템을 실시예 1에서 제공된 것과 동일한 방법으로 변형시켰다. 그 후 반응기를 실시예 1에 개시된 조건들과 실질적으로 유사한 조건 하에서 18달 동안 가동시켰다. 18달 말에, 반응기를 정지시켰다. 반응기를 눈으로 관찰한 결과 반응기 유입구 헤드, 배관 및 파열판 하우징들이 실질적으로 건조하고 트리메틸 포스페이트 또는 트리메틸 포스페이트 부산물들이 존재하지 않았다는 것을 알았다.A second multi-tube fixed catalyst bed reactor similar to the reactor of Example 1 was cleaned and refilled with the in-vanadium catalyst. Prior to running the reactor again, the trimethyl phosphate injection system was modified in the same manner as provided in Example 1. The reactor was then run for 18 months under conditions substantially similar to those described in Example 1. At the end of 18 months, the reactor was stopped. Visual observation of the reactor revealed that the reactor inlet heads, tubing and rupture plate housings were substantially dry and no trimethyl phosphate or trimethyl phosphate by-products were present.

실시예 3: 공급 스트림 내의 트리메틸 포스페이트 농도 변화성의 감소Example 3: Reduction of Trimethyl Phosphate Concentration Variability in a Feed Stream

실시예 1의 반응기를 포함하는 시스템에서, 반응기 내로 도입되는 반응기 공급 스트림에서의 트리메틸 포스페이트 농도를 반응기 스트림과 트리메틸 포스페이트 공급 스트림의 총 유량의 온라인(on-line) 조정(monitoring)으로써 결정하고 측정된 유량값을 사용하여 질량수지 계산을 하였다. 반응기 공급 스트림 내 트리메틸 포스페이트의 농도는 약 1ppmw~약 20ppmw의 범위내에서 유지되었다. 실시예 1에 개시된 것과 같은 변형된 트리메틸 포스페이트 주입 시스템을 적용하기 전에, 트리메틸 포스페이트의 흐름을 공급 탱크로부터 n-부탄 공급라인 내로 조절하기 위하여 질소로 가압된 트리메틸 포스페이트 공급 탱크를 사용하였다. 변형된 트리메틸 포스페이트 주입 시스템을 도입한 후, 흐름의 조절을 위한 동력으로서 질소압을 사용하는 대신 계량펌프를 사용하여 트리메틸 포스페이트의 흐름을 공급 탱크로부터 n-부탄 공급라인 내로 조절하였다.In a system comprising the reactor of Example 1, the trimethyl phosphate concentration in the reactor feed stream introduced into the reactor was determined and measured by on-line monitoring of the total flow rate of the reactor stream and the trimethyl phosphate feed stream. Mass balance calculation was performed using the flow value. The concentration of trimethyl phosphate in the reactor feed stream was maintained in the range of about 1 ppmw to about 20 ppmw. Prior to applying a modified trimethyl phosphate injection system as described in Example 1, a trimethyl phosphate feed tank pressurized with nitrogen was used to regulate the flow of trimethyl phosphate from the feed tank into the n-butane feed line. After introducing the modified trimethyl phosphate injection system, the flow of trimethyl phosphate was regulated from the feed tank into the n-butane feedline using a metering pump instead of using nitrogen pressure as the power for control of the flow.

일반적으로, 측정되는 동안에는 반응기 공급 스트림 내의 트리메틸 포스페이트 농도의 표준편차는 계량펌프로 전환 후에 1.1ppm에서 0.3ppm으로 감소되었다. 질소로 가압된 공급 탱크를 사용할 때, 공급 탱크 내의 액상의 트리메틸 포스페이트 수준은 탱크로부터의 트리메틸 포스페이트 흐름에 영향을 미쳤다. 계량펌프로의 전환은 대개 이러한 변화 요인을 제거하였다.In general, during the measurement, the standard deviation of trimethyl phosphate concentration in the reactor feed stream was reduced from 1.1 ppm to 0.3 ppm after conversion to the metering pump. When using a feed tank pressurized with nitrogen, the trimethyl phosphate level in the liquid phase in the feed tank affected the flow of trimethyl phosphate from the tank. Switching to the metering pump usually eliminated this change.

도 4는 (1) 질소로 가압된 트리메틸 포스페이트 공급 탱크 및 (2) 계량펌프를 사용하여 첨가가 수행되는 반응기 공급 스트림 내의 트리메틸 포스페이트 농도의 표준편차를 설명하는 것이다. 도 4 상부의 톱날모양 선은 트리메틸 포스페이트 공급 탱크 내의 시간에 따른 트리메틸 포스페이트 농도를 나타내는 것이다. 도 4의 하단에 있는 선은 반응기 공급 스트림 내의 대응하는 트리메틸 포스페이트 농도의 변화를 나타내는 것이다. 이 선의 왼쪽 부분은 질소 가압된 트리메틸 포스페이트 공급 탱크를 사용하여 첨가가 수행되는 반응기 공급 스트림 내의 트리메틸 포스페이트 농도의 변화에 해당하는 것이다. 이 선의 오른쪽 부분은 계량펌프를 사용하여 첨가가 수행되는 반응기 공급 스트림 내의 트리메틸 포스페이트 농도의 변화에 해당하는 것이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 트리메틸 포스페이트 농도의 변화는 계량펌프로 전환된 후에 약 70%까지 감소되었다. 공급 스트림 내의 트리메틸 포스페이트 농도의 전체 평균은 두 첨가방법에서 실질적으로 동일하지만, 농도의 변화를 감소시키기 위하여 계량펌프를 사용하는 것이 다른 조작 변수들을 분석하고 제어하는 능력을 개선시켰다.FIG. 4 illustrates the standard deviation of trimethyl phosphate concentration in a reactor feed stream where addition is performed using (1) a pressurized trimethyl phosphate feed tank and (2) a metering pump. The saw blade line at the top of FIG. 4 shows the trimethyl phosphate concentration over time in the trimethyl phosphate feed tank. The line at the bottom of FIG. 4 shows the change in the corresponding trimethyl phosphate concentration in the reactor feed stream. The left part of this line corresponds to the change in trimethyl phosphate concentration in the reactor feed stream where addition is carried out using a nitrogen pressurized trimethyl phosphate feed tank. The right part of this line corresponds to the change in trimethyl phosphate concentration in the reactor feed stream where addition is carried out using a metering pump. As shown in FIG. 1, the change in trimethyl phosphate concentration was reduced by about 70% after conversion to the metering pump. The overall average of trimethyl phosphate concentrations in the feed stream is substantially the same for both addition methods, but using a metering pump to reduce the change in concentration improved the ability to analyze and control other operating variables.

따라서, 본 발명에 따라 제공되는 방법이 상기 설명된 본 발명의 목적 및 장점들을 완전히 만족시킬 수 있다는 것은 명백할 것이다. 본 발명은 이의 다양한 구체예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 대체방법, 변형 및 변화들이 가능하다는 것은 본 기술분야의 당업자들에게는 명백할 것이다. 본 출원에 기록된 모든 인용문헌들은 본 명세서에 참고문헌으로 포함되었다.Thus, it will be apparent that the method provided according to the invention can fully satisfy the objects and advantages of the invention described above. While the present invention has been described in connection with various embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited thereto, and that various alternatives, modifications, and variations are possible. All citations recorded in this application are incorporated herein by reference.

본 발명 또는 바람직한 구체예(들)의 성분을 도입할 때, 관사 "한(a)", "한(an)", "그(the)", 및 "상기(said)"는 하나 또는 그 이상의 성분들을 의미하기 위한 의도로 사용되었다. "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "갖는(having)"이라는 표현들은 포괄적이며, 열거된 성분들 외에 추가적인 다른 성분들이 있을 수 있다는 것을 의미하기 위한 의도로 사용되었다.When introducing the components of the present invention or preferred embodiment (s), the articles “a”, “an”, “the”, and “said” are one or more. Used to mean components. The expressions "comprising", "including" and "having" are inclusive and are used with the intention to mean that there may be additional components other than the listed components.

Claims (146)

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A method for producing maleic anhydride by the step of producing a maleic anhydride by continuously or intermittently introducing the phosphorous-containing material into the reactor, introducing the phosphorous-containing material into the reactor to improve the distribution of the phosphorous-containing material in the entire reactor As a way to improve the way 인 함유 물질을 탄화수소를 포함하는 기체상의 공급 스트림 속으로 도입하므로써 인 운반(phosphorus-bearing) 탄화수소 공급 스트림을 제공하는 단계,Providing a phosphorus-bearing hydrocarbon feed stream by introducing phosphorus containing material into a gaseous feed stream comprising hydrocarbons, 반응기 공급 스트림을 만들기 위해 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합하는 단계, 그리고Combining the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream with an oxygen molecule or a gas comprising an oxygen molecule to produce a reactor feed stream, and 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물을 만들기 위하여 반응기내에서 탄화수소와 산소분자를 반응시키는 단계를 포함하며,Reacting the hydrocarbons with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride, 반응기 공급 스트림이 촉매 베드에 들어가기 전에 인 함유 물질이 반응기 공급 스트림 전체에 걸쳐 균일하게 분포되도록, 인 함유 물질의 탄화수소 공급 스트림 속으로의 도입을 제어하는 것을 특징으로 하는 무수말레산의 제조방법.A process for producing maleic anhydride characterized by controlling the introduction of phosphorus containing material into a hydrocarbon feed stream such that the phosphorous containing material is uniformly distributed throughout the reactor feed stream before the reactor feed stream enters the catalyst bed. 제 80항에 있어서, 반응기 공급 스트림이 촉매 베드에 들어가기 전에 인 함유 물질의 적어도 90%가 증기화되도록, 인 함유 물질의 탄화수소 공급 스트림 속으로의 도입을 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.81. The method of claim 80, wherein the introduction of the phosphorus containing material into the hydrocarbon feed stream is controlled such that at least 90% of the phosphorus containing material vaporizes before the reactor feed stream enters the catalyst bed. 제 80항에 있어서, 상기 인 함유 물질이 액체인 것을 특징으로 하는 방법.81. The method of claim 80, wherein said phosphorous containing material is a liquid. 제 80항에 있어서, 인 운반 탄화수소 공급 스트림과 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체를 조합하기 전에, 인 운반 탄화수소 공급 스트림 내에서 인 함유 물질의 체류시간이 1초를 초과하도록, 인 함유 물질의 탄화수소 공급 스트림 속으로의 도입을 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.81. The method of claim 80, wherein prior to combining the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream with an oxygen molecule or a gas comprising oxygen molecules, the residence time of the phosphorus containing material in the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is greater than 1 second. Controlling the introduction into the hydrocarbon feed stream. 제 80항에 있어서,The method of claim 80, 액상 인 함유 물질을, 탄화수소 공급 스트림이 통과하는 필터매질의 상류인 첫번째 혼합영역에서, 탄화수소를 포함하는 기체상의 공급 스트림 속으로 도입하므로써 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공하는 단계;Providing a phosphorus carrier hydrocarbon feed stream by introducing a liquid phosphorus containing material into a gaseous feed stream comprising hydrocarbons in a first mixing zone upstream of the filter medium through which the hydrocarbon feed stream passes; 반응기 공급 스트림을 만들기 위해 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 필터매질의 산소 혼합영역 하류에서 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합하는 단계; 그리고Combining the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream with an oxygen molecule or a gas comprising an oxygen molecule downstream of the oxygen mixing zone of the filter medium to produce a reactor feed stream; And 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물을 만들기 위하여 반응기내에서 탄화수소와 산소분자를 반응시키는 단계를 포함하며,Reacting the hydrocarbons with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride, 상기 첫번째 혼합영역과 산소 혼합영역 사이에서의 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 체류시간은 1초를 초과하는 것을 특징으로 하는 방법.And the residence time of the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream between the first and oxygen mixing zones is greater than one second. 제 83항 또는 제 84항에 있어서, 체류시간이 3초를 초과하는 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 83 or 84, wherein the residence time is greater than 3 seconds. 제 83항 또는 제 84항에 있어서, 체류시간이 8초에서 15초 사이인 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 83 or 84, wherein the residence time is between 8 and 15 seconds. 제 84항에 있어서, 상기 필터매질은 액상 인 함유 물질의 입자 크기의 감소 및 인 운반 탄화수소 공급 스트림에 있어서 인 함유 물질의 균일한 분포를 촉진시키는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 84, wherein the filter medium serves to reduce the particle size of the liquid phosphorus containing material and to promote uniform distribution of the phosphorus containing material in the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. 제 84항에 있어서, 반응기 공급 스트림 내에서 인 함유 물질의 평균 입자 크기는 10μ미만인 것을 특징으로 하는 방법.85. The process of claim 84, wherein the average particle size of the phosphorous containing material in the reactor feed stream is less than 10 microns. 제 84항에 있어서, 반응기 공급 스트림 내에서 인 함유 물질의 평균 입자 크기는 3μ미만인 것을 특징으로 하는 방법.85. The process of claim 84, wherein the average particle size of the phosphorus containing material in the reactor feed stream is less than 3 microns. 제 84항에 있어서, 탄화수소 공급 스트림 속으로 도입되기 전에 인 함유 물질은 탄화수소 공급 스트림의 온도이하, 20℃ 보다 높은 온도로 예열되어지는 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 84, wherein the phosphorous containing material is preheated to a temperature below the temperature of the hydrocarbon feed stream, above 20 ° C, before it is introduced into the hydrocarbon feed stream. 제 84항에 있어서, 탄화수소 공급 스트림 속으로 도입되기 전에 인 함유 물질은 탄화수소 공급 스트림의 온도이하, 10℃ 보다 높은 온도까지 예열되어지는 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 84, wherein the phosphorous containing material is preheated to a temperature below the temperature of the hydrocarbon feed stream, up to a temperature higher than 10 ° C, prior to introduction into the hydrocarbon feed stream. 제 84항에 있어서, 탄화수소 공급 스트림 속으로 도입되기 전에 인 함유 물질은 적어도 70℃의 온도까지 예열되어지는 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 84, wherein the phosphorous containing material is preheated to a temperature of at least 70 ° C prior to introduction into the hydrocarbon feed stream. 제 84항에 있어서, 인 함유 물질은 탄화수소 공급 스트림 속으로 주입되어지는 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 84, wherein the phosphorous containing material is injected into the hydrocarbon feed stream. 제 84항에 있어서, 인 함유 물질은 탄화수소 공급 스트림 내로 삽입된 튜브를 통해서 탄화수소 공급 스트림 속으로 도입되고, 상기 튜브는 인 함유 물질이 통과하여 튜브에서 배출되어지는 프릿화된 팁(fritted tip)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.85. The phosphorous containing material of claim 84, wherein the phosphorous containing material is introduced into the hydrocarbon feedstream through a tube inserted into the hydrocarbon feedstream, the tube having a fritted tip through which the phosphorus containing material exits the tube. Method comprising a. 제 94항에 있어서, 튜브가 탄화수소 공급 스트림의 흐름 방향과 직교하여 탄화수소 공급 스트림 내로 삽입되는 것을 특징으로 하는 방법.95. The method of claim 94, wherein the tube is inserted into the hydrocarbon feed stream perpendicular to the flow direction of the hydrocarbon feed stream. 제 84항에 있어서, 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 둘 또는 그 이상의 분리된 촉매 반응기에서 사용되기 위하여 둘 또는 그 이상의 분리된 공급 스트림으로 나누어지는 것을 특징으로 하는 방법.85. The process of claim 84, wherein the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is divided into two or more separate feed streams for use in two or more separate catalytic reactors. 제 84항에 있어서, 상기 방법은 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 형성하기 위하여 인 함유 물질을 탄화수소 공급 스트림 속으로 제 1의 속도로 도입하고, 인 함유 물질이 탄화수소 공급 스트림 속으로 도입되어지는 위치로부터 하류인 인 운반 탄화수소 공급 스트림 속으로 추가의 인 함유 물질을 제 2의 속도로 도입하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 84, wherein the method introduces phosphorous containing material at a first rate into the hydrocarbon feed stream to form a phosphorus carrier hydrocarbon feed stream and downstream from the position at which the phosphorous containing material is introduced into the hydrocarbon feed stream. Phosphorus transporting a hydrocarbon feed stream further comprising introducing additional phosphorus containing material at a second rate. 제 84항에 있어서, 상기 방법은 추가의 인 함유 물질을 필터매질로부터 하류의 인 운반 탄화수소 공급 스트림 속으로 도입하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.87. The method of claim 84, wherein the method further comprises introducing additional phosphorus containing material from the filter medium into the downstream phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. 제 84항에 있어서, 인 함유 물질은 오르토포스폰산의 알킬 에스테르 또는 오르토포스폰산 유도체의 알킬 에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 84, wherein the phosphorous containing material comprises an alkyl ester of orthophosphonic acid or an alkyl ester of orthophosphonic acid derivative. 제 84항에 있어서, 인 함유 물질은 다음 구조식을 가진 오르토포스폰산의 알킬 에스테르;85. The composition of claim 84, wherein the phosphorus containing material is an alkyl ester of orthophosphonic acid having the structure: (RO)3P=O (I)(RO) 3 P = O (I) 또는 다음 구조식을 가진 오르토포스폰산 유도체의 알킬 에스테르를 포함하고;Or an alkyl ester of an orthophosphonic acid derivative having the structure (RO)3P (II)(RO) 3 P (II) 상기에서 R은 수소 또는 C1~C4인 알킬이고, 적어도 하나의 R은 C1~C4인 알킬인 것을 특징으로 하는 방법.Wherein R is hydrogen or alkyl of C 1 to C 4 and at least one R is alkyl of C 1 to C 4 . 제 100항에 있어서, 인 함유 물질은 트리알킬 포스페이트 및 트리알킬 포스파이트를 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.101. The method of claim 100, wherein the phosphorous containing material is selected from the group comprising trialkyl phosphate and trialkyl phosphite. 제 101항에 있어서, 인 함유 물질은 트리메틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트, 트리메틸 포스파이트 및 트리에틸 포스파이트를 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.102. The method of claim 101, wherein the phosphorous containing material is selected from the group comprising trimethyl phosphate, triethyl phosphate, trimethyl phosphite and triethyl phosphite. 제 102항에 있어서, 인 함유 물질은 트리메틸 포스페이트인 것을 특징으로 하는 방법.103. The method of claim 102, wherein the phosphorous containing material is trimethyl phosphate. 제 84항에 있어서, 반응기 공급 스트림 속의 인 함유 물질의 농도는 1ppmw~20ppmw인 것을 특징으로 하는 방법.85. The process of claim 84, wherein the concentration of phosphorus containing material in the reactor feed stream is between 1 ppmw and 20 ppmw. 제 84항에 있어서, 반응기 공급 스트림 속의 인 함유 물질의 농도는 7ppmw~14ppmw인 것을 특징으로 하는 방법.85. The process of claim 84, wherein the concentration of phosphorus containing material in the reactor feed stream is between 7ppmw and 14ppmw. 제 84항에 있어서, 인 함유 물질이 촉매 반응기내로 도입되어지는 속도는 0.005∼5g/총 베드 촉매 kg/일인 것을 특징으로 하는 방법.85. The process of claim 84, wherein the rate at which phosphorus containing material is introduced into the catalytic reactor is 0.005-5 g / kg total bed catalyst / day. 제 84항에 있어서, 상기 촉매는 인/바나듐 원자의 비율이 0.95∼1.2인 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 84, wherein the catalyst has a ratio of phosphorus / vanadium atoms of 0.95 to 1.2. 제 84항에 있어서, 탄화수소는 포화 탄화수소인 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 84, wherein the hydrocarbon is a saturated hydrocarbon. 제 108항에 있어서, 탄화수소는 n-부탄인 것을 특징으로 하는 방법.109. The method of claim 108, wherein the hydrocarbon is n-butane. 제 84항에 있어서, 산소분자를 포함하는 기체는 공기인 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 84, wherein the gas comprising oxygen molecules is air. 제 84항에 있어서, 공기 중 탄화수소 농도는 1∼10몰%인 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 84, wherein the hydrocarbon concentration in air is 1-10 mole percent. 제 84항에 있어서, 공기 중 탄화수소 농도는 1.5∼4몰%인 것을 특징으로 하는 방법.85. The process of claim 84, wherein the hydrocarbon concentration in air is 1.5-4 mol%. 제 84항에 있어서, 상기 반응은 300∼600℃의 온도에서 진행되어지고, 압력은 14.7∼50.0psig이고, 공간 속도는 100∼4000/시간 인 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 84, wherein the reaction proceeds at a temperature of 300 to 600 [deg.] C., a pressure of 14.7 to 50.0 psig, and a space velocity of 100 to 4000 / hour. 제 84항에 있어서, 상기 반응은 425∼450℃의 온도에서 진행되어지고, 압력은 20.0∼28.0psig이고, 공간 속도는 1700∼2500/시간 인 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 84, wherein the reaction proceeds at a temperature of 425-450 [deg.] C., a pressure of 20.0-28.0 psig, and a space velocity of 1700-2500 / hour. 제 84항에 있어서, 반응기 내로 도입된 탄화수소의 전환율은 적어도 70%인 것을 특징으로 하는 방법.85. The process of claim 84, wherein the conversion of hydrocarbons introduced into the reactor is at least 70%. 제 84항에 있어서, 무수 말레산의 수율은 적어도 45몰%인 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 84, wherein the yield of maleic anhydride is at least 45 mole percent. 제 84항에 있어서, 상기 방법은 0.25%/월 미만의 평균 수율감소율을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 84, wherein the method exhibits an average yield reduction of less than 0.25% / month. 제 80항에 있어서, The method of claim 80, 기체/액체 접촉 영역의 상류인 첫번째 혼합영역에서 액상의 인 함유 물질을 탄화수소를 포함하는 기체상 공급 스트림 속으로 도입하므로써 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공하는 단계, 이때 상기 기체/액체 접촉 영역은 액상 인 함유 물질과 탄화수소 공급 기체사이의 계면접촉을 촉진시키기 위한 수단을 포함한다;Providing a phosphorus carrier hydrocarbon feed stream by introducing a liquid phosphorus containing material into a gaseous feed stream comprising hydrocarbons in a first mixing zone upstream of the gas / liquid contact zone, wherein the gas / liquid contact zone is liquid phosphorus Means for promoting interfacial contact between the containing material and the hydrocarbon feed gas; 반응기 공급 스트림을 만들기 위해 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 기체/액체 접촉 영역의 하류에서 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합하는 단계; 그리고,Combining the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream with an oxygen molecule or gas comprising an oxygen molecule downstream of the gas / liquid contacting zone to produce a reactor feed stream; And, 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물을 만들기 위하여 반응기내에서 탄화수소와 산소분자를 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Reacting the hydrocarbon with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride. 제 118항에 있어서, 상기 탄화수소 공급 스트림은 액체 인 함유 물질의 액적들을 포함하고, 상기 수단은 액적들의 충돌을 위한 표면적을 제공함으로써 액적들의 크기를 감소시키는 것을 촉진하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 방법.118. The method of claim 118, wherein the hydrocarbon feed stream comprises droplets of liquid phosphorus containing material, and wherein the means serves to reduce the size of the droplets by providing a surface area for collision of the droplets. . 제 118항에 있어서, 상기 수단은 필터매질(filter media), 정적 혼합기(static mixers), 파이프 배관 및 난류 유도 흐름 장치를 포함하는 군으로부터 선택된 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.118. The method of claim 118, wherein the means comprises means selected from the group comprising filter media, static mixers, pipe piping and turbulent induction flow devices. 제 120항에 있어서, 상기 수단은 필터매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.126. The method of claim 120, wherein said means comprises a filter medium. 제 121항에 있어서, 상기 수단은 필터매질을 포함하고, 인 함유 물질의 입자 크기의 감소 및 인 운반 탄화수소 공급 스트림에 있어서 인 함유 물질의 균일한 분포를 촉진시키는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 방법.126. The method of claim 121, wherein the means comprises a filter medium and serves to promote a reduction in particle size of the phosphorus containing material and a uniform distribution of the phosphorus containing material in the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. 제 80항에 있어서, The method of claim 80, 액상의 인 함유 물질을 첫번째 혼합영역에서 탄화수소를 포함하는 기체상 공급 스트림 속으로 도입하므로써 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공하는 단계;Providing a phosphorus carrier hydrocarbon feed stream by introducing a liquid phosphorus containing material into a gaseous feed stream comprising hydrocarbons in a first mixing zone; 액상의 인 함유 물질을 차단하고 이를 탄화수소 공급 스트림의 유로를 측면으로 가로지르는 매질내에 분배시키는 필터매질을 통하여 인 운반 공급 스트림을 통과시키므로써, 액체가 필터매질로부터 다시 그 안으로 재포집됨에 따라 액상의 인 함유 물질의 인 운반 탄화수소 스트림 내로의 균일한 방사상 분포를 촉진하기 위하여 인 함유 물질을 분산시키는 단계;By passing the phosphorus feed feed stream through a filter medium which blocks the liquid phosphorus containing material and distributes it in a medium that laterally crosses the flow path of the hydrocarbon feed stream, the liquid is re-captured back into the filter medium. Dispersing the phosphorus-containing material to promote uniform radial distribution of the phosphorus-containing material into the phosphorus carrier hydrocarbon stream; 인 함유 탄화수소 공급 스트림을 상기 필터매질의 하류인 산소 혼합영역에서 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합하는 단계; 그리고Combining the phosphorus containing hydrocarbon feed stream with an oxygen molecule or a gas comprising an oxygen molecule in an oxygen mixing zone downstream of the filter medium; And 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물을 만들기 위하여 반응기 내에서 탄화수소와 산소분자를 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Reacting the hydrocarbons with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride. 제 123항에 있어서, 액상의 인 함유 물질은 산소 함유 기체와 혼합하였을 때 기체 스트림 안에서 인 함유 물질의 증기화를 촉진시키기에 효과적인 높은 표면적을 제공하는 액적들에 포집되어지는 것을 특징으로 하는 방법.124. The method of claim 123, wherein the liquid phosphorus-containing material is trapped in droplets that provide a high surface area effective for promoting vaporization of the phosphorus-containing material in the gas stream when mixed with the oxygen-containing gas. 제 124항에 있어서, 상기 액적들의 입자 크기는 1∼5μ인 것을 특징으로 하는 방법.127. The method of claim 124, wherein the droplets have a particle size of 1 to 5 microns. 제 125항에 있어서, 상기 필터매질은 평균 공극 크기가 1∼5μ인 다공성 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.126. The method of claim 125, wherein the filter medium comprises a porous medium having an average pore size of 1 to 5 microns. 제 123항에 있어서, 상기 필터매질은 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 전체 유로를 실질적으로 가로질러 연장되어있는 것을 특징으로 하는 방법.126. The method of claim 123, wherein the filter medium extends substantially across the entire flow path of the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. 제 80항에 있어서, The method of claim 80, 인 함유 물질을 첫번째 혼합영역에서 탄화수소를 포함하는 기체상 공급 스트림 속으로 도입하므로써 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공하는 단계;Providing a phosphorus carrier hydrocarbon feed stream by introducing the phosphorus containing material into a gaseous feed stream comprising hydrocarbons in a first mixing zone; 인 함유 물질이 인 운반 탄화수소 스트림 내에 균일하게 방사상으로 분산되는 것을 촉진하기 위하여 인 함유 물질을 분산시키기 위한 수단을 포함하는 흐름제한(a flow restriction)을 포함하는 도관을 통하여 인 운반 공급 스트림을 통과시키는 단계;Passing the phosphorus feed feed stream through a conduit comprising a flow restriction including means for dispersing the phosphorus containing material to facilitate uniform radial dispersion of the phosphorous containing material within the phosphorus carrier hydrocarbon stream. step; 인 운반 탄화수소 공급 스트림을, 상기 인 함유 물질을 분산시키기 위한 수단을 포함하는 흐름제한의 하류인 산소 혼합영역에서 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합하는 단계; 그리고Combining the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream with an oxygen molecule or a gas comprising an oxygen molecule in an oxygen mixing zone downstream of the flow restriction comprising means for dispersing the phosphorus containing material; And 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물을 만들기 위하여 반응기 내에서 탄화수소와 산소분자를 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Reacting the hydrocarbons with oxygen molecules in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride. 제 128항에 있어서, 상기 인 함유 물질은 액체를 포함하고, 상기 흐름제한은 액상의 인 함유 물질 및 탄화수소 기체 사이의 계면접촉을 촉진시키는 데 효과적인 수단들을 포함하는 기체/액체 접촉영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.129. The method of claim 128, wherein said phosphorous containing material comprises a liquid and said flow restriction comprises a gas / liquid contact region comprising means effective to promote interfacial contact between a liquid phosphorous containing material and a hydrocarbon gas. How to feature. 제 129항에 있어서, 인 운반 탄화수소 공급 스트림이 상기 기체/액체 접촉영역을 통과하는 것이 기체상 탄화수소에 분산된 인 함유 물질의 액적들의 평균 입자 크기를 감소시키는 데 효과적인 것을 특징으로 하는 방법.129. The method of claim 129, wherein passing the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream through the gas / liquid contacting zone is effective to reduce the average particle size of droplets of phosphorus containing material dispersed in gaseous hydrocarbons. 제 130항에 있어서, 액적들의 평균 입자 크기는 인 운반 탄화수소 스트림이 상기 산소 함유 기체와 혼합되어진 후에 상기 인 함유 물질의 증기화를 촉진시키기에 효과적인 크기로 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.131. The method of claim 130, wherein the average particle size of the droplets is reduced to a size effective to promote vaporization of the phosphorous containing material after the phosphorus carrier hydrocarbon stream is mixed with the oxygen containing gas. 제 131항에 있어서, 상기 기체/액체 접촉영역은 상기 액적들을 위한 충돌 표면 그리고/또는 액적들의 증기화를 촉진하는 수단들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.134. The method of claim 131, wherein the gas / liquid contact area comprises means for promoting vaporization of the impingement surface and / or droplets for the droplets. 제 128항에 있어서, 상기 흐름제한은 필터매질, 정적 혼합기, 배관, 그리고 난류 유도 흐름 장치를 포함하는 군으로부터 선택되어지는 것을 특징으로 하는 방법.129. The method of claim 128, wherein the flow restriction is selected from the group comprising filter media, static mixers, piping, and turbulent induction flow devices. 제 80항에 있어서, The method of claim 80, 제 1의 속도로 첫번째 혼합영역에서 인 함유 물질을 탄화수소를 포함하는 공급 스트림 속으로 도입하므로써 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공하는 단계;Providing a first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream by introducing phosphorus containing material into a feed stream comprising hydrocarbons in a first mixing zone at a first rate; 상기 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 첫번째 도관을 통과하여 두번째 혼합영역으로 보내는 단계;Directing the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream through a first conduit to a second mixing zone; 제 2의 속도로 두번째 혼합영역에서 추가의 인 함유 물질을 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림 속으로 도입하므로써, 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공하는 단계;Providing a second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream by introducing additional phosphorus containing material into the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream in a second mixing zone at a second rate; 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 두번째 도관을 통과시켜 산소 혼합영역으로 보내어, 반응기 공급 스트림을 형성시키기 위해 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 산소 혼합영역에서 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 혼합시키는 단계, 여기에서 첫번째 혼합영역과 두번째 혼합영역사이에서의 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 체류시간과 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 두번째 혼합영역과 산소 혼합영역사이에서의 체류시간의 합이 1초를 초과한다;Directing a second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream through a second conduit to an oxygen mixing zone to mix the phosphorus carrier hydrocarbon feed stream with an oxygen molecule or a gas comprising oxygen molecules in an oxygen mixing zone to form a reactor feed stream, wherein The sum of the residence time of the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream between the first and second mixing zones and the residence time between the second and oxygen mixing zones of the second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is greater than 1 second; 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물을 만들기 위하여 탄화수소를 반응기 내에서 산소분자와 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Reacting the hydrocarbon with an oxygen molecule in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride. 제 97항 또는 제 134항에 있어서, 제 1의 속도:제 2의 속도의 비는 적어도 3:1인 것을 특징으로 하는 방법.137. The method of claim 97 or 134, wherein the ratio of first speed to second speed is at least 3: 1. 제 97항 또는 제 134항에 있어서, 제 1의 속도:제 2의 속도의 비는 적어도 4:1인 것을 특징으로 하는 방법.137. The method of claim 97 or 134, wherein the ratio of first speed to second speed is at least 4: 1. 제 80항에 있어서, The method of claim 80, 인 함유 물질의 공급을, 첫번째 혼합영역으로 전달하기 위한 첫번째 공급과, 탄화수소 기체의 상기 반응기로의 흐름을 상기 첫번째 혼합영역의 하류인 두번째 혼합영역으로 전달하기 위한 두번째 공급으로 나누는 단계;Dividing the supply of phosphorus containing material into a first feed for delivering to the first mixing zone and a second feed for delivering a flow of hydrocarbon gas to the reactor downstream of the first mixing zone; 상기 첫번째 혼합영역으로 들어가는 탄화수소 기체의 흐름 속도를 측정하는 단계;Measuring the flow rate of hydrocarbon gas entering the first mixing zone; 상기 첫번째 혼합영역으로부터 유출되어지는 첫번째 인 운반 탄화수소 스트림 내에 존재하는 상기 인 함유 물질의 미리 결정된 최소 농도를 제공하기 위하여, 상기 첫번째 혼합영역으로 도입되는 인 함유 물질의 상기 첫번째 공급의 속도를 제어하는 단계;Controlling the rate of said first feed of phosphorus containing material introduced into said first mixing zone to provide a predetermined minimum concentration of said phosphorus containing material present in said first phosphorus carrier hydrocarbon stream exiting said first mixing zone. ; 조절된 인 운반 탄화수소 스트림을 만들기 위하여 상기 인 함유 물질의 두번째 공급과 상기 첫번째 인 운반 탄화수소 스트림을 상기 두번째 혼합영역으로 도입하는 단계; 그리고Introducing the second feed of phosphorus containing material and the first phosphorus carrier hydrocarbon stream into the second mixing zone to produce a regulated phosphorus carrier hydrocarbon stream; And 상기 반응기 공급 스트림을 만들기 위하여 상기 조절된 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 산소 함유 기체와 혼합하는 단계를 포함하며,Mixing the regulated phosphorus carrier hydrocarbon feed stream with an oxygen containing gas to produce the reactor feed stream, 상기 조절된 인 운반 탄화수소 스트림 내에서의 인 함유 물질의 총 농도가, 상기 촉매 베드로 들어가는 상기 반응기 공급 기체에 있어서 인의 목표 농도를 제공하기에 효과적인, 인 함유 화합물에 대한 탄화수소의 비율을 가지는 미리 결정된 농도에 해당하도록 상기 인 함유 물질의 상기 두번째 혼합영역으로의 두번째 공급 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.A predetermined concentration having a ratio of hydrocarbon to phosphorus containing compound effective to provide a target concentration of phosphorus in the reactor feed gas entering the catalyst bed, wherein the total concentration of phosphorus containing material in the regulated phosphorus carrier hydrocarbon stream is And controlling a second feed rate of the phosphorous containing material into the second mixing zone to correspond to 제 137항에 있어서, 상기 첫번째 혼합영역으로부터 유출되어지는 인 운반 탄화수소 스트림과 상기 인 함유 물질의 상기 두번째 공급은 상기 첫번째 혼합영역의 하류인 복수의 두번째 혼합영역들로의 개별적 공급을 위한 복수의 두번째 스트림으로 각각 나누어지고, 상기 각각의 두번째 혼합영역으로부터 유출되어지는 조절된 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 각각 별개의 두번째 혼합영역으로부터 공급받는 복수의 반응기들 중에서 해당 반응기에 전달되어지는 것을 특징으로 하는 방법.139. The second supply of phosphorus carrier hydrocarbon stream and the phosphorus containing material exiting the first mixing zone is a plurality of second for separate supply to a plurality of second mixing zones downstream of the first mixing zone. Wherein the regulated phosphorus carrier hydrocarbon feed stream, each divided into a stream and withdrawn from each second mixing zone, is delivered to the reactor among a plurality of reactors, each fed from a separate second mixing zone. 제 138항에 있어서, 상기 첫번째 혼합영역으로부터 유출되어지는 인 운반 탄화수소 스트림 내의 인 함유 물질의 농도는, 상기 복수의 반응기들의 촉매 베드들에 각각 들어가는 반응기 공급 기체 내에서의 인의 목표 농도의 최저치를 제공하는 데 효과적인, 인 함유 화합물에 대한 탄화수소의 비율을 가지는 미리 결정된 농도와 동일하거나 더 낮은 것을 특징으로 하는 방법.138. The method of claim 138, wherein the concentration of phosphorus-containing material in the phosphorus carrier hydrocarbon stream exiting the first mixing zone provides a minimum of the target concentration of phosphorus in the reactor feed gas that each enters the catalyst beds of the plurality of reactors. Characterized by being equal to or lower than a predetermined concentration having a ratio of hydrocarbon to phosphorus containing compound. 제 139항에 있어서, 인 함유 화합물이 각각 복수의 두번째 혼합영역으로 도입되는 속도는 두번째 혼합영역으로부터 유출되어지는 스트림이 향하는 촉매 베드에 들어가는 반응기 공급 기체 내에서의 인의 목표 농도를 제공하는 데 효과적인, 인 함유 화합물 대 탄화수소의 비율을 가지는 미리 결정된 농도를 제공하기 위하여 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.139. The method of claim 139, wherein the rate at which each phosphorus containing compound is introduced into the plurality of second mixing zones is effective to provide a target concentration of phosphorus in the reactor feed gas entering the catalyst bed to which the stream exiting the second mixing zone is directed. And controlled to provide a predetermined concentration having a ratio of phosphorus containing compound to hydrocarbon. 제 137항에 있어서, 138. The method of claim 137, 조절된 인 운반 탄화수소 스트림을 만들기 위하여 상기 인 함유 물질의 두번째 공급과 상기 첫번째 인 운반 탄화수소 스트림을 포함하는 또 다른 스트림을 상기 두번째 혼합영역으로 도입하는 단계를 포함하며,Introducing a second feed of the phosphorus containing material and another stream comprising the first phosphorus carrier hydrocarbon stream into the second mixing zone to produce a regulated phosphorus carrier hydrocarbon stream, 상기 조절된 인 운반 탄화수소 스트림내에서의 인 함유 물질의 전체 농도가, 상기 촉매 베드로 들어가는 상기 반응기 공급 기체 내에서의 인의 목표 농도를 제공하는 데 효과적인, 인 함유 화합물 대 탄화수소의 비율을 가지는 미리 결정된 농도에 해당하도록 상기 인 함유 물질의 상기 두번째 공급이 상기 두번째 혼합영역으로 도입되어지는 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.A predetermined concentration having a ratio of phosphorus containing compound to hydrocarbon that is effective to provide a target concentration of phosphorus in the reactor feed gas entering the catalyst bed in the total concentration of phosphorus containing material in the regulated phosphorus carrier hydrocarbon stream Controlling the rate at which the second supply of phosphorus containing material is introduced into the second mixing zone to correspond to 제 141항에 있어서, 상기 첫번째 인 운반 탄화수소 스트림은 상기 두번째 혼합영역으로 도입된 인 함유 물질과 혼합되어지는 것을 특징으로 하는 방법.143. The process of claim 141, wherein the first phosphorus carrier hydrocarbon stream is mixed with phosphorus containing material introduced into the second mixing zone. 제 141항에 있어서, 미리 조절된 반응기 공급 기체를 만들기 위하여 상기 첫번째 인 운반 탄화수소 스트림은 산소 함유 기체와 혼합되어지고; 상기 미리 조절된 반응기 공급 기체는 조절된 반응기 공급 스트림을 만들기 위해 상기 두번째 혼합영역 속으로 도입되어진 인 함유 물질과 혼합되어지는 것을 특징으로 하는 방법.143. The method of claim 141, wherein the first phosphorus carrier hydrocarbon stream is mixed with an oxygen containing gas to produce a preconditioned reactor feed gas; And said preconditioned reactor feed gas is mixed with phosphorus containing material introduced into said second mixing zone to produce a regulated reactor feed stream. 제 80항에 있어서, 상기 복수의 촉매 반응기들이 사용되고, 81. The method of claim 80, wherein the plurality of catalytic reactors are used, 탄화수소를 포함하는 공급 스트림의 유속을 측정하는 단계;Measuring the flow rate of the feed stream comprising hydrocarbon; 탄화수소 공급 스트림에 도입되어질 인 함유 물질의 제 1의 첨가속도를 계산하는 단계;Calculating a first rate of addition of the phosphorus containing material to be introduced to the hydrocarbon feed stream; 계산된 제 1의 첨가속도에 따라 탄화수소 공급 스트림 속으로의 인 함유 물질의 도입을 제어하는 단계, 이때 상기 인 함유 물질은 첫번째 혼합영역에서 탄화수소 공급 스트림 속으로 도입되어지므로써 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공하고, 상기 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 첫번째 도관을 통과하여 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림이 일련의 두번째 도관들을 통과하여 일련의 두번째 혼합영역들로 이동되는 복수의 두번째 탄화수소 공급 스트림으로 나누어지는 분지관(manifold)들로 흐르게 된다;Controlling the introduction of phosphorus-containing material into the hydrocarbon feed stream according to the calculated first addition rate, wherein the phosphorus-containing material is introduced into the hydrocarbon feed stream in the first mixing zone so that the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is Wherein the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream passes through a first conduit and is divided into a plurality of second hydrocarbon feed streams through which the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream is passed through a series of second conduits to a series of second mixing zones. Flow into the manifolds; 각각의 두번째 탄화수소 공급 스트림 속으로 선택적으로 도입되어지는 인 함유 물질의 제 2의 첨가속도를 계산하는 단계;Calculating a second rate of addition of phosphorus containing material that is selectively introduced into each second hydrocarbon feed stream; 각각의 계산된 제 2의 첨가속도에 따라서 각각의 두번째 탄화수소 공급 스트림 속으로의 인 함유 물질의 도입을 제어하는 단계, 이때 상기 인 함유 물질이 각각의 두번째 혼합영역에서 각각의 두번째 탄화수소 공급 스트림 속으로 선택적으로 도입되어지므로써 복수의 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공하고, 각각의 두번째 탄화수소 공급 스트림에 도입되어지는 인 함유 물질의 제 2의 첨가속도는 각각의 다른 두번째 탄화수소 공급 스트림 속으로 도입되어지는 인 함유 물질의 제 2의 첨가속도와는 독립적이다;Controlling the introduction of phosphorus containing material into each second hydrocarbon feed stream according to each calculated second addition rate, wherein the phosphorous containing material is introduced into each second hydrocarbon feed stream in each second mixing zone. Optionally introduced to provide a plurality of second phosphorus carrier hydrocarbon feed streams, and the second rate of addition of the phosphorus containing material introduced to each second hydrocarbon feed stream is introduced into each other second hydrocarbon feed stream. Independent of the second rate of addition of the phosphorus containing material; 각각의 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 산소 혼합영역에서 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 혼합하는 단계, 이로써 분리된 촉매 반응기들 속으로 도입되어지는 복수의 두번째 반응기 공급 스트림들이 만들어 지고, 첫번째 혼합영역과 분지관 사이에서의 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 체류시간, 분지관과 두번째 혼합영역 사이에서의 두번째 탄화수소 공급 스트림의 체류시간 및 두번째 혼합영역과 산소 혼합영역 사이에서의 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 체류시간의 합은 1초를 초과한다; 그리고Mixing each second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream with an oxygen molecule or a gas comprising an oxygen molecule in an oxygen mixing zone, thereby producing a plurality of second reactor feed streams introduced into the separated catalytic reactors, the first mixing Residence time of the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream between the zone and the branch pipe, residence time of the second hydrocarbon feed stream between the branch pipe and the second mixing zone and second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream between the second mixing zone and the oxygen mixing zone. The sum of the residence times of is greater than 1 second; And 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물을 만들기 위하여 각각의 촉매 반응기에서 상기 탄화수소를 산소분자와 반응시키는 단계를 포함하며,Reacting the hydrocarbon with an oxygen molecule in each catalytic reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride, 상기 제 1의 첨가속도는 탄화수소 공급 스트림의 측정된 유속의 함수로서 인 함유 물질의 미리 결정된 최소 첨가속도에 해당하며,The first addition rate corresponds to a predetermined minimum addition rate of phosphorus containing material as a function of the measured flow rate of the hydrocarbon feed stream, 상기 제 2의 첨가속도는 탄화수소 공급 스트림의 측정된 유속의 함수로서 각각의 두번째 탄화수소 공급 스트림에 대하여 독립적으로 계산되어진 것이고, 이는 두번째 반응기 공급 스트림이, 두번째 반응기 공급 스트림에 포함되어진, 첫번째 혼합영역에 이미 도입된 인 함유 물질의 일부 만큼 감소되어서 도입되어지는 반응기에 인 함유 물질을 첨가하는 최종 목표속도에 해당하는 것을 특징으로 하는 방법.The second addition rate is calculated independently for each second hydrocarbon feed stream as a function of the measured flow rate of the hydrocarbon feed stream, which means that a second reactor feed stream is included in the first mixing zone that is included in the second reactor feed stream. Characterized in that it corresponds to the final target rate of addition of the phosphorus-containing material to the reactor which is reduced by a fraction of the phosphorus-containing material already introduced. 제 80항에 있어서, The method of claim 80, 탄화수소를 포함하는 공급 스트림의 유속을 측정하는 단계;Measuring the flow rate of the feed stream comprising hydrocarbon; 탄화수소 공급 스트림에 도입되어질 인 함유 물질의 제 1의 첨가속도를 계산하는 단계;Calculating a first rate of addition of the phosphorus containing material to be introduced to the hydrocarbon feed stream; 계산된 제 1의 첨가속도에 따라서 탄화수소 공급 스트림 속으로의 인 함유 물질의 도입을 제어하는 단계, 이때 상기 인 함유 물질은 첫번째 혼합영역에서 탄화수소 공급 스트림 속으로 도입되어져 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공하고, 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림은 첫번째 도관을 통과하여 두번째 혼합영역으로 이동한다;Controlling the introduction of phosphorus containing material into the hydrocarbon feed stream in accordance with the calculated first addition rate, wherein the phosphorous containing material is introduced into the hydrocarbon feed stream in the first mixing zone to provide the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream. And the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream passes through the first conduit to the second mixing zone; 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림 속으로 선택적으로 도입되어질 인 함유 물질의 제 2의 첨가속도를 계산하는 단계;Calculating a second rate of addition of phosphorus containing material to be selectively introduced into the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream; 계산된 첨가속도에 따라서 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림 속으로의 인 함유 물질의 도입을 제어하는 단계, 이때 상기 인 함유 물질은 두번째 혼합영역에서 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림 속으로 도입되어져 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 제공한다;Controlling the introduction of phosphorus-containing material into the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream according to the calculated addition rate, wherein the phosphorus-containing material is introduced into the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream in a second mixing zone to provide a second phosphorus carrier hydrocarbon feed. Provide a stream; 반응기 공급 스트림을 형성하기 위하여 산소 혼합영역에서 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림을 산소분자 또는 산소분자를 포함하는 기체와 조합시키는 단계, 이때 첫번째 혼합영역과 두번째 혼합영역 사이에서의 첫번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 체류시간과 두번째 혼합영역과 산소 혼합영역 사이에서의 두번째 인 운반 탄화수소 공급 스트림의 체류시간의 합계는 1초를 초과한다; 그리고,Combining a second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream in the oxygen mixing zone with an oxygen molecule or a gas comprising an oxygen molecule to form a reactor feed stream, wherein the first phosphorus carrier hydrocarbon feed stream between the first mixing zone and the second mixing zone is The sum of the residence time and the residence time of the second phosphorus carrier hydrocarbon feed stream between the second and oxygen mixing zones is greater than 1 second; And, 무수 말레산을 포함하는 반응 생성물을 만들기 위하여 반응기 내에서 상기 탄화수소를 산소분자와 반응시키는 단계를 포함하며,Reacting the hydrocarbon with an oxygen molecule in a reactor to produce a reaction product comprising maleic anhydride, 상기 제 1의 첨가속도는 탄화수소 공급 스트림의 측정된 유속의 함수로서 인 함유 물질의 미리 결정된 최소 첨가속도에 해당하고,Said first addition rate corresponds to a predetermined minimum addition rate of phosphorus containing material as a function of the measured flow rate of the hydrocarbon feed stream, 상기 제 2의 첨가속도는 탄화수소 공급 스트림의 측정된 유속의 함수로서 계산되어지고, 이는 첫번째 혼합영역에 이미 도입된 인 함유 물질만큼 감소되어서 반응기에 첨가되는 인 함유 물질의 최종 목표속도에 해당하는 것을 특징으로 하는 방법.The second addition rate is calculated as a function of the measured flow rate of the hydrocarbon feed stream, which is reduced by the phosphorus containing material already introduced into the first mixing zone to correspond to the final target rate of phosphorus containing material added to the reactor. How to feature. 제 145항에 있어서, 첫번째 혼합영역과 두번째 혼합영역에 있어서 인 함유 물질의 도입은 하나 또는 그 이상의 PID 제어기에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.145. The method of claim 145, wherein the introduction of phosphorus-containing material in the first and second mixing zones is controlled by one or more PID controllers.
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