(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクロレイン、分子酸素、及び、体積の少なくとも２０％が分子窒素から成る少なくとも１種の不活性ガスを含有し、かつ分子酸素及びアクロレインをＯ２：Ｃ３Ｈ４Ｏ≧０．５のモル比で含有する反応ガス出発混合物を、一つの反応工程において、２つの空間的に連続した反応領域Ａ、Ｂ中に配置されている固定床触媒バルクに導通し、その際、反応領域Ａの温度は２３０〜３２０℃の範囲内の温度であり、かつ反応領域Ｂの温度は同様に２３０〜３２０℃の範囲内の温度であり、かつ前記の固定床触媒バルクの活性材料は元素Ｍｏ及びＶを含有する少なくとも１種の多重金属酸化物であり、反応領域Ａは４５〜８５モル％のアクロレインの変換率にまでわたっており、かつ反応ガス出発混合物が全体の固定床触媒バルクを１回だけ通過した際、アクロレイン変換率は≧９０モル％であり、かつアクリル酸形成の選択率は、反応したアクロレインに対して≧９０モル％であり、その際、反応ガス出発混合物が反応領域を導通する時間的順序は反応領域のアルファベット順に相当する、アクロレインからアクリル酸への不均一系接触部分気相酸化法において、
ａ）反応ガス出発混合物中に含まれるアクロレインでの固定床触媒バルクの負荷が、≦１２５Ｎｌアクロレイン／ｌ固定床触媒バルク・ｈかつ≧７０Ｎｌアクロレイン／ｌ固定床触媒バルク・ｈであり、
ｂ）固定床触媒バルクにわたって、反応ガス混合物の流動方向における固定床触媒バルクの比体積活性は一定であるか又は少なくとも１回増加し、かつ
ｃ）反応ガス混合物が反応領域Ａの内部で示す最高温度ＴｍａｘＡと、反応ガス混合物が反応領域Ｂの内部で示す最高温度ＴｍａｘＢとから形成される差ＴｍａｘＡ−ＴｍａｘＢが≧０℃かつ≦６０℃であることを特徴とする、アクロレインからアクリル酸への不均一系接触部分気相酸化法。
【請求項２】
差ＴｍａｘＡ−ＴｍａｘＢが≧５℃かつ≦４０℃である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
反応ガス出発混合物中に含まれるアクロレインでの固定床触媒バルクの負荷が、≧８０Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈかつ≦１２５Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈである、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
反応ガス出発混合物中に含まれるアクロレインでの固定床触媒バルクの負荷が、≧９０Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈかつ≦１１５Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈである、請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
固定床触媒バルクの活性材料が、少なくとも１種の、一般式ＩＶ
Ｍｏ１２ＶａＸ１ｂＸ２ｃＸ３ｄＸ４ｅＸ５ｆＸ６ｇＯｎ      （ＩＶ）
［式中、変数は以下の意味を有する：
Ｘ１＝Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ及び／又はＣｅ、
Ｘ２＝Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ及び／又はＺｎ、
Ｘ３＝Ｓｂ及び／又はＢｉ、
Ｘ４＝１種以上のアルカリ金属、
Ｘ５＝１種以上のアルカリ土類金属、
Ｘ６＝Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ及び／又はＺｒ、
ａ＝１〜６、
ｂ＝０．２〜４、
ｃ＝０．５〜１８、
ｄ＝０〜４０、
ｅ＝０〜２、
ｆ＝０〜４、
ｇ＝０〜４０及び
ｎ＝ＩＶ中の酸素以外の元素の原子価及び頻度により決定される数］
の多重金属酸化物活性材料である、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
固定床触媒バルクにわたって、反応ガス混合物の流動方向における固定床触媒バルクの比体積活性が少なくとも１回増加する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の詳細な説明
本発明は、アクロレイン、分子酸素、及び、体積の少なくとも２０％が分子窒素から成る少なくとも１種の不活性ガスを含有し、かつ分子酸素及びアクロレインをＯ２：Ｃ３Ｈ４Ｏ≧０．５のモル比で含有する反応ガス出発混合物を、一つの反応工程において、２つの空間的に連続した反応領域Ａ、Ｂ中に配置されている固定床触媒バルクに導通し、その際、反応領域Ａの温度は２３０〜３２０℃の範囲内の温度であり、かつ反応領域Ｂの温度は同様に２３０〜３２０℃の範囲内の温度であり、かつ前記の固定床触媒バルクの活性材料は元素Ｍｏ及びＶを含有する少なくとも１種の多重金属酸化物であり、反応領域Ａは４５〜８５モル％のアクロレインの変換率にまでわたっており、かつ反応ガス出発混合物が全体の固定床触媒バルクを１回だけ通過した際、アクロレイン変換率は≧９０モル％であり、かつアクリル酸形成の選択率は、反応したアクロレインに対して≧９０モル％であり、その際、反応ガス出発混合物が反応領域を導通する時間的順序は反応領域のアルファベット順に相当する、アクロレインからアクリル酸への不均一系接触部分気相酸化法に関する。
【０００２】
上記のアクロレインからアクリル酸への接触気相酸化法は一般に公知であり（例えばＤＥ−Ａ１９９１０５０８参照）、殊にプロペンから出発する二工程の接触気相酸化によるアクリル酸の製造における第二の酸化工程として重要である。アクリル酸は、そのままで、又はそのアルキルエステルの形で、例えば接着剤として適当なポリマーの製造のために使用される重要なモノマーである。
【０００３】
従って、反応ガス混合物を爆発範囲外に保持するために、分子酸素及び反応物の他に、反応ガス出発混合物は特に不活性ガスを含有する。
【０００４】
アクロレインからアクリル酸へのそのような不均一系接触部分気相酸化の目標設定は、反応ガス混合物を他の所定の周辺条件下で反応工程に１回だけ通過させた際に、アクリル酸の出来るだけ高い収率ＡＡＡを達成することである（これは、使用されたアクロレインのモル数に対する、アクリル酸へと反応したアクロレインのモル数である）。
【０００５】
そのようなアクロレインからアクリル酸への不均一系接触部分気相酸化のもう１つの目標設定は、アクリル酸の出来る限り高い空時収率（ＲＺＡＡＡ）を達成することである（これは、連続的な処理方式において、時間及び使用される固定床触媒バルクの体積（リットル）当たりで生じるアクリル酸の全量である）。
【０００６】
収率ＡＡＡが一定である場合、アクロレインでの反応工程の固定床触媒バルクの負荷が大きい程空時収率は大きくなる（これは、標準リットルでのアクロレインの量（＝Ｎｌ；相応するアクロレイン量が標準条件で、即ち２５℃かつ１バールで占めるであろうリットルでの体積）であると解釈され、これは反応ガス出発混合物１の成分として、１時間当たり、固定床触媒バルク１リットルに導通される）。
【０００７】
従って刊行物ＷＯ０１／３６３６４、ＤＥ−Ａ１９９２７６２４、ＤＥ−Ａ１９９４８２４８、ＤＥ−Ａ１９９４８５２３、ＤＥ−Ａ１９９４８２４１及びＤＥ−Ａ１９９１０５０６の教示は、本質的に一定のＡＡＡにおいて、反応工程の固定床触媒バルクのアクロレイン負荷を著しく高めることに向けられている。これは本質的に、反応工程における固定床触媒バルクをそれぞれ２つの空間的に連続した温度領域（反応領域）内に配置することにより成功する。固定床触媒バルクのアクロレイン負荷は、この場合、≧１５０Ｎｌ／ｌ固定床触媒バルク・ｈとなるように選択され、かつそれぞれの第二の（反応ガス混合物の流動方向における）温度領域の温度は、第一の温度領域の温度を少なくとも１０℃上回らねばならない。
【０００８】
同様に、ＥＰ−Ａ１１０６５９８にも、アクロレインからアクリル酸への不均一系接触部分気相酸化のための高負荷処理方式の方法が教示されており、その際、反応工程の固定床触媒バルクは複数の温度領域内に配置されている。この場合、ＥＰ−Ａ１１０６５９８の教示によれば、反応ガス混合物の流動方向での後続の温度領域の温度差は、先行する温度領域の温度よりも５℃を上回って高いか、又は５℃未満高くてよく、その際、ＥＰ−Ａ１１０６５９８では、どのような条件下でより大きな温度差を適用すべきであり、かつどのような条件下でより小さい温度差を適用すべきであるかが完全に未決定のままである。
【０００９】
ＥＰ−Ａ１１０６５９８でも、反応領域又は温度領域の温度をどう解釈すべきであるかが完全に未決定のままである。
【００１０】
これとは異なり、引用された先行技術の残りの刊行物では、反応領域の温度とは、化学反応の不在下に方法を実施する際に反応領域中に存在する固定床触媒バルクの温度であると解釈されている。この反応領域の内部の温度が一定ではない場合、反応領域の温度という概念は、ここでは反応領域に沿った固定床触媒バルクの温度の（数値）平均値を指す。この場合、個々の反応領域の調温は本質的に互いに無関係に行われるため、反応領域が常に温度領域に相当することは本質的なことである。反応領域の温度の上記の定義は、本願明細書においても当てはまる。
【００１１】
アクロレインからアクリル酸への不均一系接触部分気相酸化は顕著な発熱反応であるため、固定床触媒バルクを反応的に通過する際の反応ガス混合物の温度は、通常、反応領域の温度と異なる。前記の反応ガス混合物の温度は、通常、反応領域の温度を上回っており、かつ反応領域の内部で、通常、最大（高温点最大）を通過するか又は最大値から出発して低下する。
【００１２】
しかしながら先行技術の教示の欠点は、先行技術が専ら複数領域の装置を高いアクロレイン負荷下で運転することに向けられていることである。これは、そのような処理方式には必ず高いＲＺＡＡＡが付随するという点で不利である。しかしながらこれはアクリル酸の相応する市場の需要を必要とする。後者がない場合（例えば一時的に）、複数領域の装置を必ず比較的低いアクロレイン負荷で運転させねばならず、その場合更に、反応したアクロレインに対するアクリル酸形成のできる限り高い選択率が、得ようと努力すべき目標パラメータとして重要である（ＳＡＡ）。これは、複数領域の装置を１回だけ通過した際に反応したアクロレインのモル数に対する、複数領域の装置を１回だけ通過した際に形成されるアクリル酸のモル量である。
【００１３】
従って本発明の課題は、＜１５０Ｎｌ／ｌ・ｈのアクロレイン負荷で、アクリル酸形成を出来る限り高い選択率で行う、複数領域の装置内でのアクロレインからアクリル酸への不均一系接触部分気相酸化法を提供することであった。
【００１４】
それに応じて、アクロレイン、分子酸素、及び、体積の少なくとも２０％が分子窒素から成る少なくとも１種の不活性ガスを含有し、かつ分子酸素及びアクロレインをＯ２：Ｃ３Ｈ４Ｏ≧０．５のモル比で含有する反応ガス出発混合物を、一つの反応工程において、２つの空間的に連続した反応領域Ａ、Ｂ中に配置されている固定床触媒バルクに導通し、その際、反応領域Ａの温度は２３０〜３２０℃の範囲内の温度であり、かつ反応領域Ｂの温度は同様に２３０〜３２０℃の範囲内の温度であり、かつ前記の固定床触媒バルクの活性材料は元素Ｍｏ及びＶを含有する少なくとも１種の多重金属酸化物であり、反応領域Ａは４５〜８５モル％のアクロレインの変換率にまでわたっており、かつ反応ガス出発混合物が全体の固定床触媒バルクを１回だけ通過した際、アクロレイン変換率は≧９０モル％であり、かつアクリル酸形成の選択率は、反応したアクロレインに対して≧９０モル％であり、その際、反応ガス出発混合物が反応領域を導通する時間的順序は反応領域のアルファベット順に相当する、アクロレインからアクリル酸への不均一系接触部分気相酸化法において、
ａ）反応ガス出発混合物中に含まれるアクロレインでの固定床触媒バルクの負荷が、≦１４５Ｎｌアクロレイン／ｌ固定床触媒バルク・ｈかつ≧７０Ｎｌアクロレイン／ｌ固定床触媒バルク・ｈであり、
ｂ）固定床触媒バルクにわたって、反応ガス混合物の流動方向における固定床触媒バルクの比体積活性は一定であるか又は少なくとも１回増加し、かつ
ｃ）反応ガス混合物が反応領域Ａの内部で示す最高温度ＴｍａｘＡと、反応ガス混合物が反応領域Ｂの内部で示す最高温度ＴｍａｘＢとから形成される差ＴｍａｘＡ−ＴｍａｘＢが≧０℃であることを特徴とする、アクロレインからアクリル酸への不均一系接触部分気相酸化法が見出された。
【００１５】
通常、本発明による方法において、差ＴｍａｘＡ−ＴｍａｘＢは７５℃を上回らない。本発明によれば、有利にＴｍａｘＡ−ＴｍａｘＢは≧３℃かつ≦６０℃である。極めて殊に有利に、ＴｍａｘＡ−ＴｍａｘＢは本発明による方法において≧５℃かつ≦４０℃である。
【００１６】
本発明による方法は、例えば、反応ガス出発混合物中に含まれるアクロレインでの固定床触媒バルクの負荷が≧７０Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈかつ≦１４０Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈ、又は≧７０Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈかつ≦１３５Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈ、又は≧７０Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈかつ≦１４０Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈ、又は≧８０Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈかつ≦１３０Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈ、又は≧９０Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈかつ≦１２５Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈ、又は≧１００Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈかつ≦１２０Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈ、又は≧１０５Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈかつ≦１１５Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈである場合に有利であることが判明した。
【００１７】
当然のことながら、本発明による方法は、反応ガス出発混合物中に含まれるアクロレインでの固定床触媒バルクの負荷が＜７０Ｎｌアクロレイン／ｌ・ｈであり、かつ／又は固定床触媒バルクの比体積活性が一定である場合にも用いられる。しかしながら、そのようにわずかな反応物質負荷での複数領域の装置の運転はなおも非経済的であろう。
【００１８】
本発明により必要とされる差ＴｍａｘＡ−ＴｍａｘＢは、本発明による方法を実施する際、通常、一方では反応領域Ａの温度のみならず反応領域Ｂの温度もが２３０〜３２０℃の範囲内にあり、他方では反応領域Ｂの温度（ＴＢ）と反応領域Ａの温度（ＴＡ）との間の差、即ちＴＢ−ＴＡが≦０℃かつ≧−２０℃又は≧−１０℃ないし≦０℃かつ≧−５℃、又はしばしば≦０℃かつ≧−３℃である場合に生じる。
【００１９】
即ち、高い負荷に関する先行技術の教示とは異なり、本発明による方法の場合、後続の領域の温度は通常先行する反応領域の温度よりも低い。
【００２０】
温度差ＴＢ−ＴＡに関する上記の内容は、反応領域Ａの温度が２５０〜３００℃の有利な温度範囲内、ないし、２６０〜２８０℃の殊に有利な範囲内にある場合にも当てはまる。
【００２１】
作業圧力は、本発明による方法の場合、標準圧力（例えば０．５バールまで）を下回っていてもよいし、標準圧力を上回っていてもよい。典型的には、作業圧力は１〜５バール、しばしば１〜３バールの値である。通常、反応圧力は１００バールを超えない。
【００２２】
本発明によれば、有利に、反応領域Ａは５０〜８５モル％ないし６０〜８５モル％のアクロレインの変換率にまで亘る。
【００２３】
通常、１回の通過に対するアクロレイン変換率は、本発明による方法において≧９２モル％又は≧９４モル％又は≧９６モル％又は≧９８モル％であり、その上更にしばしば≧９９モル％である。この場合、アクリル酸形成の選択率は規則的に≧９２モル％ないし≧９４モル％、しばしば≧９５モル％又は≧９６モル％ないし≧９７モル％の値である。
【００２４】
反応ガス出発混合物中のＯ２：アクロレインのモル比は本発明によれば≧０．５でなければならない。しばしば前記の比は≧１の値である。通常、前記の比は≦３の値である。しばしば、反応ガス出発混合物中のＯ２：アクロレインのモル比は本発明によれば１〜２ないし１〜１．５である。
【００２５】
本発明による気相接触アクロレイン酸化の固定床触媒バルクのための触媒として、活性材料がＭｏ及びＶを含む少なくとも１種の多重金属酸化物である全ての触媒が該当する。そのような適当な多重金属酸化物触媒は、例えばＵＳ−Ａ３７７５４７４、ＵＳ−Ａ３９５４８５５、ＵＳ−Ａ３８９３９５１及びＵＳ−Ａ４３３９３５５から引用することができる。更に、ＥＰ−Ａ４２７５０８、ＤＥ−Ａ２９０９６７１、ＤＥ−Ｃ３１５１８０５、ＤＥ−ＡＳ２６２６８８７、ＤＥ−Ａ４３０２９９１、ＥＰ−Ａ７００８９３、ＥＰ−Ａ７１４７００及びＤＥ−Ａ１９７３６１０５並びにＤＥ−Ａ１００４６９２８の多重金属酸化物材料は特に適当である。
【００２６】
これに関連して、ＥＰ−Ａ７１４７００並びにＤＥ−Ａ１９７３６１０５の例示的実施形も適当である。
【００２７】
固定床触媒バルクの触媒のために適当な多数の多重金属酸化物活性材料、例えばＤＥ−Ａ１９８１５２８１の多重金属酸化物活性材料は、一般式ＩＶ
Ｍｏ１２ＶａＸ１ｂＸ２ｃＸ３ｄＸ４ｅＸ５ｆＸ６ｇＯｎ    （ＩＶ）
［式中、変数は以下の意味を有する：
Ｘ１＝Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ及び／又はＣｅ、
Ｘ２＝Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ及び／又はＺｎ、
Ｘ３＝Ｓｂ及び／又はＢｉ、
Ｘ４＝１種以上のアルカリ金属、
Ｘ５＝１種以上のアルカリ土類金属、
Ｘ６＝Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ及び／又はＺｒ、
ａ＝１〜６、
ｂ＝０．２〜４、
ｃ＝０．５〜１８、
ｄ＝０〜４０、
ｅ＝０〜２、
ｆ＝０〜４、
ｇ＝０〜４０及び
ｎ＝ＩＶ中の酸素以外の元素の原子価及び頻度により決定される数］
に包含され得る。
【００２８】
活性多重金属酸化物ＩＶのうちで本発明により有利な実施形は、一般式ＩＶの変数の以下の意味に含まれるものである：
Ｘ１＝Ｗ、Ｎｂ及び／又はＣｒ、
Ｘ２＝Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ及び／又はＦｅ、
Ｘ３＝Ｓｂ、
Ｘ４＝Ｎａ及び／又はＫ、
Ｘ５＝Ｃａ、Ｓｒ及び／又はＢａ、
Ｘ６＝Ｓｉ、Ａｌ及び／又はＴｉ、
ａ＝１．５〜５、
ｂ＝０．５〜２、
ｃ＝０．５〜３、
ｄ＝０〜２、
ｅ＝０〜０．２、
ｆ＝０〜１及び
ｎ＝ＩＶ中の酸素以外の元素の原子価及び頻度により決定される数。
【００２９】
しかしながら本発明によれば、極めて殊に有利な多重金属酸化物ＩＶは、一般式Ｖ：
Ｍｏ１２Ｖａ’Ｙ１ｂ’Ｙ２ｃ’Ｙ５ｆ’Ｙ６ｇ’Ｏｎ’    （Ｖ）
［式中、
Ｙ１＝Ｗ及び／又はＮｂ、
Ｙ２＝Ｃｕ及び／又はＮｉ、
Ｙ５＝Ｃａ及び／又はＳｒ、
Ｙ６＝Ｓｉ及び／又はＡｌ、
ａ’＝２〜４、
ｂ’＝１〜１．５、
ｃ’＝１〜３、
ｆ’＝０〜０．５、
ｇ’＝０〜８及び
ｎ’＝Ｖ中の酸素以外の元素の原子価及び頻度により決定される数］
のものである。
【００３０】
本発明により適当な多重金属酸化物活性材料（ＩＶ）は、例えばＤＥ−Ａ４３３５９７３又はＥＰ−Ａ７１４７００に開示された自体公知の方法で得ることができる。
【００３１】
原則的に、固定床触媒バルクの触媒のために適当な多重金属酸化物活性材料、殊に一般式ＩＶの多重金属酸化物活性材料を、単純な方法で、その元素成分の好適な給源から、できるだけ緊密に混和された、有利に微粉砕の、その化学量論的に相応する組成の乾燥混合物を製造し、これを３５０〜６００℃での温度でか焼することにより製造することができる。か焼は、不活性ガス下でも、酸化的雰囲気、例えば空気（不活性ガスと酸素とから成る混合物）下でも、及び還元的雰囲気（例えば、不活性ガス及び還元ガス、例えばＨ２、ＮＨ３、ＣＯ、メタン及び／又はアクロレインからの混合物又は前記の還元作用を有するガス単独）下でも実施することができる。か焼時間は数分から数時間であってよく、通常、温度と共に減少する。多重金属酸化物活性物質ＩＶの元素成分のための給源として、既に酸化物である化合物、及び／又は、少なくとも酸素の存在下で加熱によって酸化物に変換可能である化合物が該当する。
【００３２】
多重金属酸化物材料ＩＶの製造のための出発化合物の緊密な混合は、乾式もしくは湿式で行うことができる。乾式で行なう場合には、出発化合物を有利に微粉末として使用し、混合及び場合による圧縮後にか焼させる。しかし有利には緊密な混合を湿式で行う。
【００３３】
この場合、通常は出発化合物を水溶液及び／又は懸濁液の形で相互に混合させる。特に緊密乾燥混合物は、前記の混合法の場合、専ら溶解された形で存在する元素成分の給源から出発する場合に得られる。溶剤として有利に水を使用する。引き続き、得られる水性材料を乾燥させ、その際、乾燥プロセスは有利に水性混合物の噴霧乾燥によって排出温度１００〜１５０℃で行なわれる。
【００３４】
生じる多重金属酸化物材料、殊に一般式ＩＶの多重金属酸化物材料は、通常は粉末形ではなく一定の触媒形状に成形されて固定床触媒バルク中で使用され、その際、成形は、最後のか焼の前又は後に行なうことができる。例えば、活性材料の粉末形又はその未か焼の前駆体材料から、所望の触媒形状への圧縮によって（例えば、錠剤化、押出成形又はストランド圧縮によって）完全触媒(Vollkatalysator)を製造することができ、その際、場合により、助剤、例えばグラファイト又はステアリン酸を滑剤及び／又は成形助剤として、及び強化剤、例えばガラス、石綿、炭化ケイ素又はチタン酸カリウムから成るマイクロ繊維を添加することができる。適当な完全触媒形状は、例えば、２〜１０ｍｍの外径及び長さを有する中実円筒体又は中空円筒体である。中空円筒体の場合には、１〜３ｍｍの壁厚が有利である。当然のことながら、完全触媒は球状の形状を有することもでき、その際、球径は２〜１０ｍｍであってよい。
【００３５】
当然のことながら、粉末状の活性材料、又はその粉末状の未か焼の前駆体材料の成形は、予備成形された不活性触媒担体への施与により行うこともできる。シェル型触媒を製造するための担体の被覆は、通常、例えばＤＥ−Ａ２９０９６７１、ＥＰ−Ａ２９３８５９から、又はＥＰ−Ａ７１４７００から公知であるような適当な回転式容器中で実施される。
【００３６】
有利に、担体の被覆のために、施与すべき粉末材料を湿潤させ、施与後に、例えば熱気によって再度乾燥させる。担体上に施与された粉末材料の層厚は、有利に１０〜１０００μｍの範囲内、有利に５０〜５００μｍの範囲内、特に有利に１５０〜２５０μｍの範囲内で選択される。
【００３７】
この場合、担体材料として、慣用の多孔性又は非多孔性酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、二酸化トリウム、二酸化ジルコン、炭化ケイ素又はケイ酸塩、例えばケイ酸マグネシウム又はケイ酸アルミニウムを使用することができる。担体は、規則的又は不規則的に成形されていてよく、その際、明らかに形成された表面粗性を有する規則的に成形された担体、例えば細片層を有する球又は中空円筒体が有利である。直径が１〜８ｍｍ、有利に４〜５ｍｍであるステアタイト（CeramTec社のSteatit C220）からの本質的に非多孔質の表面の粗い球状の担体の使用は適当である。しかしながら、長さが２〜１０ｍｍでありかつ外径が４〜１０ｍｍである担体としての円筒体の使用も適当である。更に、担体としてのリングの場合、壁厚は通常１〜４ｍｍである。有利に使用することができる環状の担体は、２〜６ｍｍの長さ、４〜８ｍｍの外径及び１〜２ｍｍの壁厚を有する。とりわけ７ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍ（外径×長さ×内径）の形状のリングも担体として適当である。担体の表面に施与することのできる触媒活性酸化物材料の微細度は当然のことながら所望のシェル厚に適合される（ＥＰ−Ａ７１４７００参照）。
【００３８】
更に、固定床触媒バルクの触媒のために使用することのできる有利な多重金属酸化物活性材料は、一般式ＶＩ
［Ｄ］ｐ［Ｅ］ｑ    （ＶＩ）
［式中、変数は以下の意味を有する：
Ｄ＝Ｍｏ１２Ｖａ”Ｚ１ｂ”Ｚ２ｃ”Ｚ３ｄ”Ｚ４ｅ”Ｚ５ｆ”Ｚ６ｇ”Ｏｘ”、
Ｅ＝Ｚ７１２Ｃｕｈ”Ｈｉ”Ｏｙ”、
Ｚ１＝Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ及び／又はＣｅ、
Ｚ２＝Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ及び／又はＺｎ、
Ｚ３＝Ｓｂ及び／又はＢｉ、
Ｚ４＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ及び／又はＨ、
Ｚ５＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及び／又はＢａ、
Ｚ６＝Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ及び／又はＺｒ、
Ｚ７＝Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ及び／又はＴａ、有利にＭｏ及び／又はＷ、
ａ”＝１〜８、
ｂ”＝０．２〜５、
ｃ”＝０〜２３、
ｄ”＝０〜５０、
ｅ”＝０〜２、
ｆ”＝０〜５、
ｇ”＝０〜５０、
ｈ”＝４〜３０、
ｉ”＝０〜２０及び
ｘ”、ｙ”＝ＶＩ中の酸素以外の元素の原子価及び頻度により決定される数、及び
ｐ、ｑ＝その比ｐ／ｑが１６０：１〜１：１である、０とは異なる数］
の材料であり、これは、多重金属酸化物材料Ｅ
Ｚ７１２Ｃｕｈ”Ｈｉ”Ｏｙ”    （Ｅ）
を微粉砕形で別個に予備形成し（出発材料１）、引き続き、この予備形成された固体の出発材料１を、元素を化学量論Ｄ：
Ｍｏ１２Ｖａ”Ｚ１ｂ”Ｚ２ｃ”Ｚ３ｄ”Ｚ４ｅ”Ｚ５ｆ”Ｚ６ｇ”    （Ｄ）
で含有する、元素Ｍｏ、Ｖ、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６の給源の水溶液、水性懸濁液又は微細乾燥混合物（出発材料２）中に、所望の量比ｐ：ｑで導入し、この際に、場合により生じる水性混合物を乾燥させ、かつ、こうして与えられる乾燥前駆体材料を、所望の触媒形状へのその乾燥の前又は後に、２５０〜６００℃の温度でか焼させることにより得ることができる。
【００３９】
多重金属酸化物材料ＶＩは有利であり、ここでは、予備形成された固体の出発材料１の水性出発材料２中への導入が＜７０℃の温度で行なわれる。多重金属酸化物材料ＶＩ触媒の製造の詳細な記載は、例えばＥＰ−Ａ６６８１０４、ＥＰ−Ａ１９７３６１０５、ＤＥ−Ａ１００４６９２８、ＤＥ−Ａ１９７４０４９３及びＤＥ−Ａ１９５２８６４６に含まれている。
【００４０】
多重金属酸化物材料ＶＩ触媒に関する成形については、多重金属酸化物材料ＩＶ触媒で記載したことが当てはまる。
【００４１】
更に、固定床触媒バルクの触媒のために適当な多重金属酸化物材料として、ＤＥ−Ａ１９８１５２８１に記載の多重金属酸化物材料、殊にこの文献からの全ての例示的な実施形が適当である。成形に関して、上記のことが当てはまる。
【００４２】
本発明による方法の固定床触媒バルクのために特に適当な触媒は、活性材料分２７質量％及びシェル厚２３０μｍを有するＤＥ−Ａ４４４２３４６からのシェル型触媒Ｓ１（化学量論：Ｍｏ１２Ｖ３Ｗ１．２Ｃｕ２．４Ｏｎ）及びＳ７（化学量論：Ｍｏ１２Ｖ３Ｗ１．２Ｃｕ１．６Ｎｉ０．８Ｏｎ）、活性材料分２０質量％を有するＤＥ−Ａ１００４６９２８の製造例５からのシェル型触媒（化学量論：Ｍｏ１２Ｖ３Ｗ１．２Ｃｕ２．４Ｏｎ）、ＤＥ−Ａ１９８１５２８１からの実施例１〜５記載のシェル型触媒、並びに、活性材料分を（シェル型触媒の全材料に対して）２０質量％有する寸法７ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍ（外径×長さ×内径）の担体リング上に施与された、第二の反応工程のための上記のシェル型触媒、並びに、化学量論（Ｍｏ１０．４Ｖ３Ｗ１．２Ｏｘ）（ＣｕＭｏ０．５Ｗ０．５Ｏ４）１．６の二相活性材料を有し、かつＤＥ−Ａ１９７３６１０５に従って製造され、かつ活性材料分２０質量％を有し、かつ上記の７ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍの担体上に施与されたシェル型触媒である。
【００４３】
本発明による反応工程のために推奨される上記の触媒は、本発明による反応工程のために適当であるが、全てがそのままであり、担体形状のみが５ｍｍ×３ｍｍ×１．５ｍｍに変更される（外径×長さ×内径）場合にも適当である。更に、上記の多重金属酸化物は相応する完全触媒リングの形で本発明による反応工程において使用されてもよい。
【００４４】
固定床触媒バルクの準備のために、本発明による方法において、相応する多重金属酸化物活性材料を有する触媒成形体のみを使用することもできるし、多重金属酸化物活性材料を有する触媒成形体と、多重金属酸化物活性材料を有しない、不均一系接触部分気相酸化に関して本質的に不活性に挙動する成形体（希釈成形体）とから成る十分に均質な混合物を使用することもできる。そのような不活性成形体のための材料として、原則的に、本発明により適当なシェル型触媒のための担体材料としても適当である全ての材料が該当する。そのような材料として、例えば多孔性又は非多孔性酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、二酸化トリウム、二酸化ジルコン、炭化ケイ素、ケイ酸塩、例えばケイ酸マグネシウム又はケイ酸アルミニウム、又は既に記載されたステアタイト（例えばCeramTec社のSteatit C220）が該当する。
【００４５】
そのような不活性希釈成形体の形状は原則的に任意であってよい。即ちこれは例えば球、多角形、中実円筒体又はリングであってよい。本発明によれば有利に、不活性希釈体として、寸法が不活性希釈体を用いて希釈すべき触媒成形体の寸法に相当するものが選択される。
【００４６】
本発明によれば、使用される活性材料の化学組成が固定床触媒バルクにわたって不変である場合に有利である。即ち、個々の触媒成形体のために使用される活性材料は確かに元素Ｍｏ及びＶを含む種々の多重金属酸化物から成る混合物であってよいが、固定床触媒バルクの全ての触媒成形体に関しては同じ混合物を使用しなければならない。
【００４７】
比体積（即ち体積の単位に関して正規化された）活性は、この場合例えば容易に、統一的に製造された触媒成形体の基礎量を、希釈成形体で均一に希釈することにより低下され得る。希釈成形体の割合を高く選択すればする程、バルクの所定の体積中に含まれる活性材料ないし触媒活性は低くなる。
【００４８】
反応ガス混合物の流動方向で、固定床触媒バルクに亘って少なくとも１回増加する比体積活性を、本発明による方法のために、容易に、例えば、堆積を、１種の触媒成形体に関して高い割合の不活性希釈成形体を用いて開始し、かつこの希釈成形体の割合を流動方向で連続的にか又は少なくとも１回又は複数回急激に（例えば段階的に）低下させることにより調節することができる。しかしながら、比体積活性の増加は、例えば、シェル型触媒成形体の形状及び活性材料種が変化しない場合、担体上に施与された活性材料層の厚さを高めるか、又は、同じ形状を有するが活性材料の質量割合が異なるシェル型触媒から成る混合物中で、高められた活性材料質量割合を有する触媒成形体の割合を高めることによっても可能である。それとは異なって、活性材料を製造する際、例えば、不活性の希釈作用を有する材料、例えば高焼成二酸化ケイ素を、出発化合物から成るか焼すべき乾燥混合物に混入させることにより、活性材料自体を希釈することもできる。希釈作用を有する材料の種々の添加量により、自動的に種々の活性が導かれる。希釈作用を有する材料を多く添加する程、生じる活性は少なくなる。類似の作用を、例えば、完全触媒とシェル型触媒（同じ活性材料の場合）とから成る混合物中で、相応する方法で混合比を変化させることにより達成することもできる。当然のことながら、前記の変形を組み合わせて適用することもできる。
【００４９】
当然のことながら、固定床触媒バルクのために、化学的に異なる活性材料組成を有し、かつ結果として種々の活性の前記の種々の組成を有する触媒から成る混合物を使用することもできる。前記混合物をまたもや不活性成形体を用いて希釈することができる。
【００５０】
通常、本発明による方法の場合、固定床触媒バルクの内部で、反応ガス混合物の流動方向で、比体積活性は１回も低下しない。
【００５１】
固定床触媒バルクの前及び／又は固定床触媒バルクに引き続き、不活性材料のみ（例えば希釈成形体のみ）から成るバルクが存在する（これは、本願明細書中では概念上固定床触媒バルクには分類されず、それというのも、これは多重金属酸化物活性材料を有する成形体を含まないためである）。この場合、不活性バルクのために使用される希釈成形体は、固定床触媒バルク中で使用される触媒成形体と同じ形状を有してよい。しかしながら、不活性バルクのために使用される希釈成形体の形状は、触媒成形体の上記の形状と異なっていてもよい（例えば環状の代わりに球状）。
【００５２】
しばしば、そのような不活性バルクのために使用される成形体は、７ｍｍ×７ｍｍ×４ｍｍ（外径×長さ×内径）の環状の形状か、又は直径ｄ＝４〜５ｍｍの球状の形状を有する。
【００５３】
本発明によれば有利に、本発明による方法の場合、固定床触媒バルクは反応ガス混合物の流動方向で以下のように構造化されている。
【００５４】
まず、それぞれ固定床触媒バルクの全長の１０〜６０％、有利に１０〜５０％、殊に有利に２０〜４０％、極めて殊に有利に２５〜３５％の長さで（即ち、例えば０．７０〜１．５０ｍ、有利に０．９０〜１．２０ｍの長さで）、触媒成形体と希釈成形体とから成る１つの均一な混合物又は２つの（希釈の減少する）連続する均一な混合物が存在し（その際、双方は有利に本質的に同一の形状を有する）、その際、希釈成形体の質量割合（触媒成形体の質量密度と希釈成形体の質量密度とは通常わずかに異なるに過ぎない）は通常１０〜５０質量％、有利に２０〜４５質量％、殊に有利に２５〜３５質量％である。固定床触媒バルクのこの第一の領域に引き続き、本発明によれば有利に、固定床触媒バルクの長さの端部まで（即ち例えば２．００〜３．００ｍ、有利に２．５０ｍ〜３．００ｍの長さで）、（第一の領域内よりも）小さな範囲内にのみ触媒成形体の希釈されたバルクが存在するか、又は極めて殊に有利に、第一の領域内でも使用されていた同じ触媒成形体の唯一のバルクが存在する。
【００５５】
上記のことは、殊に、固定床触媒バルク中で触媒成形体としてシェル型触媒リング又はシェル型触媒球（殊に、本願明細書中で有利なものとして挙げられたもの）が使用される場合に当てはまる。有利に、前記の構造化の範囲内で、触媒成形体ないしその担体リングのみならず希釈成形体もが、本発明による方法において本質的に７ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍ（外径×長さ×内径）の環形状を有する。
【００５６】
上記のことは、不活性希釈成形体の代わりに、活性材料分が、固定床触媒バルクの端部でのシェル型触媒成形体の活性材料分よりも２〜１５質量％だけ低いシェル型触媒成形体が使用される場合にも当てはまる。
【００５７】
応用技術的に有利に、本発明による方法の反応工程の実施は、例えばＤＥ−Ａ１９９１０５０８、１９９４８５２３、１９９１０５０６及び１９９４８２４１に記載されているような２領域管束型反応器中で実施される。本発明により使用可能な２領域管束型反応器の有利な変形は、ＤＥ−Ｃ２８３０７６５に開示されている。しかしながら、ＤＥ−Ｃ２５１３４０５、ＵＳ−Ａ３１４７０８４、ＤＥ−Ａ２２０１５２８、ＥＰ−Ａ３８３２２４及びＤＥ−Ａ２９０３２１８に開示されている２領域管束型反応器も、本発明による方法の反応工程の実施のために適当である。
【００５８】
即ち、極めて単純には、本発明により使用することができる（場合により前方及び／又は後方に配置された不活性バルクを有する）固定床触媒バルクが管束型反応器の金属管中に存在し、かつ金属管の周囲に、２つの連続する本質的に空間的に分離された調温媒体、通常は塩溶融物が導かれる。それぞれの塩浴が延びている管断片は、本発明によれば１つの反応領域を表す。
【００５９】
即ち、単純には、例えば塩浴Ａは、アクロレインの酸化反応が（１回の通過の際に）４５〜８５モル％（有利に５０〜８５モル％、殊に有利に６０〜８５モル％）の範囲内の変換率が達成されるまで生じる管の断片（反応領域Ａ）の周囲を流動し、かつ塩浴Ｂは、アクロレインの後続の酸化反応が（１回の通過の際に）少なくとも９０モル％の変換率値が達成されるまで生じる管の断片（反応領域Ｂ）の周囲を流動する（必要な場合には、本発明により使用することができる反応領域Ａ、Ｂに、個々の温度に維持されている他の反応領域が接続されていてよい）。
【００６０】
応用技術的に有利に、本発明による方法の反応工程は他の反応領域を含まない。即ち、塩浴Ｂは有利に、アクロレインの後続の酸化反応が（１回の通過の際に）≧９２モル％又は≧９４モル％又は≧９６モル％又は≧９８モル％及びしばしばその上≧９９モル％又はそれを上回る変換率値まで生じる管の断片の周囲を流動する。
【００６１】
通常、反応領域Ｂの開始は反応領域Ａの高温点最大の後方にある。
【００６２】
２つの塩浴Ａ、Ｂは本発明によれば、反応管を導通する反応ガス混合物の流動方向に対して並流又は向流で、反応管を包囲する空間を導通してよい。当然のことながら、本発明によれば、反応領域Ａ中で並流が適用され、反応領域Ｂ中で向流が適用されてもよい（又はその逆も言える）。
【００６３】
当然のことながら、前記の全ての事例態様において、それぞれの反応領域の内部で、反応管に対して生じる塩溶融物の並流に更に１つの横断流を重ねることができ、従って、個々の反応領域は例えばＥＰ−Ａ７００７１４又はＥＰ−Ａ７００８９３に記載されているような管束型反応器に相応し、全体で、接触管束を通る縦断面で熱交換媒体の蛇行形の流れが生じる。
【００６４】
通常、本発明による反応工程のための前記の２領域管束型反応器において、接触管はフェライト鋼製であり、典型的には１〜３ｍｍの壁厚を有する。その内径は、通常２０〜３０ｍｍ、しばしば２２〜２６ｍｍである。その長さは有利に３〜４ｍ、有利に３．５ｍである。全ての温度領域内で、固定床触媒バルクは、領域の長さの少なくとも６０％ないし少なくとも７５％、又は少なくとも９０％を占める。場合により残存する残りの長さは場合により不活性バルクで占められる。応用技術的に有利に、管束型容器中に納められた接触管の数は、少なくとも５０００、有利に少なくとも１００００に達する。反応容器中に納められた接触管の数は、しばしば１５０００〜３００００である。４００００を上回る接触管の数を有する管束型反応器は、むしろ例外である。接触管は、通常、容器の内部で均一に分配されて配置されており（接触管１つ当たり有利に６個の等距離の隣接する管）、その際、分配は有利に、相互に隣接している接触管の中心的内軸の距離（いわゆる接触管分配）が、３５〜４５ｍｍであるように選択される（ＥＰ−Ｂ４６８２９０参照）。
【００６５】
熱交換媒体として、殊に流体の調温媒体が好適である。塩、例えば硝酸カリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸ナトリウム及び／又は硝酸ナトリウムの溶融物、又は低溶融金属、例えばナトリウム、水銀及び種々の金属の合金の溶融物の使用が特に有利である。
【００６６】
通常、本発明による反応工程の２領域管束型反応器中の流通の前記の全態様において、流速は２つの必要な熱交換媒体循環内で、熱交換媒体の温度が、反応領域への入口箇所から反応領域からの出口箇所まで０〜１５℃上昇するように選択される。即ち、前記の△Ｔは、本発明によれば１〜１０℃、又は２〜８℃又は３〜６℃であってよい。
【００６７】
反応領域Ａ中への熱交換媒体の入口温度は、本発明によれば通常、２３０〜３２０℃の範囲内、有利に２５０〜３００℃の範囲内、殊に有利に２６０〜２８０℃の範囲内である。反応領域Ｂへの熱交換媒体の入口温度は、本発明によれば通常、同様に２３０〜３２０℃ないし２９０℃までの範囲内であるが、しかしながら同時に通常、反応領域Ａ中に進入する熱交換媒体の入口温度を≧０℃〜≦２０℃ないし≦１０℃、ないし≧０℃かつ≦５℃、又はしばしば≧０℃かつ≦３℃下回る。
【００６８】
ここで、本発明による方法の反応工程の実施のために、再度、殊に、ＤＥ−ＡＳ２２０１５２８に記載された２領域管束型反応器型を使用することもできることについて言及するが、この反応器型は、場合により冷たい反応ガス出発混合物又は冷たい循環ガスの加熱を惹起させるために、反応領域Ｂのより熱い熱交換媒体から部分量を反応領域Ａに移すという可能性が包含されている。更に、各個の反応領域内の管束の特徴は、ＥＰ−Ａ３８２０９８に記載されているように形成することができる。
【００６９】
通常、本発明による方法の場合、プロペンの接触気相酸化法により製造されたアクロレインが使用される。通常、このプロペン酸化のアクロレインを含有する反応ガスは中間精製なしで使用され、従って本発明による反応ガス出発混合物は、少量の、例えば未反応のプロペンか又はプロペン酸化の副生成物を含有してもよい。この場合通常、プロペン酸化の生成物ガス混合物に、更に、アクロレイン酸化のために必要とされる酸素を添加しなければならない。
【００７０】
有利に、そのような、本発明による方法に先行するプロペンからアクロレインへの気相接触酸化は、本発明による方法と同様に、
ａ）反応ガス出発混合物中に含まれるプロペンでの固定床触媒バルクの負荷が、≦１６０Ｎｌプロペン／ｌ固定床触媒バルク１・ｈかつ≧９０Ｎｌプロペン／ｌ固定床触媒バルク１・ｈであり、
ｂ）固定床触媒バルクにわたって、反応ガス混合物の流動方向における固定床触媒バルクの比体積活性は一定であるか又は少なくとも１回増加し、かつ
ｃ）反応ガス混合物が反応領域Ａ’の内部で示す最高温度ＴｍａｘＡ’と、反応ガス混合物が反応領域Ｂの内部で示す最高温度ＴｍａｘＢ’とから形成される差ＴｍａｘＡ’−ＴｍａｘＢ’が≧０℃であることを特徴とし、分子酸素及びプロペンをＯ２：Ｃ３Ｈ６≧１のモル比で含有する、プロペン、分子酸素及び少なくとも１種の不活性ガスを含有する反応ガス出発混合物を、一つの反応工程において、２つの空間的に連続した反応領域Ａ’、Ｂ’中に配置されている固定床触媒バルクに導通し、その際、反応領域Ａ’の温度は２９０〜３８０℃の範囲内の温度であり、かつ反応領域Ｂ’の温度は同様に２９０〜３８０℃の範囲内の温度であり、かつ前記の固定床触媒バルクの活性材料は元素Ｍｏ、Ｆｅ及びＢｉを含有する少なくとも１種の多重金属酸化物であり、反応領域Ａ’は４０〜８０モル％のプロペンの変換率にまでわたっており、かつ固定床触媒バルク１を１回だけ通過した際のプロペン変換率は≧９０モル％であり、かつそれに伴うアクロレイン形成並びにアクリル酸副生成物形成の選択率は全体として≧９０モル％であるというように実施される。
【００７１】
通常、差ＴｍａｘＡ’−ＴｍａｘＢ’は８０℃を上回らない。
【００７２】
この場合有利に、ＴｍａｘＡ’−ＴｍａｘＢ’は≧３℃かつ≦７０℃である。この場合極めて殊に有利に、ＴｍａｘＡ’−ＴｍａｘＢ’は≧２０℃かつ≦６０℃である。
【００７３】
この場合、反応ガス出発混合物中に含まれるプロペンでの固定床触媒バルクの負荷が≧９０Ｎｌプロペン／ｌ・ｈかつ≦１５５Ｎｌプロペン／ｌ・ｈ、又は≧１００Ｎｌプロペン／ｌ・ｈかつ≦１５０Ｎｌプロペン／ｌ・ｈ、又は≧１１０Ｎｌプロペン／ｌ・ｈかつ≦１４５Ｎｌプロペン／ｌ・ｈ、又は≧１２０Ｎｌプロペン／ｌ・ｈかつ≦１４０Ｎｌプロペン／ｌ・ｈ、又は≧１２５Ｎｌプロペン／ｌ・ｈかつ≦１３５Ｎｌプロペン／ｌ・ｈである場合に有利であることが判明した。
【００７４】
この場合に必要とされる差ＴｍａｘＡ’−ＴｍａｘＢ’は、方法を実施する際、通常、一方では反応領域Ａ’の温度のみならず反応領域Ｂ’の温度もが２９０〜３８０℃の範囲内にあり、他方では反応領域Ｂ’の温度（ＴＢ’）と反応領域Ａの温度（ＴＡ’）との間の差、即ちＴＢ’−ＴＡ’が≦０℃かつ≧−１０℃ないし≦０℃かつ≧−５℃、又はしばしば≦０℃かつ≧−３℃である場合に生じる。
【００７５】
即ち、本発明による方法を実施するために、例えばＷＯ０１／３６３６４に記載されているように、２つの２領域管束型反応器を直列に接続するか、又は４領域管束型反応器に統合することができ、その際、第一の２領域部においてプロペン酸化が実施され、第二の２領域部において本発明によるアクロレイン酸化が実施される。
【００７６】
通常、第二の場合、２つの反応工程のための固定床触媒バルクの間には不活性バルクが存在する。しかしながらそのような中間不活性バルクを省略することもできる。
【００７７】
当然のことながら、プロペン酸化工程はセパレータ又は後続のアクロレイン酸化工程と相応して統合される１領域管束型反応器であってもよい。
【００７８】
反応管の長さは、統合した場合、しばしば統合しない管束型反応器の長さの合計に相当する。
【００７９】
この場合、本発明による方法に先行する反応工程のための反応ガス出発混合物中のプロペン割合は、本発明による方法の場合、（それぞれ全体積に対して）例えば４〜１５体積％、しばしば５〜１２体積％ないし５〜８体積％の値であってよい。
【００８０】
しばしば、本発明による方法は反応ガス出発混合物中のプロペン：酸素：中性ガス（水蒸気を含む）の体積比１：（１．０〜３．０）：（５〜２５）、有利には１：（１．４〜２．３）：（１０〜１５）で実施される。通常、中性（不活性）ガスはその体積の少なくとも２０％が分子窒素から成る。しかしながら、これは≧３０体積％、又は≧４０体積％、又は≧５０体積％、又は≧６０体積％、又は≧７０体積％、又は≧８０体積％、又は≧９０体積％、又は≧９５体積％まで分子窒素から成ってもよい（総じて、本願明細書中で、不活性希釈ガスは、それぞれの反応工程を１回だけ通過する際に５％未満、有利に２％未満が反応するガスであるべきであり；これは分子窒素の他に例えばプロパン、エタン、メタン、ペンタン、ブタン、ＣＯ２、ＣＯ、水蒸気及び／又は希ガスのようなガスである）。当然のことながら、不活性希釈ガスは本発明による方法に先行する方法の場合５０モル％までないし７５モル％及びそれを上回ってプロパンから成っていてもよい。希釈ガスの成分は、例えば本発明による方法の生成物ガス混合物からのアクリル酸の分離の後に残留するような循環ガスであってもよい。
【００８１】
そのような気相接触プロペン酸化のための触媒として、殊にＥＰ−Ａ１５５６５、ＥＰ−Ａ５７５８９７、ＤＥ−Ａ１９７４６２１０及びＤＥ−Ａ１９８５５９１３のものが該当する。
【００８２】
本発明による方法のための反応ガス出発混合物中のアクロレイン含分は、（それぞれ全体積に対して）例えば３〜１５体積％、しばしば４〜１０体積％ないし５〜８体積％の値であってよい。
【００８３】
しばしば、本発明による方法は、反応ガス出発混合物中に存在するアクロレイン：酸素：水蒸気：不活性ガスの体積比（Ｎｌ）１：（１〜３）：（０〜２０）：（３〜３０）、有利に１：（１〜３）：（０．５〜１０）：（７〜１０）で実施される。
【００８４】
しかしながら当然のことながら、本発明による方法は、反応ガス出発混合物中に存在するアクロレイン：酸素：水蒸気：その他の体積比（Ｎｌ）１：（０．９〜１．３）：（２．５〜３．５）：（１０〜１２）でも実施される。
【００８５】
ここで、本発明による方法の固定床触媒バルクのための活性材料として、ＤＥ−Ａ１０２６１１８６の多重金属酸化物材料も有利であることが確認される。
【００８６】
総じて、２つの固定床触媒バルク領域の間の比体積活性を、実験的に容易に、同一の周辺条件（有利に意図的な方法の条件）下で、同一の長さの固定床触媒バルクに、しかしながらその都度それぞれの固定床触媒バルク領域の組成に相応して、同一のアクロレインを含む反応ガス出発混合物を導通させることにより区別することができる。反応したアクロレインの比較的高い量は、比較的高い比体積活性を示す。
【００８７】
本発明による反応工程に先行するプロペン部分酸化工程のための２領域管束型反応器の本発明により有利な実施態様は、以下の通りであってよい（構造上の詳細な態様は実用新案出願２０２１９２７７．６、２００２１９２７８．４及び２０２１９２７９．２ないしＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＥＰ０２／１４１８７、ＰＣＴ／ＥＰ０２／１４１８８又はＰＣＴ／ＥＰ０２／１４１８９において行われている通りであってよい）：
接触管：
接触管の材料：フェライト鋼；
接触管の寸法：長さ例えば３５００ｍｍ；
外径例えば３０ｍｍ；
壁厚例えば２ｍｍ；
管束中の接触管の数：例えば３００００又は２８０００又は３２０００又は３４０００；更に、接触管と同様に装入されており（コイル状に完全に外部から内部へ巻いている）、例えば長さ及び壁厚は同じだがしかしながら例えば３３．４ｍｍの外径を有し、かつ例えば８ｍｍの外径及び例えば１ｍｍの壁厚の中央に配置されたサーモウェルを有する、（例えばＥＰ−Ａ８７３７８３及びＥＰ−Ａ１２７００６５に記載されているような）１０個までの加熱管；
反応器（接触管と同一の材料）：
６０００〜８０００ｍｍの内径の円筒状容器；
１，４５４１型の特殊鋼でメッキされた反応器フード；メッキ厚：数ｍｍ；
例えば中央の自由空間を有する環状に配置された管束；
中央の自由空間の直径：例えば１０００〜２５００ｍｍ（例えば１２００ｍｍ又は１４００ｍｍ又は１６００ｍｍ又は１８００ｍｍ又は２０００ｍｍ又は２２００ｍｍ又は２４００ｍｍ）；
通常、管束中で均一な接触管分配（接触管１つ当たり６個の等距離の隣接する管）、正三角形での配置、接触管分配（相互に隣接している接触管の中央の内軸の間隔）：３５〜４５ｍｍ、例えば３６ｍｍ又は３８ｍｍ又は４０ｍｍ又は４２ｍｍ又は４４ｍｍ；
接触管は接触管板（例えば１００〜２００ｍｍの厚さを有する上方板及び下方板）中のその端部で密閉補強されており、上方端部で、容器と接続されかつ反応ガス出発混合物のための入口を有するフードに合流し；例えば接触管長の半分に亘って存在する、厚さ２０〜１００ｍｍの分離板は、反応器の空間を対称的に２つの反応領域（温度領域）Ａ’（上方領域）とＢ’（下方領域）とに分割しており；全ての反応領域は偏向板により２つの等距離の縦断片に分割されており；
偏向板は有利に環形状を有しており；接触管は有利に分離板上で密閉補強されており；塩溶融物の横断流速度が領域の内部で出来る限り一定となるように、偏向板上では密閉補強されておらず；
全ての領域には特別な塩ポンプにより伝熱体としての塩溶融物が供給され；塩溶融物の供給部は例えば偏向板の下方に存在し、かつ排出部は例えば偏向板の上方に存在し；
２つの塩溶融物循環から例えば部分流を取り出し、かつ例えば一緒にか又は２つの別個の間接的な熱交換器中で冷却し（蒸気生成）；
第一の場合、冷却された塩溶融物流を分配し、それぞれの残流と統合し、それぞれのポンプによって、反応器中へ、塩溶融物を容器の周囲に分配する相応する環状路へと押し出し；
反応器ジャケット中に存在する窓を経て塩溶融物が管束に達し；流入を例えば管束に対して半径方向に行い；
塩溶融物は全ての領域において偏向板の規定に従って、例えば
−外側から内側へ
−内側から外側へ
の順に接触管の周囲を流動し；
部分流冷却を含めてポンプ循環させるために、塩溶融物は、容器の周囲に取り付けられた窓を経て、全ての領域端部で、反応器ジャケットの周囲に取り付けられた環状路中に集まり；
塩溶融物を全ての反応領域にわたって下方から上方へと導く；
反応混合物は、本発明による反応工程に前接続された反応工程の反応器を、この反応器の塩浴入口温度よりも数℃高い温度で去る。反応ガス混合物は後処理のために有利に、この反応器に後接続されている別個の後冷却器中で、２２０℃〜２８０℃、有利に２４０℃〜２６０℃に冷却される。
【００８８】
後冷却器には通常下方の管板の下方にフランジが設置され、通常、フェライト鋼を有する管から成る。後冷却器の管中には、有利に、熱伝達を改善するために、部分的又は完全に巻かれていてよい特殊鋼の金属薄板コイルが内部に挿入されている。
【００８９】
塩溶融物：
塩溶融物として、硝酸カリウム５３質量％、亜硝酸ナトリウム４０質量％及び硝酸ナトリウム７質量％から成る混合物を使用することができ；２つの反応領域及び後冷却器では有利に同一の組成の塩溶融物が使用され；反応領域中にポンプ循環された塩量は領域１つ当たり約１００００ｍ３／ｈであってよい。
【００９０】
流通：
プロペン酸化のための反応ガス出発混合物は有利に上方から下方へと反応器を導通し、その一方で、様々に調温された個々の領域の塩溶融物を有利に下方から上方へと搬送する；
接触管及び加熱管の装入（上方から下方へ）は、例えば以下の通りである：
断片１：長さ５０ｃｍ
予備バルクとしての、寸法７ｍｍ×７ｍｍ×４ｍｍ（外径×長さ×内径）のステアタイトリング
断片２：長さ１４０ｃｍ
寸法５ｍｍ×３ｍｍ×２ｍｍ（外径×長さ×内径）のステアタイトリング３０質量％及び断片３からの完全触媒７０質量％から成る均一な混合物を用いた触媒装入
断片３：長さ１６０ｃｍ
ＤＥ−Ａ１００４６９５７の実施例１記載の環状（５ｍｍ×３ｍｍ×２ｍｍ＝外径×長さ×内径）の完全触媒（化学量論：［Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９ｘ２ＷＯ３］０．５［Ｍｏ１２Ｃｏ５．５Ｆｅ２．９４Ｓｉ１．５９Ｋ０．０８Ｏｘ］１）を用いた触媒装入
本発明により有利な、本発明によるアクロレイン反応工程のための２領域管束型反応器の実施態様は以下の通りであってよい：
プロペン反応工程のための２領域管束型反応器の場合と全て同じである。但し上方及び下方の接触管板の厚さはしばしば１００〜２００ｍｍ、例えば１１０ｍｍ又は１３０ｍｍ又は１５０ｍｍ又は１７０ｍｍ又は１９０ｍｍである。
【００９１】
後冷却器を取りやめ；その代わりに下方に開口部を有する接触管は、下方端部で容器と接続されかつ生成物ガス混合物のための出口を有するフードに合流し；上方の反応領域は領域Ａであり、かつ下方の反応領域は領域Ｂである。出口”後冷却器”と入口” 本発明による反応工程のための反応器”との間に、有利に圧縮空気のための供給措置が存在する。
【００９２】
接触管及び加熱管の装入（上方から下方へ）は例えば以下の通りであってよい：
断片１：長さ２０ｃｍ
予備バルクとしての、寸法７ｍｍ×７ｍｍ×４ｍｍ（外径×長さ×内径）のステアタイトリング
断片２：長さ９０ｃｍ
寸法７ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍ（外径×長さ×内径）のステアタイトリング３０質量％及び断片４からのシェル型触媒７０質量％から成る均一な混合物を用いた触媒装入
断片３：長さ５０ｃｍ
寸法７ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍ（外径×長さ×内径）のステアタイトリング２０質量％及び断片４からのシェル型触媒８０質量％から成る均一な混合物を用いた触媒装入
断片４：長さ１９０ｃｍ
ＤＥ−Ａ１００４６９２８の製造例５記載の環状（７ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍ＝外径×長さ×内径）のシェル型触媒（化学量論：Ｍｏ１２Ｖ３Ｗ１．２Ｃｕ２．４Ｏｘ）を用いた触媒装入
それとは別に、プロペン工程の接触管及び加熱管の装入（上方から下方へ）は以下の通りであってもよい：
断片１：長さ５０ｃｍ
予備バルクとしての、寸法７ｍｍ×７ｍｍ×４ｍｍ（外径×長さ×内径）のステアタイトリング
断片２：長さ３００ｃｍ
ＤＥ−Ａ１００４６９５７の実施例１記載の環状（５ｍｍ×３ｍｍ×２ｍｍ＝外径×長さ×内径）の完全触媒（化学量論：［Ｂｉ２Ｗ２Ｏ９ｘ２ＷＯ３］０．５・［Ｍｏ１２Ｃｏ５．６Ｆｅ２．９４Ｓｉ１．５９Ｋ０．０８Ｏｘ］１）を用いた触媒装入
アクロレイン工程の接触管及び加熱管の装入（上方から下方へ）は以下の通りであってもよい：
断片１：長さ２０ｃｍ
予備バルクとしての、寸法７ｍｍ×７ｍｍ×４ｍｍ（外径×長さ×内径）のステアタイトリング
断片２：長さ１４０ｃｍ
寸法７ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍ（外径×長さ×内径）のステアタイトリング２５質量％及び断片３からのシェル型触媒７５質量％から成る均一な混合物を用いた触媒装入
断片３：長さ１９０ｃｍ
ＤＥ−Ａ１００４６９２８の製造例５記載の環状（７ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍ＝外径×長さ×内径）のシェル型触媒（化学量論：Ｍｏ１２Ｖ３Ｗ１．２Ｃｕ２．４Ｏｘ）を用いた触媒装入
上記の全てのプロペンの工程の装入において、ＤＥ−Ａ１００４６９５７の実施例１からの完全触媒を以下のものに代えることもできる：
ａ）ＥＰ−Ａ１５５６５からの実施例１ｃ記載の触媒、又は、この実施例に従って製造することができるが但し活性材料Ｍｏ１２Ｎｉ６．５Ｚｎ２Ｆｅ２Ｂｉ１Ｐ０．００６５Ｋ０．０６Ｏｘ・１０ＳｉＯ２を有する触媒；
ｂ）寸法５ｍｍ×３ｍｍ×２ｍｍないし５ｍｍ×２ｍｍ×２ｍｍの中空円筒体完全触媒としての、ＤＥ−Ａ１９８５５９１３からの実施例Ｎｏ．３；
ｃ）ＤＥ−Ａ１９７４６２１０の実施例１に記載の多重金属酸化物ＩＩ−完全触媒；
ｄ）ＤＥ−Ａ１００６３１６２からのシェル型触媒１、２及び３、但し、同じシェル厚で寸法５ｍｍ×３ｍｍ×１．５ｍｍないし７ｍｍ×３ｍｍ×１．５ｍｍの担体リング上に施与されたもの。
【００９３】
ｅ）ＤＥ−Ａ１９８１５２８１の実施例に記載のシェル型触媒、但し、同じシェル厚で寸法７ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍ又は８ｍｍ×６ｍｍ×４ｍｍ（常に外径×長さ×内径）の担体リング上に施与されたもの。
【００９４】
上記の列挙において、担体材料として有利にCeramTec社のステアタイト（型：C220）が使用される。
【００９５】
上記の全ての本発明によるアクロレイン工程の装入において、ＤＥ−Ａ１００４６９２８の製造例５記載のシェル型触媒を以下のものに代えることができる：
ａ）２７質量％の活性材料分及び２３０μｍのシェル厚を有するＤＥ−Ａ４４４２３４６からのシェル型触媒Ｓ１又はＳ７；
ｂ）ＤＥ−Ａ１９８１５２８１からの実施例１〜５に記載のシェル型触媒、但し、活性材料分２０質量％を有する寸法７ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍの担体リング上に施与されたもの；
ｃ）ＤＥ−Ａ１９７３６１０５に従って製造され、かつ２０質量％の活性材料分を有し、かつ上記の７ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍの担体リング上に施与された、化学量論（Ｍｏ１０．４Ｖ３Ｗ１．２Ｏｘ）（ＣｕＭｏ０．５Ｗ０．５Ｏ４）１．６の二相の活性材料を有するシェル型触媒。
【００９６】
その他の点で、プロペン酸化工程のための固定床触媒バルク及び本発明によるアクロレイン酸化工程のための固定床触媒バルクは、有利に、（例えば不活性材料を用いた希釈により）、個々の反応領域内の反応ガス混合物の高温点最大と反応領域のそれぞれの温度との間の温度差が通常８０℃を超えないように選択される。大抵、この温度差は≦７０℃、しばしば２０〜７０℃であり、有利にこの温度差はわずかである。更に、前記の固定床触媒バルクは、安全性の理由から当業者に自体公知のように、（例えば不活性材料を用いた希釈により）、ＥＰ−Ａ１１０６５９８中の定義による”ピークトゥソルト温度感度”が≦９℃又は≦７℃又は≦５℃又は≦３℃であるように選択される。
【００９７】
アクロレイン反応工程のための後冷却器及び反応器は、長さが２５ｍ未満である複合管により接続されている。
【００９８】
上記の反応器設備及び本願明細書に記載されている他の全ての反応器設備及び固定床触媒の装入は、刊行物ＷＯ０１／３６３６４、ＤＥ−Ａ１９９２７６２４、ＤＥ−Ａ１９９４８２４８、ＤＥ−Ａ１９９４８５２３、ＤＥ−Ａ１９９４８２４１、ＤＥ−Ａ１９９１０５０６、ＤＥ−Ａ１０３０２７１５及びＥＰ−Ａ１１０６５９８に記載されているように高いプロペンないしアクロレイン負荷で運転することもできる。
【００９９】
有利に、反応領域Ａ’、Ｂ’ないしＡ、Ｂはこの場合本願明細書中で推奨されている温度を有してよいが、しかしながら、それぞれ第二の反応領域は、上記の刊行物の教示によれば、それぞれ第一の反応領域よりも高い温度を有する。それぞれの第二の反応領域中の高温点温度は、有利に常にそれぞれの第一の反応領域の高温点温度を下回る。
【０１００】
しかしながら本発明によるアクロレイン負荷の場合、本発明による処理方式で、高いアクロレイン負荷のために推奨される処理方式と比較して高められたアクリル酸形成の選択率が生じる。
【０１０１】
以下の実施例及び比較例において、並びに上記の反応器設備において、アクロレイン反応工程において、環状の希釈成形体及び環状の触媒成形体を、球状の希釈成形体及び球状の触媒成形体（それぞれ半径２〜５ｍｍ及び活性材料分１０〜３０質量％、しばしば１０〜２０質量％を有する）に代えることができる。この場合、上記の刊行物に記載された高いアクロレイン負荷の場合の運転に関する記載は、そのまま有効である。
【０１０２】
実施例及び比較例
反応管（Ｖ２Ａ鋼；外径３０ｍｍ、壁厚２ｍｍ、内径２６ｍｍ、長さ：３５０ｃｍ、並びにその全長にわたって反応管中の温度を測定できる熱電対を収容するための反応管中心に配置された加熱管（外径４ｍｍ））を上方から下方へ以下のように装入する；
断片１：長さ２０ｃｍ
予備バルクとしての、寸法７ｍｍ×７ｍｍ×４ｍｍ（外径×長さ×内径）のステアタイトリング
断片２：長さ９０ｃｍ
寸法７ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍ（外径×長さ×内径）のステアタイトリング３０質量％及び断片４からのシェル型触媒７０質量％から成る均一な混合物を用いた触媒装入
断片３：長さ５０ｃｍ
寸法７ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍ（外径×長さ×内径）のステアタイトリング２０質量％及び断片４からのシェル型触媒８０質量％から成る均一な混合物を用いた触媒装入
断片４：長さ１９０ｃｍ
ＤＥ−Ａ１００４６９２８の製造例５記載の環状（７ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍ＝外径×長さ×内径）のシェル型触媒（化学量論：Ｍｏ１２Ｖ３Ｗ１．２Ｃｕ２．４Ｏｘ）を用いた触媒装入
上方から下方へ、第一の１７５ｃｍを向流でポンプ輸送された塩浴Ａを用いてサーモスタットで調温する。第二の１７５ｃｍを向流でポンプ輸送された塩浴Ｂを用いてサーモスタットで調温する。
【０１０３】
気相酸化：
上記の反応管に、以下の組成の反応ガス出発混合物を連続的に装入し、その際、反応管の負荷及びサーモスタットによる調温を変化させる：
アクロレイン  ５．５体積％、
プロペン  ０．３体積％、
分子酸素  ６．０質量％、
ＣＯ  ０．４体積％、
ＣＯ２  ０．８体積％、
水  ９．０質量％、及び
窒素  ７８．０体積％。
【０１０４】
反応ガス混合物は反応管を上方から下方へと貫流する。
【０１０５】
反応管の入口での圧力は、アクロレイン負荷に依存して１．６〜２．１バールの間で変動する。
【０１０６】
生成物ガス混合物から反応管出口で少量の試料をガスクロマトグラフィーによる分析のために採取する。反応領域Ａの端部には同様に分析箇所が存在する。
【０１０７】
負荷及び塩浴温度に依存した結果を以下の表に示す（括弧内の文字Ｂは実施例を表し、括弧内の文字Ｖは比較例を表す）。
【０１０８】
ＴＡ、ＴＢは、反応領域Ａ及びＢにおけるポンプ循環された塩浴の温度を表す。
【０１０９】
ＵＡＡは、反応領域Ａの端部でのアクロレイン変換率をモル％で表したものである。
【０１１０】
ＵＡＢは、反応領域Ｂの端部でのアクロレイン変換率をモル％で表したものである。
【０１１１】
ＳＡＡは、反応したアクロレインに対する、生成物ガス混合物中のアクリル酸形成の選択率をモル％で表したものである。
【０１１２】
ＴｍａｘＡ、ＴｍａｘＢは、反応領域Ａ及びＢの内部での反応ガス混合物の最高温度を℃で表したものである。
【０１１３】
【表１】
0004625447.tif 000002