Спосіб селективного одержання оцтової кислоти шляхом каталітичного окиснення етану та/або етилену та каталізатор, який застосовується в способі

Даний винахід стосується способу селективного одержання оцтової кислоти шляхом каталітичного газофазного окиснення етану та/або етилену в присутності каталізатора, що містить молібден і паладій. Окисне дегідрування етану в етилен у газовій фазі при температурах, більших 500°С, є відомим, наприклад, із заявок на патенти США А-4250346, А-4524236 і А-4568790. Так, у заявці на патент США А-4250346 описане застосування каталітичного складу для перетворення етану в етилен, що містить елементи молібден, X і Υ у співвідношенні а:b:с, де X є Cr, Mn, Nb, Та, Ті, V та/або W, і Υ означає Ві, Се, Co, Cu, Fe, К, Mg, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, ТІ та/або U, a=1, b=0,05-1, с=0-2. Загальна величина "с" для Со, Ni та/або Fe повинна складати при цьому менше, ніж 0,5. Реакція протікає переважно в присутності доданої води. Описані каталізатори можуть застосовуватися, при необхідності, для окиснення етану в оцтову кислоту, при цьому ефективність перетворення в оцтову кислоту становить близько 18% при конверсії етану 7,5%. У вищезгаданих заявках мова йде, головним чином, про одержання етилену, у меншій мірі - про цільове одержання оцтової кислоти. На противагу цьому, в ЕР-В-0294845 описаний спосіб селективного одержання оцтової кислоти з етану, етилену або їх сумішей з киснем у присутності каталітичної суміші, що містить, принаймні: А) кальцинований каталізатор формули MoxVy або Mo xVyZz, де Ζ може бути одним або декількома металами, вибраними з Li, Na, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, Sc, Y, La, Ce, Ai, ТІ, Ті, Zr, Hf, Pb, Nb, Та, As, Sb, Bi, Cr, W, U, Те, Fe, Co і Ni, x=0,5-0,9, у=0,1-0,4, z=0,001-1, і Б) каталізатор гідратації етилену та/або каталізатор окиснення етилену. У випадку другого компонента каталізатора (Б) мова йде, зокрема, про молекулярні сита як каталізатор або про каталізатор окиснення, що містить паладій. При застосуванні описаної каталітичної суміші та постачанні реактора, що містить каталізатор, газовою сумішшю, яка складається з етану, кисню, азоту та водяної пари, максимальна селективність становить 27% при конверсії етану 7%. Високі швидкості конверсії етану згідно з ЕР 0294845 досягаються тільки з описаною каталітичною сумішшю, але не з каталізатором, що містить окремі компоненти А та Б. Інший спосіб одержання продукту, що містить етилен та/або оцтову кислоту, описаний у європейському патенті ЕР-В-0407091. При цьому газ, який містить етан та/або етилен, а також молекулярний кисень, при підвищеній температурі контактує з каталітичним складом, який містить елементи А, X та Υ. При цьому А представляє собою ModReeWf, X є Cr, Mn, Nb, Та, Ті, V та/або W та Υ є Ві, Се, Co, Cu, Fe, К, Mg, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, ТІ та/або U. Максимальна селективність, що може бути досягнута при використанні описаного каталізатора в процесі окиснення етану до оцтової кислоти, становить 78%. Як інші, побічні продукти, утворюються двоокис вуглецю, окис вуглецю та етилен. У патенті ФРН 19620542 описується спосіб селективного одержання оцтової кислоти з газоподібної живильної суміші, що містить етан, етилен або їх суміш, а також кисень, при підвищеній температурі, який відрізняється тим, що газоподібну живильну суміш вводять разом з каталізатором, що містить елементи a:b:c:d:e у комбінації з киснем: MoaPdbRecXd Ye, при цьому символи Χ, Υ мають наступні значення: X = Сr, Mn, Nb, В, Та, Ті, V та/або W; Υ = Ві, Се, Со, Сu, Те, Fe, Li, К, Na, Rb, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, ТІ та/або U; індекси a, b, c, d і є означають грам-атомні співвідношення відповідних елементів, при цьому а=1, b>0, c>0, d=0,05-2, e=0-3. У даних прикладах при температурі 280°С і тиску 15бар конверсія етану доходить до 8%, а селективність оцтової кислоти до 91%. У патенті ФРН 19630832 описаний спосіб селективного одержання оцтової кислоти з газоподібної живильної суміші, що містить етан, етилен або їх суміші, а також кисень, при підвищеній температурі. Живильна суміш при цьому взаємодіє з каталізатором, що містить елементи Mo, Pd, X і Υ у комбінації з киснем. При цьому X означає один або кілька елементів, вибраних з гр упи Сr, Mn, Nb, Та, Ті, V, Те і W, і Υ означає один або кілька елементів, вибраних з групи В, АІ, Ga, In, Pt, Zn, Cd, Bi, Ce, Co, Rh, Ir, Cu, Ag, Au, Fe, Ru, Os, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Zr, Hf, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, ТІ і U. Грам-атомні співвідношення для відповідних елементів вказуються при цьому таким способом : а (Мо) = 1; b (Pd) > 0; с (X) > 0; d (Υ) = 0-2. Каталізатори, описані у вищезгаданому патенті, виявляють максимальну продуктивність 149кг/(год м 3) при селективності оцтової кислоти >60мол.%. Продуктивність характеризується кількістю одержуваної оцтової кислоти за одиницю часу та об'ємом каталізатора. Об'єктом винаходу в міжнародній заявці на патент WO 9847850 є спосіб селективного одержання оцтової кислоти з газоподібної живильної суміші, що містить етан, етилен або їх суміші, а такожкисень, при підвищеній температурі на каталізаторі, який містить елементи W, Χ, Υ і Ζ у грам-атомних співвідношеннях a:b:c:d у комбінації з киснем: Wa Xb Yc Zd, де X один або декілька елементів, вибраних з групи Pd, Pt, Ag та/або Аu, Υ один або кілька елементів, вибраних з групи V, Nb, Cr, Mn, Fe, Sn, Sb, Cu, Zn, U, Ni та/або Bi, Z один або кілька елементів, вибраних з групи Li, Na, К, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La, Ті, Zr, Hf, Ru, Os, Co, Rh, Ir, B, Al, Ga, ln, ТІ, Si, Ge, Pb, P, As та/або Те, a=1, b>0, c>0, d=0-2, а також сам каталізатор. При 250°С, тиску 15бар та часі контакту 20сек. селективність оцтової кислоти досягає 80% при конверсії етану 10%. Міжнародна заявка на патент WO 00/14047 стосується способу одержання оцтової кислоти, при цьому етан та/або етилен вступають в реакцію з газом, що містить молекулярний кисень, у реакторі з псевдозрідженим шаром у присутності твердого псевдозрідженого мікросферичного каталізатора окиснення, причому, принаймні, 90% згаданих частинок каталізатора мають розміри, менші від 300мкм. Як каталізатор описана сполука формули MoaWb Agclrd Xe Yf, при цьому X означає Nb і V, Υ означає елемент з групи Сr, Μn, Та, Ті, В, Al, Ga, In, Pt, Zn, Cd, Bi, Се, Co, Rh, Ir, Cu, Ag, Au, Fe, Ru, Os, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Zr, Hf, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, ТІ, U, Re і Pd; a-f означають грам-атомні співвідношення елементів з 0