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FR2497795A1 - CATALYST OF OXIDESHYDROGENATION - Google Patents

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FR2497795A1
FR2497795A1 FR8200140A FR8200140A FR2497795A1 FR 2497795 A1 FR2497795 A1 FR 2497795A1 FR 8200140 A FR8200140 A FR 8200140A FR 8200140 A FR8200140 A FR 8200140A FR 2497795 A1 FR2497795 A1 FR 2497795A1
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FR
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iron phosphate
aluminum
reaction
acid
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FR8200140A
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Kenneth W Barnett
Stephen S Hupp
Ferdinand A Ruszala
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Ashland LLC
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Ashland Oil Inc
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PERFECTIONNEMENT AU PROCEDE POUR LA CONVERSION CATALYTIQUE DE L'ACIDE ISOBUTYRIQUE EN ACIDE METHACRYLIQUE PAR LA REACTION D'OXYDESHYDROGENATION DANS LAQUELLE ON MET EN CONTACT UN CATALYSEUR AU PHOSPHATE DE FER AVEC UN COURANT D'ALIMENTATION GAZEUX CONTENANT LEDIT SUBSTRAT D'ACIDE ET DE L'OXYGENE A UNE TEMPERATURE ENTRE ENVIRON 300 ET 550C. LE PERFECTIONNEMENT SELON L'INVENTION CONSISTE A EFFECTUER LADITE REACTION D'OXYDESHYDROGENATION EN PRESENCE D'UN CATALYSEUR AU PHOSPHATE DE FER MODIFIE AYANT LA FORMULE EMPIRIQUE SUIVANTE, EN ATOMES-GRAMMES: FEMPO DANS LAQUELLE M REPRESENTE UN METAL CHOISI PARMI LE BORE, L'ALUMINIUM, LE GALLIUM ET L'INDIUM ET DANS LAQUELLE X REPRESENTE LE NOMBRE D'ATOMES D'OXYGENE LIES AUX AUTRES ELEMENTS DANS LEURS ETATS D'OXYDATION RESPECTIFS DANS LE CATALYSEUR.THE INVENTION CONCERNS AN IMPROVEMENT OF THE PROCESS FOR THE CATALYTIC CONVERSION OF ISOBUTYRIC ACID INTO METHACRYLIC ACID BY THE REACTION OF OXIDEHYDROGENATION IN WHICH AN IRON PHOSPHATE CATALYZER IS IN CONTACT WITH A GASEOUS SUBSTRATE SUPPLY CURRENT ACID AND OXYGEN AT A TEMPERATURE BETWEEN APPROXIMATELY 300 AND 550C. THE IMPROVEMENT ACCORDING TO THE INVENTION CONSISTS OF CARRYING OUT THE SAID REACTION OF OXIDESHYDROGENATION IN THE PRESENCE OF A MODIFIED IRON PHOSPHATE CATALYST HAVING THE FOLLOWING EMPIRICAL FORMULA, IN ATOMS-GRAMS: FEMPO IN WHICH M BOREISI REPRESENTS A MET. ALUMINUM, GALLIUM AND INDIUM AND IN WHICH X REPRESENTS THE NUMBER OF OXYGEN ATOMS BOUND WITH THE OTHER ELEMENTS IN THEIR RESPECTIVE STATES OF OXIDATION IN THE CATALYST.

Description

La présente invention concerne un procédé pour laThe present invention relates to a method for

conversion d'acide isobutyrique en acide méthacrylique par oxy-  conversion of isobutyric acid to methacrylic acid by oxy-

déshydrogénation. Le procédé s'applique aussi bien aux équivalents fonctionnels de l'acide isobutyrique comme l'acide propionique et l'isobutyrate de méthyle. Il existe un nombre considérable de techniques antérieures ayant pour but l'oxydéshydrogénation des acides monocarboxyliques  dehydrogenation. The process is equally applicable to the functional equivalents of isobutyric acid such as propionic acid and methyl isobutyrate. There is a considerable number of prior art techniques aimed at the oxidation hydrogenation of monocarboxylic acids.

saturés inférieurs pour préparer les acides up-insaturés correspon-  lower saturates to prepare the corresponding up-unsaturated acids

dants. Les premiers travaux indiqués dans ce domaine consistent à effectuer thermiquement l'oxydéshydrogtnation indiquée par réaction en phase vapeur du substrat acide avec l'iode et l'oxygène. Cette  dent. The first works indicated in this field consist in thermally performing the oxidized hydrogenation indicated by vapor phase reaction of the acidic substrate with iodine and oxygen. This

tentative n'a pas retenu beaucoup d'attention comme une voie poten-  attempt did not receive much attention as a potential pathway

tiellement viable pour exécuter industriellement la réaction de base.  It is actually viable to industrially perform the basic reaction.

Ceci, on le comprend, d'autant plus que l'iode est coûteux, présente  This, it is understood, especially since the iodine is expensive, present

des propriétés extrêmement corrosives et cause des problèmes consi-  extremely corrosive properties and causes serious problems.

dérables dans la réalisation de la récupération complète des quantités  in the achievement of full recovery of quantities

relativement importantes d'iode nécessaires dans le procédé.  relatively large amounts of iodine needed in the process.

Comme l'indique largement la technique antérieure succes-  As is widely indicated by the prior art succes-

sive, la méthode catalytique hétérogène pour effectuer la réaction d'oxydéshydrogénation est considérée comme plus intéressante du point de vue de l'application industrielle potentielle. Dans la technique antérieure principale la plus récente, l'activité a été centrée sur  the heterogeneous catalytic method for carrying out the oxidation-hydrogenation reaction is considered to be more interesting from the point of view of potential industrial application. In the most recent main prior art, the activity was centered on

l'utilisation de deux types de compositions catalytiques à cet effet.  the use of two types of catalytic compositions for this purpose.

L'un de ces types comprend généralement les hétéropolyacides, repré-  One of these types generally comprises heteropolyacids, which are

sentés de manière caractéristique par l'acide 12-molybdophosphorique contenant facultativement du vanadium et/ou du tungstène dans une disposition structurelle analogue. L'autre type de catalyseur contient  typically characterized by 12-molybdophosphoric acid optionally containing vanadium and / or tungsten in a similar structural arrangement. The other type of catalyst contains

les systèmes ayant en commun une matrice de phosphate de fer calcinée.  systems having in common a matrix of calcined iron phosphate.

Les phosphates de fer soumis à la calcination existent sous forme de nombreuses phases ou espèces cristallines. Bien que l'on pense que le couple oxydation/réduction intervenant dans la réaction principale est attribuable au phosphate de fer, l'espèce ou les espèces catalytiquement active), n'ont pas été identifiées. On a cependant la preuve que la présence d'un composant métallique supplémentaire dans  The iron phosphates subjected to calcination exist in the form of numerous phases or crystalline species. Although it is believed that the oxidation / reduction pair involved in the main reaction is attributable to iron phosphate, the species or species catalytically active), have not been identified. However, there is evidence that the presence of an additional metal component in

la préparation sert à faciliter la formation de l'espèce catalyti-  the preparation serves to facilitate the formation of the catalytic species

quement active. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 948 959 indique notamment qu'un métal alcalinou alcalino-terreux  actively active. For example, US Pat. No. 3,948,959 discloses, inter alia, that an alkaline or alkaline earth metal

comme composant métallique supplémentaire est efficace dans ce but.  as an additional metal component is effective for this purpose.

La présente invention représente donc une extension de cet aspect  The present invention therefore represents an extension of this aspect

particulier de l'état actuel de la technique.  particular of the current state of the art.

L'invention concerne un procédé catalytique pour effectuer la déshydrogénation oxydante de l'acide isobutyrique pour former l'acide méthacrylique. Le procédé de l'invention consiste à mettre en contact un catalyseur hétérogène A une température de 300-550 C avec une charge combinée dudit acide isobutyrique et d'oxygène gazeux dilué, caractérisé en ce que ledit cata!yseur est du phosphate de fer calciné contenant en outre de l'aluminium métal conmme agent modifiant ou dopant. D'autres éléments du groupe IIa, bore, gallium et indium peuvent servir de composant modifiant ou dopant. Selon l'aspect le plus large de l'invention le catalyseur envisagé est défini par la formule empirique en atomes-grammes FeM,ollPl 2 0xdans laquelle M représente l'aluminium, le bore, le galliurm ou l'indium et x représente le nombre d'aioues d'oxygène liés aux autres métaux dans leurs états respectifs d'oxydation dans le catalyseur. On a trouvé que le catalyseur au phosphate de fer modifié par l'aluminium est actif pendant de longues durées. A la différence des catalyseurs au phosphate de fer qui perdat leur activité au cours du temps, le catalyseur modifié à l'aluminium a montré dans des études  The invention relates to a catalytic process for carrying out the oxidative dehydrogenation of isobutyric acid to form methacrylic acid. The process of the invention consists in bringing into contact a heterogeneous catalyst at a temperature of 300-550 ° C. with a combined charge of said isobutyric acid and dilute gaseous oxygen, characterized in that said catalyst is calcined iron phosphate further containing aluminum metal as a modifying or doping agent. Other elements of group IIa, boron, gallium and indium can serve as modifying or doping component. According to the broadest aspect of the invention, the envisaged catalyst is defined by the empirical formula in grams of FeM, ollP1, in which M is aluminum, boron, galliurm or indium and x is the number oxygen scavengers bound to the other metals in their respective states of oxidation in the catalyst. It has been found that the aluminum-modified iron phosphate catalyst is active for long periods of time. Unlike iron phosphate catalysts which lose their activity over time, the aluminum-modified catalyst has shown in studies

d'une durée de 100 heures qu'il conserve son activité.  for a duration of 100 hours that it keeps its activity.

Il existe un certain nombre de techniques applicables  There are a number of applicable techniques

pour la préparation du catalyseur utile dans la pratique de l'invention.  for the preparation of the catalyst useful in the practice of the invention.

Parmi ceux-ci, les méthodes les plus faciles comprennent la préparation d'une composition intégrale avant la calcination. Ceci peut Ltre effectué facilement en utilisant la méthode dite à la bouillie ou la méthode de précipitation. Dans cette dernière méthode, on prépare d'abord une solution aqueuse de sels des métaux considdrés et d'acide phosphorique et on neutralise ensuite avec une base appropriée pour précipiter les phosphates métalliques mixtes. On a avantage h laver soigneusement le précipité pour séparer toutes les traces de substances solubles dans l'eau et ensuite à sécher avant la calcination. Dans l'alternative, on peut ajouter du phosphate d'ammonium à la solution des sels métalliques pour précipiter directeient les phosphates métalliques. Corme on l'a indiqué, on peut utiliser n'importe quels sels de fer ou d'aluminium solubles dans l'eau. Cependant en raison des caractéristiques de solubilité des nitrates, entre autresraisons,  Among these, the easiest methods include the preparation of an integral composition prior to calcination. This can be done easily using the so-called slurry method or the precipitation method. In the latter method, an aqueous solution of salts of the metals in question and phosphoric acid is first prepared and then neutralized with a suitable base to precipitate the mixed metal phosphates. It is advantageous to wash the precipitate thoroughly to separate all traces of water-soluble substances and then to dry prior to calcination. Alternatively, ammonium phosphate may be added to the solution of the metal salts to directly precipitate the metal phosphates. As has been indicated, any water-soluble iron or aluminum salts can be used. However, due to the solubility characteristics of nitrates, among other things,

ces sels sont préférés.these salts are preferred.

La méthode dite à la bouillie est encore plus appropriée à mettre en oeuvre et pour cette raison elle représente la méthode préférée dans l'invention. Selon ce mode opératoire, on obtient la solution aqueuse des sels de fer et d'aluminium conjointement avec l'acide phosphorique. On chauffe la solution en continu jusqu'à ce que la masse ne puisse plus être agitée. On fragmente ensuite le résidu et on le chauffe à nouveau à une température moyennement élevée de l'ordre d'environ 120C jusqu'à séchage complet. Ensuite, on tamise le produit et on le calcine. Les températures de calcination appropriées se situent en gros entre 400 et 1000'C, et de préférence  The so-called slurry method is even more suitable for use and for this reason it is the preferred method in the invention. According to this procedure, the aqueous solution of the iron and aluminum salts is obtained together with the phosphoric acid. The solution is heated continuously until the mass can no longer be stirred. The residue is then broken up and heated again at a moderately high temperature of about 120C until complete drying. Then the product is sieved and calcined. The appropriate calcination temperatures are roughly 400 to 1000 ° C, and preferably

elles sont de 400 à 85O'C.they are from 400 to 85 ° C.

Selon l'une ou l'autre de ces techniques, on peut prépa-  According to one or other of these techniques, it is possible to

rer un catalyseur sur support. Par exemple dans la méthode à la bouillie on peut ajouter de la silice colloïdale ou de l'alumine colloidale ou toute autre forme quelconque de l'une ou l'autre avant d'éliminer la teneur en eau. Lorsqu'on utilise l'alumine colloïdale elle peut servir également comme source supplémentaire des cations aluminium qui donnent l'activité améliorée et la longue durée de vie du catalyseur observées dans le catalyseur au phosphate de fer  a supported catalyst. For example, in the slurry method, colloidal silica or colloidal alumina or any other form of either may be added before the water content is removed. When colloidal alumina is used it can also be used as an additional source of the aluminum cations which give the improved activity and long catalyst life observed in the iron phosphate catalyst

modifié à l'aluminium selon la présente invention.  modified with aluminum according to the present invention.

On peut ajouter des supports tels qu'alumine, silice, oxyde de titane, etc., avant d'éliminer la teneur en eau. Le support  Supports such as alumina, silica, titanium oxide, etc. can be added before the water content is removed. The support

peut également être imprégné dans une solution du phosphate métal-  may also be impregnated in a metal phosphate solution

lique et séché. Les étapes d'imprégnation et séchage doivent Etre répétées jusqu'à ce que l'on obtienne le nombre désiré de couches de phosphate métallique séché. De manière semblable, dans la méthode alternative décrite, on peut effectuer la précipitation des phosphates  liquefied and dried. The impregnation and drying steps should be repeated until the desired number of dried metal phosphate layers are obtained. Similarly, in the alternative method described, it is possible to carry out the precipitation of phosphates

métalliques en présence de particules en suspension du support prévu.  metal in the presence of suspended particles of the intended support.

Dans une préparation catalytique caractéristique du commerce, on utilise une technique de séchage par pulvérisation dans laquelle la bouillie est introduite dans le séchoir par pulvérisation et le  In a typical commercial catalyst preparation, a spray drying technique is used in which the slurry is introduced into the spray dryer and the

produit solide est ensuite mis en comprimés ou extrudé puis calciné.  solid product is then tableted or extruded and calcined.

Les compositions catalytiques de l'invention peuvent être utilisées dans un réacteur à lit fluidisé, un réacteur à réservoir agité ou un réacteur du type à lit fixe. A cause de la commodité associée à l'utilisation d'un réacteur à lit fixe dans une opération  The catalyst compositions of the invention can be used in a fluid bed reactor, a stirred tank reactor or a fixed bed type reactor. Because of the convenience associated with using a fixed bed reactor in an operation

à petite échelle, ce réacteur est illustré dans les exemples ci-après.  on a small scale, this reactor is illustrated in the examples below.

Dans le mode préféré de fonctionnement, la charge envoyée dans le réacteur comprend un mélange gazeux préchauffé du substratd'oxygène moléculaire,de vapeur et d'un diluant gazeux inerte. On observe ordinairement une température de préchauffage de l'ordre d'environ 300 à 350 C. Une gamme large de température de réaction applicable est de 250- 5500C riais plus généralement une température de 350 à 4500C  In the preferred mode of operation, the feed to the reactor comprises a preheated gaseous mixture of the molecular oxygen substrate, steam and an inert gaseous diluent. A preheating temperature is generally observed in the range of about 300 to 350 ° C. A wide range of applicable reaction temperature is 250 ° -5,500 ° C., more generally a temperature of 350 ° to 45 ° C.

donne le traitement optimal.gives the optimal treatment.

Le rapport molaire de l'oxygène moléculaire au substrat est de 0,2 à 1,5, de préférence de 0,5 à 1,0. Bien que la vapeur ne soit pas nécessaire pour effectuer la réaction, sa présence dans la charge améliore le rendement du produit désiré. Un rapport molaire  The molar ratio of molecular oxygen to the substrate is 0.2 to 1.5, preferably 0.5 to 1.0. Although steam is not required to effect the reaction, its presence in the feed improves the yield of the desired product. A molar ratio

applicable de l'eau au substrat dans la charge est d'environ 1 à 75.  applicable water to the substrate in the load is about 1 to 75.

Le rapport optimal est davantage de l'ordre d'environ 10 à 30.  The optimum ratio is more in the range of about 10 to 30.

Un autre paramètre important réside dans la concentra-  Another important parameter is the concentration

tion du substrat dans la charge. Exprimée en moles pour cent, la  substrate in the load. Expressed in moles percent, the

concentration des substrats considérés varie largement de 0,1-20.  The concentration of the substrates considered varies widely from 0.1 to 20.

Comme il est courant dans des réactions de ce type, le rendement du produit désiré est une fonction inverse de la concentration. Du point de vue de l'obtention d'un débit raisonnable combiné avec un rendement acceptable, la concentration du substrat dans la charge est d'environ 3-6 moles %. La concentration est contrôlée par la quantité d'eau et du gaz inerte présentedans le courant d'alimentation. Le diluant gazeux préféré est l'azote bien que d'autres gaz tel que l'oxyde de carbone, hélium, argon, etc., soient également appropxes. Bien entendu, si la concentration désiréd du substrat le permet, l'air représente  As is common in such reactions, the yield of the desired product is an inverse function of the concentration. From the point of view of obtaining a reasonable flow rate combined with an acceptable yield, the concentration of the substrate in the feed is about 3-6 mol%. The concentration is controlled by the amount of water and inert gas present in the feed stream. The preferred gaseous diluent is nitrogen although other gases such as carbon monoxide, helium, argon, etc. are also suitable. Of course, if the desired concentration of the substrate allows it, air represents

un oxydant dilué convenable.a suitable dilute oxidant.

Un autre paramètre applicable est celui de la durée de contact. La durée de contact est définie comme le volume de catalyseur divisé par le débit de la charge gazeuse en volume/seconde à la  Another applicable parameter is the duration of contact. The duration of contact is defined as the volume of catalyst divided by the flow rate of the gaseous load in volume / second at the

température de réaction. Le volume de catalyseur est le volume appa-  reaction temperature. The volume of catalyst is the volume

rent occupé par le catalyseur dans le réacteur. Le terme catalyseur comprend dans ce sens, non seulement le phosphate de fer modifié proprement dit, mais également le diluant solide ou le support le cas échéant. En conséquence, des durées de contact utilisables varient de 0, 05 à 50 secondes et plus généralement, de l'ordre de 0,1-20  occupied by the catalyst in the reactor. In this sense, the term "catalyst" includes not only the modified iron phosphate itself, but also the solid diluent or the carrier if appropriate. As a result, usable contact times range from 0.05 to 50 seconds and more generally from 0.1-20.

secondes. La réaction est effectuée sous la pression atmosphérique.  seconds. The reaction is carried out under atmospheric pressure.

- Les exemples suivants illustrent l'invention sans  - The following examples illustrate the invention without

toutefois en limiter la portée.however, limit its scope.

EXEMPLE; 1EXAMPLE; 1

Le présent exemple a pour but d'illustrer la méthode à la bouillie décrite ci-dessus pour préparer un catalyseur utile dans  The purpose of this example is to illustrate the slurry method described above for preparing a catalyst useful in

la pratique de l'invention. On dissout 122 g de nitrate de fer nona-  the practice of the invention. 122 g of nonionic iron nitrate are dissolved

hydraté avec 11,33 g de nitrate d'aluminium nonahydraté dans 250 ml d'eau, on ajoute en agitant 42,4 g d'acide phosphorique concentré à la solution de sels métalliques. On agite ensuite la solution et on chauffe jusqu'à ce que la masse de l'eau soit évaporée. On sèche encore la pàte résultante à 1250C jusqu'à ce qu'elle puisse tre fragmentée, après quoi on brise le solide en morceaux de 1,25 cm et  hydrated with 11.33 g of aluminum nitrate nonahydrate in 250 ml of water, 42.4 g of concentrated phosphoric acid are added with stirring to the solution of metal salts. The solution is then stirred and heated until the mass of the water is evaporated. The resulting paste is further dried at 1250 ° C until it can be comminuted, after which the solid is broken up into 1.25 cm pieces and

moins et on calcine pendant 16 heures dans un courant d'air à 450C.  less and calcined for 16 hours in a stream of air at 450C.

On broie la matière calcinée et on la passe auxtamis de 0,84-1,68 mm d'ouverture de mailles avant l'utilisation. La formule empirique en atomes-grammes des phosphates mixtes de fer et d'aluminium calcinés est la suivante: FeAI P O 0,11 1,1 x  The calcined material is milled and passed through a mesh size of 0.84-1.68 mm prior to use. The empirical formula in grams of mixed phosphates of calcined iron and aluminum is as follows: FeAI P O 0.11 1.1 x

EXEMPLE 2EXAMPLE 2

Le présent exemple illustre la préparation d'un catalyseur en phosphate de fer modifié à l'aluminium ayant un rapport  This example illustrates the preparation of an aluminum-modified iron phosphate catalyst having a ratio of

phosphore/aluminium supérieur A celui du catalyseur de l'exemple 1.  phosphorus / aluminum greater than that of the catalyst of Example 1.

On dissout 610,0 g de nitrate de fer nonahydraté avec 62,6 g de nitrate d'aluminium nonahydraté dans 1,2 litre d'eau distillée. On  610.0 g of iron nitrate nonahydrate are dissolved with 62.6 g of aluminum nitrate nonahydrate in 1.2 liters of distilled water. We

ajoute 250 g d'acide phosphorique concentré. Le reste du mode opéra-  add 250 g of concentrated phosphoric acid. The rest of the operating mode

toire est comme indiqué à l'exemple 1. La formule empirique en atomes-  is as shown in Example 1. The empirical formula in atoms

grammes des phosphates mixtes de fer et d'aluminium calcinés est la suivante: FeAl 01P O440x  grams of mixed phosphates of calcined iron and aluminum is as follows: FeAl 01P O440x

EXEMPLE 3EXAMPLE 3

Le présent exemple illustre la préparation d'un catalyseur en phosphate de fer modifié à l'aluminium de formule empirique, en atomes-grammes, FeAl 05P1 05Ox On dissout 128,6 g de nitrate de fer nonahydraté avec 5,86 g de nitrate d'aluminium nonahydraté dans 250 ml d'eau distillée. On ajoute 50,0 g d'acide phosphorique concentré. Le reste du mode opératoire est comme indiqué  The present example illustrates the preparation of an aluminum-modified iron phosphate catalyst of empirical formula, in gram atoms, FeAl 05P1 05Ox 128.6 g of iron nitrate nonahydrate is dissolved with 5.86 g of nitrate of iron. Aluminum nonahydrate in 250 ml of distilled water. 50.0 g of concentrated phosphoric acid are added. The rest of the procedure is as indicated

à l'exemple 1.in example 1.

EXEMPLE 4EXAMPLE 4

Le présent exemple illustre la préparation d'un catalyseur en phosphate de fer modifié à l'aluminium de formule empirique en atomes-grammes FeA 10 Pl O1. Ce catalyseur a la même 0,1.1 1,1 x formule empirique que le catalyseur de l'exemple 1. Il en diffère  The present example illustrates the preparation of an aluminum modified iron phosphate catalyst of empirical formula in grams FeA 10 P10 O1. This catalyst has the same 0.1.1 1.1 x empirical formula as the catalyst of Example 1. It differs from it.

cependant en ce que la préparation évite l'utilisation d'eau supplé-  however, in that the preparation avoids the use of additional water

mentaire. On prépare le catalyseur de l'exemple 4 en mélangeant 610 g de nitrate de fer nonahydraté et 56,65 g de nitrate d'aluminium nonahydraté. On chauffe ce mélange jusqu'à fusion et on ajoute ensuite en  mentary. The catalyst of Example 4 is prepared by mixing 610 g of iron nitrate nonahydrate and 56.65 g of aluminum nitrate nonahydrate. This mixture is heated until melting and then added to

agitant 212 g d'acide phosphorique à 85 ',. Le reste du mode opéra-  stirring 212 g of 85% phosphoric acid. The rest of the operating mode

toire est comme à l'exemple 1.is as in example 1.

EXEMPLE 5EXAMPLE 5

Le présent exemple illustre la préparation d'un cata-  This example illustrates the preparation of a

lyseur au phosphate de fer modifié au gallium ayant la formule empirique suivante en atomes-jralms: FeGaO 1lP 1ox. On dissout 71,0 g de nitrate de fer nonahydraté avec 5,0 g de nitrate de gallium nonahydraté dans 100 ml d'eau. On ajoute ensuite 24,8 g d'acide phosphorique concentré. Le reste du mode opératoire est comine à  Gallium-modified iron phosphate lyser having the following empirical formula in atom-atoms: FeGaO 11 Pox. 71.0 g of iron nitrate nonahydrate are dissolved with 5.0 g of gallium nitrate nonahydrate in 100 ml of water. 24.8 g of concentrated phosphoric acid are then added. The rest of the procedure is comine to

l'exemple 1.Example 1

EXEMPLE 6EXAMPLE 6

Le présent exemple illustre la préparation d'un cata-  This example illustrates the preparation of a

lyseur au phosphate de fer modifié au gailium axant la formule empirique suivante en atomes-grammes: FeGa 0ilP1,440x. On dissout 71,0 g de nitrate de fer nonahydraté avec 5,0 g de nitrate de gallium nonahydraté dans 100 ml d'eau et on ajoute ensuite 29,3 g d'acide phosphorique concentré. Le reste du mude opératoire est comme  Gailium-modified iron phosphate lysate having the following empirical formula in grams: FeGa O1P1,440x. 71.0 g of iron nitrate nonahydrate are dissolved with 5.0 g of gallium nitrate nonahydrate in 100 ml of water and 29.3 g of concentrated phosphoric acid are then added. The rest of the operative mud is like

à l'exemple 1.in example 1.

EXEMPLE 7EXAMPLE 7

Le présent exemple illustre la préparation d'un cata-  This example illustrates the preparation of a

lyseur au phosphate de fer qui n'est pas modifié par l'addition d'un autre métal. On dissout 101 g de nitrate de fer nonahydraté dans  Iron phosphate lyser which is not modified by the addition of another metal. 101 g of iron nitrate nonahydrate are dissolved in

ml d'eau. On ajoute ensuite 29,1 g d'acide phosphorique concentre.  ml of water. 29.1 g of concentrated phosphoric acid are then added.

Le reste du mode opératoire est comme indiqué à l'exemple 1. La formule empirique du phosphate de fer calciné est la suivante, en  The remainder of the procedure is as indicated in Example 1. The empirical formula for calcined iron phosphate is as follows, in

atomes-grammes: FePO.gram atoms: FePO.

XX

2 4977952 497795

EXEMPLE 8EXAMPLE 8

Le présent exemple illustre l'utilisation de la compo-  This example illustrates the use of the

sition catalytique des exemples précédents dans la mise en oeuvre de la déshydrogénation oxydante de l'acide isobutyrique (AIB). Le réacteur et le mode de mise en oeuvre général de la réaction sont les mêmes pour chacun des essais énumérés. Le catalyseur est dilué par  catalytic section of the preceding examples in carrying out the oxidative dehydrogenation of isobutyric acid (AIB). The reactor and the general mode of implementation of the reaction are the same for each of the listed tests. The catalyst is diluted by

des paillettes de quartz (1 partie en volume du catalyseur pour 4 par-  quartz flakes (1 part by volume of the catalyst for 4 parts

ties en volume de paillettes de quartz) et chargé dans un réacteur tubulaire à écoulement de haut en bas classique. Les essais sont effectués à 400-4250C. Le mode opératoire consiste à alimenter avec un mélange préchauffé d'acide isobutyrique d'oxygène, d'azote et de vapeur un tube en acier inoxydable de 1,27 cm de diamètre extérieur (9,5 mm de diamètre intérieur) et d'environ 45 cm de long contenant le catalyseur essayé sous forme d'un lit de 15 ml maintenu à la température de réaction utilisée dans l'essai particulier. Le rapport de l'eau à l'acide isobutyrique dans la charge est de à 1, le rapport de l'oxygène à l'acide isobutyrique est de 1:1 et la durée de contact est de l'ordre de 0,4 à 0, 5 seconde. Ces rapports conduisent à un mélange d'alimentation contenant 4 moles / d'acide isobutyrique, 78 moles % d'eau, 4 moles 7. d'oxygène et  by volume of quartz flakes) and loaded into a conventional up-and-down tubular reactor. The tests are carried out at 400-4250C. The procedure involves feeding with a preheated mixture of isobutyric acid oxygen, nitrogen and steam a stainless steel tube 1.27 cm in outer diameter (9.5 mm internal diameter) and about 45 cm long containing the test catalyst as a 15 ml bed maintained at the reaction temperature used in the particular test. The ratio of water to isobutyric acid in the feed is from 1 to 1, the ratio of oxygen to isobutyric acid is 1: 1 and the duration of contact is of the order of 0.4 to 0, 5 seconds. These ratios lead to a feed mixture containing 4 moles / isobutyric acid, 78 mole% water, 4 mole 7 oxygen and

14 moles % d'azote comme diluant.14 mole% nitrogen as diluent.

Le préchauffeur consiste en un tube d'acide inoxy-  The preheater consists of a tube of stainless

dable de longueur semblable à celle du réacteur mais garni avec des billes de verre. Le produit organique condensé est recueilli et analysé par chromatographie gazeuse. Les produits gazeux sont  dable of length similar to that of the reactor but filled with glass beads. The condensed organic product is collected and analyzed by gas chromatography. The gaseous products are

analysés séparément par chromatographie gazeuse.  analyzed separately by gas chromatography.

Les résultats pertinents observés pour les essais individuels sont indiqués dans le tableau ci-après. Les résultats obtenus en sélectivité et en conversion sont également indiqués dans ledit tableau. La conversion représente le rapport molaire  The relevant results observed for the individual tests are shown in the table below. The results obtained in selectivity and in conversion are also indicated in said table. The conversion represents the molar ratio

du substrat consommé à celui chargé dans le réacteur. La sélecti-  from the substrate consumed to that charged to the reactor. Selectivity

vité pour l'acide méthacrylique (AM&) représente le rapport molaire de l'acide méthacrylique trouvé dans l'effluent à l'AIB  for methacrylic acid (AM &) represents the molar ratio of methacrylic acid found in the effluent to AIB

consommé dans la réaction.consumed in the reaction.

Le catalyseur préparé comme décrit à l'exemple 1  The catalyst prepared as described in Example 1

et utilisé comme décrit à l'exemple 8 pour effectuer l'oxydéshydro-  and used as described in Example 8 to carry out the oxideshydro-

génation de l'acide isobutyrique a fonctionné pendant 100 heures sans  Isobutyric acid generation worked for 100 hours without

présenter de signes de désactivation.  show signs of deactivation.

Zb ZZ E OZ 0ú o oî OL Oú ap saanaH L ea dura xs L aIduiaxE  Zb ZZ E OZ 0 o o o o OL Where ap saanaH L ea dura xs L aIduiaxE

L aIduIeax.The IduIeax.

EaT dtuaxK g a7[dula:cs ú aIdUiaxa p a-[dwaxa ú;8duriaxa T aIduraxa z aIduraxa I aIdwraxH I alduraxg 1 aIEduraxSi I aldtuax a  EaT dtuaxK g a7 [dula: cs ú aIdUiaxa p a- [dwaxa ú; 8duriaxa T aIduraxa z aIduraxa I aIdwraxH I alduraxg 1 aIEduraxSi I aldtuax a

ana sX e:WjD -ana sX e: WjD -

fin esil R YLJfin esil R YLJ

S6ZZ62S6ZZ62

L9 Qo ZL L. OL 01. L OL L9 OL i.Rs _ e' z 9 S8 ú6 L6 f6 6 L6 L6 L6 AuoD zT17 llb ú1b7 L6E 91i t t 66E IZb OZu OZbP t To nD exnjvlgdwlaj  L9 Qo ZL L. OL 01. L OL L9 OL i.Rs _ e 'z 9 S8 ú6 L6 f6 6 L6 L6 L6 Lt2 Zd17 llb ú1b7 L6E 91i t t 66E IZb OZu OZbP t To nD exnjvlgdwlaj

Claims (5)

REVENDICATIONS Dans un procéde pour la conversion catalytique de  In a process for the catalytic conversion of l'acide isobutyrique en acide méthacrylique par la réaction d'oxy-  isobutyric acid to methacrylic acid by the reaction of oxy- déshydrogénation dans laquelle on met en contact un catalyseur au phosphate de fer avec un courant d'alimentation gazeux contenant ledit substrat d'acide et de l'oxygène à une température entre environ 300 et 550 C, le perfectionnement consistant à effectuer ladite  dehydrogenation in which an iron phosphate catalyst is contacted with a gaseous feed stream containing said acid substrate and oxygen at a temperature between about 300 and 550 C, the improvement of performing said réaction d'oxydéshydrogénation en présence d'un catalyseur au phos-  oxidation-hydrogenation reaction in the presence of a phosphorus catalyst phate de fer modifié ayant la formule empirique suivante, en atomes-  modified iron phate having the following empirical formula, grammes: FeM ol-lPl_20x dans laquelle M représente un métal choisi parmi le bore, l'aluminium, le gallium et l'indium et dans laquelle x représente le nombre d'atomes d'oxygène liés aux autres éléments  grams: FeM ol-1 P_20x in which M represents a metal selected from boron, aluminum, gallium and indium and wherein x represents the number of oxygen atoms bound to the other elements dans leursétatsd'oxydation respectifs dans le catalyseur.  in their respective oxidation states in the catalyst. 2. Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé  2. Improvement according to claim 1, characterized en ce que M est l'aluminium.in that M is aluminum. 3. Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le catalyseur au phosphate de fer modifié a la formule  3. Improvement according to claim 1, characterized in that the modified iron phosphate catalyst has the formula suivante en atomes-gramles: FeA10,050_,11P1,0o1,50x.  next in atoms-gram: FeA10,050_, 11P1,0o1,50x. 4. Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé  4. Improvement according to claim 1, characterized en ce que M est le gallium.in that M is gallium. 5. Perfectionnement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le catalyseur au phosphate de fer modifié a la formule  5. Improvement according to claim 4, characterized in that the modified iron phosphate catalyst has the formula suivante en atomes-grammes: FeGa,11P1,l 1,50x.  next in grams: FeGa, 11P1, 1,50x.
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