CH410917A - Catalyseur utilisable pour l'oxydation du benzène en anhydride maléique - Google Patents

Description

  



  Catalyseur utilisable pour oxydation du benzène en anhydride   maléique   
 La présente invention a pour objet un catalyseur supporté, utilisable pour la préparation de l'anhydride maléique.



   L'oxydation moléculaire du benzène en anhydride   maléique    en phase vapeur est connue depuis de nombreuses années, le début de la commercialisation datant des travaux effectués dans les années   1920.    En dépit de ce passé éloigné, la sélectivité de la réaction est bien en deçà de la sélectivité théorique et, comme la demande en anhydride maléique croît constamment, une augmentation   procentuelle    même faible de la sélectivité aurait d'importantes conséquences   éco-    nomiques.



   Les catalyseurs employés normalement pour cette réaction comprennent les oxydes de vanadium et de molybdène. Ils sont distribués de diverses manières connues sur des supports, comme par exemple l'alumine, la magnésie, la zircone, la mullite, l'oxyde de bérylium ou des matières similaires qui sont stables jusqu'à une température d'environ 600  C. L'utilisation comme support de ces matières commerciales courantes n'a pas permis d'améliorer la sélectivité audelà de   70/o moléculaire.

   Pour améliorer    la   sélecti-    vité, on   a    proposé un lavage à l'acide des supports commerciaux (voir brevet des USA   N  2967185),    ce qui améliore bien la sélectivité, mais complique la préparation du catalyseur et augmente par consÚ  quent son prix    de revient.



   Conformément à l'invention, on a découvert que de hautes sélectivités peuvent être atteintes sans lavage à l'acide grâce à une composition chimique déterminée du support sur lequel le catalyseur est déposé. La composition chimique du support employé dans l'invention est la suivante :
 Tableau A
 Limites
 extrêmes avantageuses préférées
 Alumine.

    > 80    '/o      85 o/o   
 Calcium (CaO).   1 O/o    0,   75  /o    0,   60  /o   
 Magnesium   (MgO).    0, 4 à 2% 0, 5 à 1   O/o    0,   60 ego   
 Sodium   (Na2O)    0, 1   à 1  /o    0, 2-0,   8 /o    0, 4-0,   5 ID/o   
 Potassium   (K2O).    0,   1-1  /o    0, 3-0,   6  /o    0, 4-0,   5  /o   
Les propriétés physiques du support sont avantageusement les suivantes :

   
 Tableau B
 Limites
 extremes préférées
Diamètre moyen des particules, mm. 5, 1-12, 7 7, 5
Surface spécifique, m2/g. 0, 002-10 0,   002-1,    0   Porosité, e/o.    30-60 42-46
Absorption   d'eau, e/o 10-30    20-24
Densité apparente de chaque   particule, g/ce.    1-3 2, 0-2, 2
 Un procédé de préparation du support est décrit ci-après à titre d'exemple.



   De l'alumine de haute pureté, c'est-à-dire d'une teneur   d'au moins 99  /o, est calcinée à une tempéra-    ture   d'environ 20000 C afin    que l'alumine   y    se transforme en alumine a. Le produit est pulvérisé de manière à former des granules de 60   mesh    qui sont soumis à une séparation magnétique destinée à éliminer le fer qui a pu être introduit pendant la pulvérisation.



  Les granules sont malaxés en une pâte par addition   d'eau    et d'amidon, ce dernier servant d'adhésif tempraire. Des quantités déterminées de silice, de calcium, de magnésium et d'alumine y sont ajoutées comme adhésif permanent. La masse est séchée à   13000    C et le liant temporaire est brûlé. Le liant permanent réagit avec les particules superficielles des granules en provoquant une fusion en surface. Après refroidissement, les granules sont liés définitivement.



   Le catalyseur peut être déposé sur le support de toute manière connue, par exemple en dissolvant du molybdène d'ammonium et du métavanadate   d'am-    monium dans de l'acide chlorhydrique, en enduisant les granules de support de cette solution et en les séchant. Ce procédé est décrit plus en détail dans les brevets des USA Nos 2777860 et   2967185.   



   Le catalyseur comprend de préférence un mélange de 1 partie de   MoOss,    1, 5 à 8 parties de   V. 05,    0, 1 à 0, 01 partie de   P2O ;,    0, 1 à 0, 01 partie de Na et 0, 1 à 0, 01 partie de Ni. On utilise environ 3 à 15 parties de support par partie du mélange ci-dessus.



  Exemple   1 :   
 On prépare un support d'alumine par le procédé décrit ci-dessus. La nature et les proportions des   ma-    tières ajoutées en tant que   liant permanent sont choi-    sies de manière que le support terminé ait la composition suivante :
 Tableau C
   Composant  /o    en poids
   A1203    86, 59
 CaO 0, 60
 MgO 0, 60
   Na2O    0, 44
   K20    0, 45
   SiO2    9, 51
   Fe, 0g 0,    13
   TiO2    0, 14
 On enduit des sphères de 7, 5 mm de diamètre de ce support au moyen d'un   catailyseur en utilisant    le mélange suivant   :

     
 Tableau D
 Matière Parties en poids
 Granules de support. 1430, 0
 HC1. 925, 0
 Molybdate d'ammonium 73, 5
 Métavanadate d'ammonium 162, 0
 Nitrate de nickel hexahydrate 8, 7
 Phosphate   trisodique.    7, 2
 Eau 143, 0
 Le catalyseur revêtu est introduit dans un tube    e      de'réaction en acier    au carbone et un mélange d'air et de benzène est admis à une vitesse d'espace de 2500 volumes normaux de gaz par volume de catalysour et par heure. Le tableau E se rapporte à trois essais et donne la sélectivité de la réaction en moles   d'anhydride maléique fommé pour    100 moles de benzène ayant réagi.



   Tableau E     /o moléc.   



   Température de benzène Sélectivité
 dans le réacteur dans le de la
 oC mélange réaction
 de départ
Essai 1 368 1, 37 73, 8
Essai 2 367 1, 34 73, 8
Essai 3 384 1, 35 73, 8
 Les essais 1 et 3 ont été effectués avec un catalyseur frais dont la composition est conforme à l'in  vention. L'essai    2 a été effectué avec le catalyseur de l'essai 1, mais après que celui-ci a été utilisé pen
 dant une semaine. En plus des hautes sélectivités, une
 comparaison dos essais 1 et 2 montre qu'une utilisa
 tion prolongée du catalyseur n'abaisse pas la sé
   lectivité.    Une comparaison des essais 1 et 3 montre la
 reproductibilité des résultats obtenus avec deux char
 ges différentes de catalyseur. 



  Exemple 2 :
 A titre de comparaison, on a procédé à un essai en utilisant un catalyseur à support lavé à l'acide, préparé d'après le brevet des USA   No    2967185. On a fait passer un mélange de 1,   33  /o moléc.    de benzène dans un réacteur à une température   de 3700    C.



  La sélectivité a été de   70 O/o, isoit    de presque   4 O/o    inférieure à celle obtenue avec le catalyseur de l'exemple 1. Ces résultats sont d'autant plus remarquables que le nouveau support de catalyseur ne   né-      cessite    pas de lavage à l'acide fastidieux et   couteux.   



   Une analyse de la composition de la technique connue a montré que, même avant le lavage à l'acide, les teneurs en Na2O et en MgO étaient inférieures à celles du support selon l'invention.

Claims (1)

1. REVENDICATION Catalyseur supporté, caractérisé en ce qu'il comprend un catalyseur approprié pour l'oxydation du benzène en anhydride maléique et un support d'alumine contenant de 0, 1 à 1, 0'1)/o en poids de Na comme Na20, de 0, 1 à 1, 0 /o en poids de K comme K20, de 0, 4 à 2, 0'"/o en poids de Mg comme MgO et moins de 1 10/o de Ca comme CaO.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Catalyseur selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend de l'oxyde de vanadium et/ou de l'oxyde de molybdène.

   2. Catalyseur selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend un mélange catalytique contenant 1 partie de MoO3, 1, 5 à 8 parties de V2OS, 0, 1 à 0, 01 partie de P20z, 0, 1 à 0, 01 partie de Na et 0, 1 à 0, 01 partie de Ni ; et pour chaque partie dudit mélange catalytique, 3 à 15 parties dudit support, ce dernier comprenant au moins 80 < '/o d'alumine et étant sous forme de sphères de 5, 1 à 12, 7 mm de diamètre et présentant une surface spécifique de moins de 1 m2/g.

   3. Catalyseur selon la revendication,caractérisé en ce que le support comprend au moins 80 o/o d'alumine.