DE2243012A1 - Verbesserte katalysatoren fuer die oxydation von olefinen - Google Patents
Verbesserte katalysatoren fuer die oxydation von olefinenInfo
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Description
r. F. »in .en -
Patent α η w 6 I * «
8 Mönchen 2, Bräuhau.straß· 4/III
Case 500
SHAM.PROGETTI S.p.A., Mailand, Italien
Verbesserte Katalysatoren für die Oxydation von Olefinen
Die Erfindung betrifft neue Katalysatoren für die Oxydation von Olefinen. Die Erfindung betrifft insbesondere neue Katalysatoren,
die Eisen und Antimon in Anwesenheit von Aktivatoren enthalten«
Katalysatoren für die Oxydation und AmmonoOxydation'von Olefinen,
die Eisen und Antimon enthalten, sind bekannt. Beispielsweise sind solche Katalysatoren in der japanischen Patentschrift
420 264 (Nitto) und in der belgschen Patentschrift 622 025 beschrieben. Es ist ebenfalls bekannt, daß diese Katalysatoren
durch Zugabe von Aktivatoren aktiviert werden können, vgl. beispielsv/eise die italienische Patentschrift 359 097 und die
US-Patentschrift 3 338 952. Insbesondere wird in der US-Patentschrift
3 338 952 gelehrt, daß man als Aktivatoren praktisch
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alle Elemente des Periodischen Systems verwenden kann. In der gleichen Patentschrift ist diese große Definition derElemente,
die als Aktivatoren nützlich sind, auf 25 Elemente beschränkt. Man muß daher annehmen, daß nur die Elemente, die in dieser
beschränkten Liste angegeben sind, aktive Aktivatoren für Katalysatoren sind, die sich von Eisen und Antimongrundstoffen
ableiten.
Es wurde nun gefunden, daß ein Katalysator, der EiBen und Antimon
möglicherweise in Anwesenheit anderer Elemente enthält, eine bessere katalytische Aktivität besitzt, wenn der Katalysator
ebenfalls geringe Mengen Kobalt enthält.
Der verbesserte erfindungsgemäße Katalysator kann durch die folgende allgemeine empirische Formel dargestellt werden
Sb1PemMenCop°q
worin Me ein Metall wie Tellur und Arsen bedeutet, m im Bereich ron 0,1 bis 1
η im Bereich von 0 bis 0,5
ρ im Bereich von 0,005 bis 1
q im Bereich von 2,2 bis 6,5
liegen.
Der verbesserte Katalysator kann vorteilhaft für die Synthese ungesättigter Nitrile verwendet werden, wobei man als Ausgangsmaterialien
Olefine, Ammoniak, Sauerstoff oder Gase, die Sauerstoff enthalten, verwendet. Der erfindungsgemäße Katalysator
kann weiterhin zur Synthese ungesättigter Aldehyde und Diene verwendet werden, wobei man als Ausgangsmaterialien Olefine
und Sauerstoff oder Luft und möglicherweise Wasser verwendet. Der erfindungsgemäße Katalysator ist besondere vorteilhaft zur
Synthese von Acrylnitril aus Propylen, Ammoniak, Sauerstoff oder Luft bei Temperaturen im Bereich von 350 bis 5000C.
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22 im 12
Pur die Herstellung des Ka~fcalysatorB kann ,man die Oxyde, Salze
oder Säuren der Elements verwenden, ,die einen Teil äer 'kata-Iytisclien
Zusammensetzung ergeben. Man kann die Elemente ebenfalls
im Metall zustand einsetzen.
Der erfindungsgemaße Katalysator kann gemäß bekannten Verfahren
zur Herstellung dieser Arten von "Verbindungen erhalten
werden. Beispielsweise kann man den erfindungsgemäßen JEataly—
Bator äurcli Copre:zlpitatlon herstellen, wobei man lösllsehe
Verbindungen der Metalle als Ausgangsmaterialien verwende* und
eine wässrige alkalische Xösung zufügt. IEr kann duren Umsetzung
eines löslichen Salzes wie Eisennitrat mit einem Antimonoxyd
und Eindampfen bis zur Trockne erhalten werden.. Bie IKDbaltverbindung
und möglicherweise die anderen Aktivatoren können zusammen oder getrennt bei jeder Stufe des Herstellungsverfahrens
zugefügt werden, vorzugsweise werden sie jedoch "vor der OaI-cinierung
des Katalysators bei noher Temperatur zujgegeben. Bie
Katalysatoren, die gemäß den verscniedenen ^erfahren hergestellt,
wurden, werden immer getrocknet., zuletzt bei Temperaturen
im Bereich von 75O0C bis 2500C in Luft während einer Zeit von
2 bis 16 Stunden calciniert.
Die erflndungsgemäßen Katalysatoren können als solche oxter zusammen
mit einem geelgne-ten Träger wie SiHciumdiDixyd, Celitt
Carborund, Titandioxyd verwendet werden*
Sie können sowohl in Reaktoren mit stationärem £aislysatorbe*tt
als auch in .Reaktoren mit fluidem Katalysatorbett eingesetzt
werden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie Jedoch zu beschränken. Die Beispiele 11 und 12 sind ITergleichsbeispiele
und sie werden von der Erfindung nicht umfaßt.
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404 g Fe(NO,),.9H2O wurden auf 800C erwärmt. Getrennt wurden
5,8 g Co(NO^)2.6H2O in 50 ecm gelöst und diese Lösung wurde
in die Eisennitratlösung gegossen. Die entstehende Lösung wurde bei 800C gerührt und dann gab man 291,5 g SbpO, portionsweise
hinzu. Die Reaktionsmischung wurde während 4 Stunden bei 2309C
getrocknet.
Die Masse wurde granuliert und bei 8000C während 2 Stunden
calciniert. 6 ecm des so erhaltenen Katalysators wurden in einen röhrenförmigen Stahlreaktor mit einem inneren Durchmesser
von 10 mm gegeben und mit einem elektrischen Ofen erwärmt. Die Mischung, die in den Reaktor mit einer Geschwindigkeit von
4,3 1 pro Stunde eingefüllt wurde, hatte die folgende Zusammensetzung
(Molverhältnisse: PropylenZLuftZAmmoniak = 1Z12Z1#3-
Die Versuche, die man nach geeigneter Stabilisierung bei jeder
ausgewählten Temperatur und einem Druck, der etwas höher war als Atmosphärendruck, durchführte, ergaben die folgenden Ergenisse:
T 0C C (%) S (#) 1
| 450 | 76 | 72,5 | 55 |
| 465 | 82 | 72 | 59 |
| 480 | 87 | 68 | 59*2 |
worin T die Reaktionstemperatur
C die molare umwandlung an Propylen, ausfetriick in %
S die molare Selektivität zu Acrylnitril, be »©(gen auf
die Mole an umgewandeltem Propylen* -uäad
R die molare Ausbeut« an Acrylnitril, benogem auf das
eingeführte Propylen
bedeuten.
bedeuten.
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Eine Lösung aus 404 g Fe(NO,),.9H2O in 100 ecm Wasser wurde
hergestellt. Zu dieser Lösung fügte man eine Lösung, die 5,8 g Co(NO,)2.6H2O und 11,5 g HgTeOg in 100 ecm Wasser enthielt.
Die entstehende Lösung wurde auf 700C erwärmt und dann gab
man 291,5. g Sb2O, in kleinen Anteilen dazu. Die Reaktionsmischung
wurde getrocknet und das Pulver wurde erneut in einem Ofen während 8 Stunden bei 2000C getrocknet..
Das Produkt wurde granuliert und dann bei 8000C während 5 Stunden
calciniert. Die Versuche, die man nach einer geeigneten Stabilisierung bei jeder ausgewählten Temperatur bei den in
Beispiel 1 beschriebenen Versuchsbedinungen durchführte, ergaben die folgenden Ergebnisse:
T 0C C ($) S (fo) R (fo)
| 450 | Beispiel 3 | 76 | 72 | 55 |
| 470 | 89 | 84 | 75 | |
| 475 | 96 | 81 | 78 | |
Ein Katalysator der gleichen Zusammensetzung wie der von Beispiel 2 wurde auf folgende Weise hergestellt:
Zu einer Lösung von 135 g FeCl,.6H2O in 250 ecm Wasser fügte
man eine Lösung aus 228 g SbCl, in 400 ecm V/asser und 50 ecm
HCl mit einer Konzentration von 36 %.
Zu der entstehenden Lösung fügte man 28$iges ΝΗ,ΟΗ bis zur
; Neutralisation. Der Niederschlag wurde abfiltri^rt„ und 2mal mit
■ 100 ecm V/asser gewaschen. Eine Lösung, die 5 »-7^g-HgTeOg und
I" 2,4 g CoCl2 enthielt, wurde zu dem Niederschlag zugefügt. Die
Mischung wurde, bis das Wasser vollständig entfernt war, zum
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Sieden erhitzt. Das so erhaltene Produkt wurde 8 Stunden bei
2500C getrocknet, granuliert und dann bei 8500C während 4 Stunden
calciniert. Der Katalysator, der unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 untersucht wurde, ergab die folgenden
Ergebnisse:
T 0C C (#) S (50 R
| 465 | 88 | 81 | 71 | |
| 475 | 93 | 78 | 73 | |
| Beispiel 4 |
Ein Katalysator, der die gleiche Zusammensetzung wie der von Beispiel 2 hatte, aber der SiO2 (30 Gew.-50 Trägerstoff enthielt,
wurde folgendermaßen hergestellt: 2,9 g Co(NO,)p.6HpO und 5,7 g Η,-TeO,- wurden zu einer Lösung
zugefügt, die 202 g Fe(NO5J5.9H2O in 100 ecm Wasser enthielt.
145 g SbpO, wurden in kleinen Teilen zu der Lösung zugegeben.
Zu der so erhaltenen Aufschlämmung fügte man 280 g SiOp-SoI
(30 Gev.-% SiOp) und trocknete die Reaktionsmischung unter
kontinuierlichem Rühren. Das so erhaltene Produkt wurde bei 25O0C während 8 Stunden getrocknet und bei 8000C während 5
Stunden calciniert.
Der Katalysator, der unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 beschrieben untersucht wurde, ergab die folgenden
Ergebnisse:
T 0C C (#) S (50 R (5O
470 85 82 70
480 93 79 73
30981 1/1187
-7- 2743012
121,7 g Sb—Pulver wurden in kleinen Teilen zu einer lösung zu
gefügt, die 500 ecm HEK), (Konzentration 65 #)■ und 500 ecm Was
ser enthielt. Die Mischung wurde 2 Stunden auf 70 °0 erwärmt,
dann wurde die obere JFlusslgkeitssehieht durch Äbdekantieren
entfernt.
Zu dem festen Produkt fügte man eine Lösung, die 101 -g
9H2O, 5,7 g As2O5, 7,2 g Cο(ITO5)2«6H2O in 250 ecm Wasser enthielt.
Die Mischung wurde zum Sieden erwärmt, bis sie zur Trockne eingedampft war und dann wurde das erhaltene Pulver
während 8 Stunden bei 25O°C getrocknet. Das Produkt wurde granuliert
und bei 8000C während 5 Stunden 'calciniert.
Der Katalysator wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 besehrieben untersucht* Man erhielt die folgenden Ergebnisse;
T °C C Ho) S (fo) R
450 66 84 55,4
470 77 , 79 60,8
480 81 77 62;,4
Ein Katalysator, der auf gleiche Weise wie in Beispiel 5 beschrieben
hergestellt wurde, aber während 5 Sininden bei 92O0C
calciniert wurde, wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben untersucht und ergab die folgenden Ergebnisse;
T 0C C ($) S (fc) B
450 62 76 47
470 71 74 53
303 8 1171 la ?
Der Katalysator, der in Beispiel 2 beschrieben wurde, wurde bei der Ammoxydationsreaktion von Isobuten zu Methacrylnitril
bei folgenden Versuchsbedingungen untersucht: Katalysatorvolumen 6 ecm, Beschickungsgeschwindigkeit 3 1/Std., Zusammensetzung
der Beschickungsraischung (Molverhältnis: Isobuten/Luft/
NH^/HgO = 1/15/1,3/5). Der Reaktionsdruck war etwas höher als
Atmosphärendruck. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:
| T 0C | C <*) | S (*) | R ( |
| 400 | 78 | 76 | 59 |
| 420 | 95 | 74 | 70 |
| Beispiel 8 |
Der in Beispiel 2 beschriebene Katalysator wurde bei der Oxydationsreaktion
von Propylen zu Acrolein bei dem folgenden Versuchsbedingungen untersucht: Katalysatorvoliimen 6 ecm,
Beschickungsverhältnis 3,5 l/Std,, Zusammensetzung (Molverhältnisse)
der Beschickungsmischung: Propylen/LTift/HpO =
1/15/5· Der Reaktionsdruck war etwas holier als Atmospiiärendruck.
Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:
T 0C C (#) S ii>) E
| 450 | 82 | 80 | 66 |
| 460 | 88 | 77 | 63 |
| Beispiel 9 |
Der in Beispiel 2 beschriebene Katalysator wurde bei der Oxydatjonsreaktion
von Isobuten zu Methacrolein bei den füllenden Versuchsbedingun^pn untersucht: KatalyKatorvolumen 6 eciu,
30981 1/1187
BAD
22A3U12
Beschickungsverhältnis 5,5 1/Std., Zusammensetzung der Beschickungsmischung
(Molverhältnisse) : Isobuten/Luft/B^O =
1/20/5. Der Reaktionsdruck war etwas höher als Atmosphärendruck. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:
T 0C C (#) ■ S (fo) R (%)
| 400 | 90 | 65 | 58 |
| 410 | 94 | 62 | 58 |
| Beispiel 10 |
Der in Beispiel 2 beschriebene Katalysator wurde bei der oxydativen
Dehydrierung von Butenen (reine Isomeren oder Isomerenmischungen) zu Butadien bei den folgenden Versuchsbedingungen
untersucht: Katalysatorvolumen 6 ecm, Beschickungsmenge 2,5 l/
Std., Zusammensetzung der Beschickungsmischung (Molverhältnisse) Olefin/Luft/HpO = 1/8/2. Der Reaktionsdruck war etwas höher
als Atmosphärendruck. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:
T 0C G (%) S (%) R
| Buten-1 | 390 | 94 | 88 | 83 |
| Buten-2 | 415 | 75 | 76 | 57 |
| Buten-1 50fo Buten-2 50$ |
410 | 83 | 80 | 66 |
| Beispiel 11 |
Ein Katalysator, der ein Molverhältnis von Antimon zu Eisen entsprechend 2/1 enthielt, wurde wie folgt hergestellt:
291»5 g SkpO, wurden in kleinen Anteilen zu einer Lösung von
404 g Fe(UO7)~.9HpO in 100 ecm Wasser gegeben und dann wurde
unter Rühren aaf BO0C erwärmt. Die entstehende Mischung wurde
zur Troclno eingedampft und dan Pulver wurde bei 25O0C während
3 0 9 8 11/118 7 BAD 0RIGINA«-
- 10 - 22430)2
8 Stunden getrocknet. Das Produkt wurde dann granuliert und während 5 Stunden bei 8000C calciniert. Der Katalysator wurde
in einem Mikroreaktor bei der Ammoxydation zu Acrylnitril bei den in Beispiel 1 gegebenen Bedingungen untersucht. Die folgenden
Ergebnisse wurden erhalten:
| T 0C | C (*) | q / el \ | R W |
| 440 | 73 | 70 | 51,1 |
| 455 | 80 | 68 | 54,4 |
| 465 | 84 | 65 | 54,6 |
| Beispiel 12 |
Ein Katalysator mit Molverhältnissen von Antimon zu Eisen und
Tellur entsprechend 2/1/0,05 wurde folgendermaßen hergestellt: 291,5 g SbpO, wurden in kleinen Teilen zu einer Lösung aus
404 g Fe(NO5)5·9H2O in 100 ecm Wasser bei 800C unter Rühren
zugegeben. Die entstehende Mischung wurde zur Trockne eingedampft und das Pulver wurde während 4 Stunden bei 25O0C getrocknet.
Das Pulver wurde mit einer wässrigen Lösung imprägniert, die man erhalten hatte, indem man 11,5 g Η,-TeO/- in
50 ecm Wasser gelöst hatte. Die Reaktionsmischung wurde erneut
getrocknet, tablettiert und bei 8000C während 2 Stunden calciniert.
Der Katalysator wurde in einem Mikroreaktor bei der Ammoxydationsreaktion von Propylen zu Acrylnitril bei den in
Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen untersucht. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:
T 0C C (#) S (#) R
| 460 | 72 | 76 | 54,7 |
| 475 | 81 | 74 | 60 |
| 485 | 85 | 71 | 60,3 |
30981 1/1187
Claims (5)
- Patentanspruch e1, Katalysator für die Oxydation von Olefinen entsprechend der allgemeinen Formelworin Me ein Metall wie Tellur und Arsen bedeutet m im Bereich von 0,1 bis 1η im Bereich von O bis 0,5 .ρ im Bereich von 0,005 bis 1 undq im Bereich von 2,2 bis 6,5liegen.
- 2. Katalysator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Trägerstoff wie Siliciumdioxyd, Celit-, Garborund, Titandioxyd enthält.
- 3. Verfahren zur Synthese ungesättigter Nitrile unter "Verwendung von Olefinen, Ammoniak und Sauerstoff oder Gasen, die Sauerstoff enthalten, als Ausgangsmaterialien bei. Temperaturen im Bereich von 400 bis 500°C, dadurch gekennzeichnet, daß die "Umsetzung in Anwesenheit eines Katalysators gemäß den Ansprüchen 1 und 2 durchgeführt wird.
- 4. Verfahren zur Synthese von Diolefinen unter von Olefinen und Sauerstoff oder Gasen, die Sauerstoff enthalten als Ausgangsmaterialien bei einer Temperatur im Bereich von 550 bis 50O0G, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Katalysator gemäß den Ansprüchen 1 und 2 verwendet.BAD ORIGINAL309811/1187— 1 ? —
- 5. Verfahren zur Synthese ungesättigter Aldehyde unter Verwendung von Olefinen und Sauerstoff oder Gasen, die Sauerstoff enthalten, als Ausgangsmaterialien bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 5000C, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Katalysator gemäß den Ansprüchen 1 und 2 verwendet.30981 1/1187
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |