AT333704B

AT333704B - Trager fur oxydationskatalysatoren

Info

Publication number: AT333704B
Application number: AT1040472A
Authority: AT
Original assignee: Treibacher Chemische Werke Ag
Priority date: 1972-12-06
Filing date: 1972-12-06
Publication date: 1976-12-10
Also published as: ATA1040472A

Description


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   Es ist bekannt, bei der heterogenen Katalyse in der Gasphase Festbett- oder Fliessbettkatalysatoren zu verwenden, die aus einem Kontaktträger und der eigentlichen katalytisch wirksamen Substanz bzw. Substan- zen bestehen, wobei die Kontaktträger mit den katalytisch wirksamen Verbindungen nach bekannten Verfahren imprägniert oder beschichtet werden. 



   Die Träger für katalytisch wirksame Substanzen vergrössern die Oberfläche der wirksamen Substanzen, sie gewähren eine gleichmässige Verteilung der wirksamen Substanzen auf einer grossen Oberfläche, sie er- höhen in vielen Fällen die Aktivität der wirksamen Substanzen, sie verlängern in vielen Fällen die Lebens- dauer des Katalysators beispielsweise durch Verhinderung der Rekristallisation der wirksamen Substanzen und sie gewährleisten schliesslich einen sparsamen Einsatz teurer wirksamer Substanzen, insbesondere bei
Edelmetall-Katalysatoren. 



   Als Träger für Katalysatoren werden die in der Natur vorkommenden Materialien verwendet, wie Kiesel- gur (Diatomeenerde), Aluminium- und Magnesiumhydrosilicate, wie Ton, Kaolin, Bolus alba, Fullererde,
Bentonit, Bleicherde, Floridaerde, Asbest, Meerschaum ; Silicate wie Bimsstein, ferner Bauxit, Magnesit usw. sowie auch durch chemische Prozesse hergestellte synthetische Produkte wie Kieselgele, Kieselsäuren,
Oxyde, Hydroxyde, Carbonate, Sulfate, besonders der 2. und 3. Gruppe des periodischen Systems, wie Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd, Bariumsulfat, Gemische von Kieselsäuren mit diesen Oxyden bzw. Sulfaten ; ferner Aktivkohlen sowie Gemische von Kieselsäuren oder Aluminiumoxyd mit Aktivkohle, Graphit, Koks, durch Hochtemperaturbehandlung erhaltene Massen wie Korund   (s-AL g), Siliciumcarbid,   Quarz, Tridymit. 



   Je nach der Versuchsmethodik des katalytischen Verfahrens werden die Träger als feines Pulver oder in stückiger Form - als unregelmässig geformte Gebilde, als Kugeln, Würfeln,   Zylinder oder Ringkörper - an-   gewandt. 



   Da bei allen katalytischen Gasphasenprozessen eine optimale Gasphasenverteilung auf einer grösstmöglichen Kontaktoberfläche bei geringstem Strömungswiderstand gefordert wird, kommt der geometrischen Form des Kontaktträgers Bedeutung zu, dies insbesondere bei stark exothermen Reaktionen oder bei schwer zu beherrschenden Prozessen. Diese Forderungen werden insbesondere durch Sattelkörper erfüllt. 



   Durch Variation der Zusammensetzung der Masse und der Sintertemperatur kann die Oberflächenbeschaffenheit der Formkörper beeinflusst werden. 



   Wenn auch vom Kontaktträger neben der Forderung nach absoluter chemischer Widerstandsfähigkeit,   thermischer - auch wechselthermischer - Unempfindlichkeit,   grosser mechanischer Festigkeit und Verschleissfestigkeit (Abriebfestigkeit) in erster Linie ein inertes neutrales Verhalten vorausgesetzt wird, so lassen sich keinesfalls chemische und physikalische Wechselwirkungen zwischen dem Träger und den katalytisch wirksamen Substanzen ausschliessen. Dieser Feststellung - ohne hier im einzelnen auf dieverschiedenen Theorien näher eingehen zu   wollen-gebührt   insbesondere unter der Berücksichtigung einiger neuerer Theorien besondere Beachtung, die versuchen, den Katalysator als einen Halbleiter zu interpretieren. 



   Es wurde nämlich festgestellt, dass die Aktivität einiger Katalysatoren, insbesondere jedoch solcher, die 
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 von 1 bis 5% zusetzt. Diese Verbesserung der Aktivität, Selektivität und Lebensdauer dieser Katalysatoren, die überraschend ist, dürfte mit der Theorie der Katalysatoren als Halbleiter im Einklang stehen, obwohl die Einzelheiten des Wechselwirkungsmechanismus bis jetzt nicht einwandfrei und eindeutig geklärt sind. 



   Der Erfindung liegt nun die Überlegung zugrunde, konventionellen Kontaktträgern Lanthanide beizumengen, um dadurch einen mit seltenen Erden dotierten Kontaktträger zu erhalten, der nach bisher üblichen und bekannten Methoden mit den katalytisch wirksamen Substanzen imprägniert oder beschichtet werden kann. 



   Die Erfindung betrifft demnach   einen vorzugsweise als Sattelkörper   ausgebildeten Träger für Oxydationskatalysatoren auf Basis von Aluminiumoxyd, z. B. Edelkorund, insbesondere für Katalysatoren zur Oxydation von aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen zu   Dicarbonsäureanhydriden   bzw. Dicarbonsäuren ; derartige Träger sind erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass als Aluminiumoxyd mit 2 bis 
 EMI1.2 
 träger aufgeführt. 



     Beispiel l :   Zur Herstellung   eines Kontaktträgers auf Basis Aluminiumoxyd wurde reine   gemahlene Tonerde mit   3, 5 Gew. -% Samariumoxydinnigvermischt und im elektrischen Ofen bei Temperaturen von zirka   21000C geschmolzen. Der Schmelzblock wurde nach dem Erkalten gebrochen, gemahlen und gesiebt. Der so hergestellte Edelkorund hatte folgende Zusammensetzung : 
 EMI1.3 
 
<tb> 
<tb> 96, <SEP> 3 <SEP> Gew.-% <SEP> A1203 <SEP> 
<tb> 3, <SEP> 45 <SEP> Gew. <SEP> -% <SEP> Sm203 <SEP> 
<tb> 0, <SEP> 25 <SEP> Gew. <SEP> -% <SEP> Na20 <SEP> 
<tb> 
 

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Dieses gekörnte Material eignet sich ausgezeichnet als Katalysatorträger zur Beschichtung mit katalytisch aktiven Substanzen. 



   Beispiel 2 : Ein weiterer Kontaktträger wurde in folgender Weise hergestellt. Tonerde, die mit 4,5 Gew.-% Gd-Oxyd vermischt war, wurde zu Kugeln verformt und bei zirka 1050 C im elektrischen Ofen gebrannt. Die chemische Analyse dieses Produktes ergab : 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> 93, <SEP> 9 <SEP> Gew.-% <SEP> Al, <SEP> 0, <SEP> 
<tb> 4, <SEP> 5 <SEP> Gew.-% <SEP> Gd2O3
<tb> 1, <SEP> 3 <SEP> Gew.-% <SEP> SiO2 <SEP> 
<tb> 
 
Auf diese Weise wurde ein Kontaktträger mit einer Oberflächenbeschaffenheit erhalten, die sich ausgezeichnet für Imprägnierungen mit katalytisch aktiven Substanzen eignet. 



   Beispiel 3 : Wird der im Beispiel 2 beschriebene Träger nach der Beimengung der SE-Oxyde und Verformung bei   1400 C   gebrannt, so erhält man einenKontaktträger mit einer Oberfläche, die ausgezeichnet für Beschichtungen geeignet ist. 



     Beispiel 4 :   Zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid durch katalytische Oxydation von Benzol wurde in je ein senkrecht stehendes Rohr von 2 m Länge und 25 mm lichter Weite, das von einer   Kaliumnitrat-Na-   triumnitritschmelze als Wärmeaustauschmedium umgeben war, a) auf 1, 20 m mit einem Katalysator, der aus einem mit 3,2 Gew.-% Sm2O3 dotierten Edelkorund   (&alpha;-Al2O3),   hergestellt wie im Beispiel 1 beschrieben, als Trägermaterial bestand, das in übli- cher Weise mit einer aktiven Masse beschichtet war, sowie vergleichsweise b) auf 1, 20 m mit einem Katalysator mit gleicher Beschichtungsmasse, dessen Träger aus reinem   Al203   bestand, gefüllt. 
 EMI2.2 
 



   Nach einer Laufzeit von 6 Monaten wurde festgestellt, dass im Fall b) 12, 4% des Katalysators, im Fall a) nur 10% des Katalysators desaktiviert waren. 



   Beispiel 5 : Bei der Gasphasenoxydation von Naphthalin mit Luft zu Phthalsäureanhydrid wurde die gleiche Vorrichtung wie im Beispiel 1 verwendet. Die Kontaktrohre sind jeweils 1 m gefüllt mit a) einem Katalysator, dessen Träger ein mit 3 Gew.-% Pr20, dotierter, gekörnter Edelkorund   (01- Al2 03)   ist, b) einem mit gleicher aktiver Schicht überzogenem reinem Edelkorund. 



   Die Beschichtungsmasse bestand aus 
 EMI2.3 
 
<tb> 
<tb> 7, <SEP> 5 <SEP> Gew. <SEP> -% <SEP> V205 <SEP> 
<tb> 0, <SEP> 6 <SEP> Gew.-% <SEP> TiO2 <SEP> 
<tb> 0,4Gew.-% <SEP> SnO2 <SEP> 
<tb> 0,4 <SEP> Gew.-% <SEP> WO <SEP> g <SEP> 
<tb> 0, <SEP> 4 <SEP> Gew.-% <SEP> MoO3 <SEP> 
<tb> 
 bezogen auf den fertigen Katalysator. 



   Das die Kontaktrohre umgebende Salzbad wird auf 4100C erhitzt und über den Katalysator wird ein Gemisch aus 43 g Naphthalin/Nm3 Luft geleitet, das auf 140 bis 1600C vorgewärmt wurde. 



   Das entstandene rohe Phthalsäureanhydrid enthielt im Falle a) 
 EMI2.4 
 
<tb> 
<tb> 97,5 <SEP> Gew.-% <SEP> Phthalsäureanhydrid
<tb> 1, <SEP> 5 <SEP> Gew.-% <SEP> Phthalsäure
<tb> 0, <SEP> 1 <SEP> Gew.-% <SEP> Naphthochinon
<tb> 0,2 <SEP> Gew.-% <SEP> Maleinsäureanhydrid <SEP> und <SEP> Maleinsäure
<tb> 0,7 <SEP> Gew.-% <SEP> Rückstand <SEP> 
<tb> 
 im Falle b) hatte das Rohphthalsäureanhydrid folgende Zusammensetzung : 
 EMI2.5 
 
<tb> 
<tb> 94,8 <SEP> Gew.-% <SEP> Phthalsäureanhydrid
<tb> 3, <SEP> 4 <SEP> Gew.-% <SEP> Phthalsäure
<tb> 0,2 <SEP> Gew.-% <SEP> Naphthochinon <SEP> 
<tb> 0,6 <SEP> Gew.-% <SEP> Maleinsäureanhydrid <SEP> und <SEP> Maleinsäure
<tb> 1, <SEP> 0 <SEP> Gew.-% <SEP> Rückstand
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
Es zeigt sich, dass die Dotierung auch zu einem Ausbeuteanstieg und zu grösserer Reinheit führt.

Claims

PATENTANSPRUCH : Träger für Oxydationskatalysatoren, der vorzugsweise als Sattelkörper ausgebildet ist, auf Basis von Aluminiumoxyd, z. B. Edelkorund, insbesondere für Katalysatoren zur Oxydation von aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen zu Dicarbonsäureanhydriden bzw. Dicarbonsäuren, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumoxyd mit 2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 5 Gew.-% seltenen Erdmetallen in Form von Oxyden dotiert ist.