AT352089B - Verfahren zur oxydation von propylen oder isobutylen - Google Patents
Verfahren zur oxydation von propylen oder isobutylenInfo
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Description
<Desc/Clms Page number 1> Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Oxydation von Propylen oder Isobutylen zu Acrolein oder Methacrolein und Acrylsäure oder Methacrylsäure. EMI1.1 Es wurde nun gefunden, dass Katalysatoren, die mindestens Nickel oder Kobalt sowie Chrom, Wismut und Molybdän enthalten, sich besonders gut eignen für die Oxydation von Propylen oder Isobutylen, da sie sehr selektive Katalysatoren selbst bei hohen Temperaturen darstellen. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Oxydation von Propylen oder Isobutylen zu Acrolein oder Methacrolein und Acrylsäure oder Methacrylsäure, wobei das Propylen oder Isobutylen mit molekularem Sauerstoff in Gegenwart eines gegebenenfalls auf einem Träger aufgebrachten Katalysators bei einer Temperatur von 200 bis 600 C in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Katalysator der allgemeinen Summenformel EMI1.2 worin A ein Alkalimetall, Cu oder eine Mischung davon, D P, Sn, Ge, B, W, V oder eine Mischung davon, a und b jeweils 0 bis 4, c und d jeweils 0 bis 20, wobei c + d grösser oder gleich 0, 1 ist, e 0, 1 bis 10, f 0, 01 bis 6 und x die zur Absättigung der Valenzen der vorhandenen andern Elemente erforderliche Anzahl von Sau- erstoffatomen bedeuten, einsetzt. Diese Katalysatoren eignen sich besonders gut für die Oxydation von Propylen oder Isobutylen unter Bil- dung von Acrolein und/oder Acrylsäure bzw. ausgehend von Isobutylen, Methacrolein und/oder Methacryl- säure. DerHauptaspektder Erfindung ist der Einsatz des vorstehend angegebenen neuen Katalysators. Bei diesemKatalysator kann es sich um irgendeinen der durch die vorstehend angegebene allgemeine Formel abgegrenzten Katalysator handeln. Bevorzugt sind solche Katalysatoren, die ein Alkalimetall enthalten, und solche Katalysatoren, die sowohl Nickel als auch Kobalt enthalten. Die erfindungsgemäss verwendeten Katalysatoren können zweckmässig nach irgendeinem der Verfahren, wie sie für ähnliche bekannte Oxydationskatalysatoren angewendet werden, hergestellt werden. Zu den Verfahren der Vereinigung der Elemente der Katalysatoren gehören die gemeinsame Ausfällung von löslichen Salzen aus einer Lösung und das Mischen der Salze oder Oxyde der verschiedenen Verbindungen. Nachdem die Elemente des Katalysators miteinander vereinigt worden sind, wird die Herstellung des Katalysators durch Kalzinieren desselben bei erhöhter Temperatur vervollständigt. Am besten geeignet sind Temperaturen zwischen 200 und 700 C. Spezifische Zubereitungen der erfindungsgemäss verwendeten Katalysatoren sind in den nachfolgend beschriebenen spezifischen Ausführungsformen angegeben. Diese Zubereitungen stellen bevorzugt verwendete Katalysatoren dar. Die erfindungsgemäss verwendeten Katalysatoren können als reines katalytisches Material verwendet werden oder sie können in einer auf einen Träger aufgebrachten Form verwendet werden. Beispiele für geeignete Trägermaterialien sind Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd, Titandioxyd, Zirkoniumdioxyd, Borphosphat u. dgl. Die Verwendung von auf Siliciumdioxyd als Träger aufgebrachten Katalysatoren ist bevorzugt. Die Reaktionen, in denen die Katalysatoren verwendet werden, sind bekannt. Das wesentliche Merkmal der Erfindung in bezug auf diese Verfahren ist die Verwendung des erfindungsgemäss verwendeten neuen Ka- talysators innerhalb der Parameter des bekannten Verfahrens. In sämtlichen Verfahren wird allgemein molekularer Sauerstoff, vorzugsweise Luft, in der Reaktantenbeschickung verwendet und die Reaktionen werden normalerweise innerhalb des Bereichs von 200 bis 6000C durchgeführt, wobei Temperaturen von 300 bis 500 C bevorzugt sind. Die Reaktantenverhältnisse können variieren, wenn die verschiedenenReaktionen durchgeführt werden, sie liegen jedoch im allgemeinen innerhalb des Bereichs von 5 bis 15 Mol Luft pro Mol Olefin. Die Reaktionen können bei Atmosphärendruck, bei Überdruck oder bei Unterdruck unter Anwendung von Kontaktzeiten von einem Bruchteil 1 s bis 20 s oder mehr durchgeführt werden. Die Reaktionen können in einem Fixbett- oder in einem Fliessbett-bzw. Wirbelschichtreaktor durchgeführt werden. In einem Fliess- bett- bzw. Wirbelschichtreaktor wird der Katalysator normalerweise in Form von Pellets, Tabletten oder Kugeln u. dgl. verwendet. In einem Fliessbett- bzw. Wirbelschichtreaktor besteht der Katalysator aus klei- <Desc/Clms Page number 2> nen Teilchen, wie z.B. Mikrokügelchen, die bei der Reaktion aufgewirbelt werden. Wie oben angegeben, sind die erfindungsgemäss verwendeten Katalysatoren selbst bei hohen Temperaturen sehr selektiv. Daher können bei der Umsetzung hohe Temperaturen angewendet werden, ohne dass ein wesentlicher nachteiliger Effekt auf die gewünschte Ausbeute der Reaktion ausgeübt wird. Die Katalysatoren weisen hohe Umwandlungen in brauchbare Produkte pro Durchgang bei einem hohen Reaktantendurchsatz auf. EMI2.1 einem Innendurchmesser von 0, 8 cm bestand und einen Einlass für die Reaktanten und einen Auslass für die Produkte aufwies. Der Reaktor wies eine katalytische Reaktionszone mit einem Volumen von 5 cm3 auf und wurde von aussen beheizt. Es wurden verschiedene Katalysatorzubereitungen auf die nachfolgend angegebene Weise hergestellt, die 80% katalytisch aktive Bestandteile und 20% Si02 enthielten : Katalysator A : EMI2.2 In 30 cm3 warmem Wasser wurden 31, 8 g Ammoniumheptamolybdat [(NH4)6Mo7O24 . 4H2O] gelöst und es wurden 26, 8 g eines 40% igen Silicasols zugegeben. Unter konstantem Rühren wurde die Mischung langsam etwa 5 min lang erhitzt und es wurden nacheinander 0, 9 g 85%ige Phosphorsäure, 10, 9 g Nickelnitrat [Ni (N03) 2. 6H20] und 19, 7 g Kobaltnitrat [Co (N03) 2' 6H20] zugegeben. Das Erhitzen und Rühren wurde einige Minuten lang fortgesetzt. Getrennt davon wurde eine wässerige Mischung hergestellt, die 18, 0 g Chromnitrat [Cr (N03) 3' 9H20], EMI2.3 Unter Verwendung von 63, 56 g Ammoniumheptamolybdat, 53, 28 g 40%igem Silicasol und 1, 57 g Germaniumoxyd (Ge02) wurde eine wässerige Aufschlämmung hergestellt. Unter Verwendung von 9, 00 g Chromoxyd, 14, 55 g Wismutnitrat, 39, 29 g Kobaltnitrat, 21, 80 g Nickelnitrat und 3,03 g einer 10%igen Kaliumnitratlösung wurde eine wässerige Lösung hergestellt. Die Vereintgung der Mischungen, das Trocknen und das Kalzinieren wurden wie in Verbindung mit Katalysator A angegeben durchgeführt. Katalysator C : EMI2.4 Der Katalysator wurde wie für Katalysator B angegeben hergestellt, wobei das Germaniumoxyd durch 1, 75 cm3 Zinn (IV) chlorid (SnCI ) ersetzt wurde. Katalysator D : EMI2.5 Der Katalysator wurde wie für Katalysator B angegeben hergestellt, wobei das Germaniumoxyd durch 0, 93 g Borsäure ersetzt wurde. Katalysator E : Wo 5K0,iNi2,5Co4,5Cr3BiMo12Ox Der Katalysator wurde wie für Katalysator B angegeben hergestellt, wobei diesmal das Germaniumoxyd iurch 4, 05 g (NH4) 6W7024. 6H20 ersetzt wurde. <Desc/Clms Page number 3> EMI3.1 :Der Katalysator wurde wie für Katalysator B beschrieben hergestellt unter Ersatz des Germaniumoxyds durch 1, 75 g NHVOg und des Chromoxyds durch 22,24 g Chromacetat [Cr (CJLO ). H O]. Katalysator G : Cu0,1K0,1Ni2,5Co4,5Cr3BiP0,5Mo12Ox Der Katalysator wurde wie für Katalysator B angegeben hergestellt, wobei diesmal wie für KatalysatorF Chromacetat zugegeben wurde und an Stelle des Germaniumoxyds wurden 3,46 g einer 42, 5%igen Phosphorsäurelösung und 0,72 Cu (NO-). 3H20 zu der zweiten Lösung zugegeben. Katalysator H : EMI3.2 Wasser gelöst und 52,95 g eines 40%igen Silicasols sowie 3,46 g einer 42, 5%igen wässerigen Phosphorsäure zugegeben wurde. Getrennt hievon wurden auf einer Heizplatte in einer geringen Menge Wasser unter Erwärmen 9,0 g EMI3.3 gWismuthnitrat gelöst. Die erhaltene Lösung wurde langsam und unter Erwärmen zu der Aufschlämmung gegeben. Mit beginnender Verdickung wurde das Gemisch von der Heizplatte entfernt und in einem auf 1200C erhitzten Ofen gestellt. Das getrocknete Produkt wurde 3 h auf 290 C, 3 h auf 4250C und 16 h auf 550 C erhitzt. Zur Vorbereitung für die Verwendung wurden die Katalysatoren gemahlen und gesiebt unter Bildung einer 0,84 bis 0,50 mm Fraktion. 5 cm3 dieses Katalysators wurden in den katalytischen Reaktor eingeführt. Die nachfolgenden angegebenen Ergebnisse sind wie folgt definiert : Menge des umgesetzten Olefins x 100 %-Umwandlung = Menge des zugeführten Olefins EMI3.4 Ausbeute in % bei einem = Menge des erhaltenen Produkts x 100 einzigen Durchgang Menge des eingesetzten Olefins Beispiel l : Herstellung von Acrolein und Acrylsäure Der Katalysator G wurde für die Oxydation von Propylen unter Verwendung einer Beschickung aus Propylen/Luft/Wasserdampf (1/11/4) verwendet. Bei einer Temperatur von 4000C und einer Kontaktzeit von 6 s betrug die Umwandlung 82,8%, die Selektivität für Acrolein und Acrylsäure betrug 85%, die Ausbeute an Acrolein nach einem Durchgang betrug 66,7% und die Ausbeute an Acrylsäure nach einem Durchgang betrug 3, 5%. Beispiele 2 bis 9 : Andere Katalysatoren wurden zur Herstellung von Acrolein und Acrylsäure bzw. Methacrolein und Methacrylsäure eingesetzt. Reaktionsbedingungen und Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I zusammengefasst wiedergegeben. Das Ausgangsgasgemisch bestand aus Propylen bzw. Isobutylen, Luft und Wasserdampf im Verhältnis l : 11 : 4. <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 EMI4.2 <tb> <tb> Resultate <SEP> (%) <tb> Beispiel <SEP> Katalysator <SEP> Katalysatorformel <SEP> Temp. <SEP> (OC) <SEP> Kon-Ausbeute <SEP> Ausbeute <SEP> an <SEP> Selektivität <tb> takt-an <SEP> Acrylsäure <SEP> Acrolein <SEP> + <tb> zeit <SEP> Acrolein <SEP> Acrylsäure <tb> (s) <tb> 2 <SEP> A <SEP> P0,5K0,1Ni2,5Co4,5Cr3BiMo12Ox <SEP> 380 <SEP> 6 <SEP> 75, <SEP> 8 <SEP> 3,0 <SEP> 90 <tb> 3 <SEP> B <SEP> Ge0,5K0,1Ni2,5co4,5Cr3BiMo12Ox <SEP> 380 <SEP> 9 <SEP> 69, <SEP> 9 <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP> 88 <tb> 4 <SEP> C <SEP> Sn0,5K0,1Ni2,5Co4,5Cr3BiMo12Ox <SEP> 380 <SEP> 9 <SEP> 74, <SEP> 8 <SEP> 5,7 <SEP> 88 <tb> 5 <SEP> D <SEP> B0,5K0,1Ni2,5Co4,5Cr3BiMo12Ox <SEP> 380 <SEP> 6 <SEP> 73,3 <SEP> 3,2 <SEP> 86 <tb> 6 <SEP> E <SEP> W0,5K0,1Ni2,5Co4,5Cr3BiMo12Ox <SEP> 380 <SEP> 6 <SEP> 75, <SEP> 2 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 90 <tb> 7 <SEP> E <SEP> W0,5K0,1Ni2,5Co4,5Cr3BiMo12Ox <SEP> 380 <SEP> 9 <SEP> 79,8 <SEP> 8,2 <SEP> 90 <tb> 8 <SEP> F <SEP> V0,5K0,1Ni2,5Co4, 5Cr3BiMo12Ox <SEP> 380 <SEP> 6 <SEP> 77, <SEP> 2 <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> 87 <tb> Ausbeute <SEP> an <SEP> Ausbeute <SEP> an <SEP> Selektivität <tb> Methacrolein <SEP> Methacryl- <SEP> Methacrolein <SEP> + <tb> säure <SEP> Methacrylsäure <SEP> <tb> 9 <SEP> H <SEP> W0,5 <SEP> Cs0,2Ni2,5Co4,5Cr3BiMo12Ox <SEP> 400 <SEP> 6 <SEP> 74,9 <SEP> 3,0 <SEP> 88 <tb>
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Oxydation von Propylen oder Isobutylen zu Acrolein oder Methacrolein und Acrylsäure oder Methacrylsäure, wobei das Propylen oder Isobutylen mit molekularem Sauerstoff in Gegenwart eines gegebenenfalls auf einem Träger aufgebrachten Katalysators bei einer Temperatur von 200 bis 6000C in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Katalysator der allgemeinen Summenformel ANicCodCreBMoO, (I) worin A ein Alkalimetall, Cu oder eine Mischung davon ; D P, Sn, Ge, B, W, V oder eine Mischung davon ; a und b jeweils 0 bis 4 ; c und d jeweils 0 bis 20, wobei c + d grösser oder gleich 0, 1 ist ; EMI5.1 1 bis 10 ;erstoffatomen bedeuten, einsetzt.2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Katalysator der Summenformel (I), in der A ein Alkalimetall bedeutet, einsetzt.3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Katalysator der Summenformel (I), in der A Kalium bedeutet, einsetzt. EMI5.2
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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AT72777A AT352089B (de) | 1977-02-04 | 1977-02-04 | Verfahren zur oxydation von propylen oder isobutylen |
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Publications (2)
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ATA72777A ATA72777A (de) | 1979-02-15 |
AT352089B true AT352089B (de) | 1979-08-27 |
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1977
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