BRPI0913160B1 - CATALYST FOR CATALYTIC OXIDATION OF GAS PHASE PHASE OF AROMATIC HYDROCARBONS FORMING ALDEIDS, CARBOXYLIC ACIDS AND / OR ANIDRIDS, ESPECIALLY ANXYRID OF PHYTHESIC ASPHYPHYLES, AS A PHYSICAL AND ANALYZED - Google Patents
CATALYST FOR CATALYTIC OXIDATION OF GAS PHASE PHASE OF AROMATIC HYDROCARBONS FORMING ALDEIDS, CARBOXYLIC ACIDS AND / OR ANIDRIDS, ESPECIALLY ANXYRID OF PHYTHESIC ASPHYPHYLES, AS A PHYSICAL AND ANALYZED Download PDFInfo
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Description
(54) Título: CATALISADOR PARA A OXIDAÇÃO CATALÍTICA DE FASE GASOSA DE(54) Title: CATALYST FOR CATALYTIC OXIDATION OF GASEOUS PHASE
HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS FORMANDO ALDEÍDOS, ÁCIDOS CARBOXÍLICOS E/OU ANIDRIDOS DE ÁCIDO CARBOXÍLICO, ESPECIALMENTE ANIDRIDO DE ÁCIDO FTÁLICO, ASSIM COMO MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UM CATALISADOR DESSE TIPO (51) Int.CI.: B01J 23/06; B01J 23/68; C07B 41/08; C07C 51/265; B01J 23/00; B01J 8/04; B01J 8/06; B01J 23/22; B01J 27/198; B01J 27/199; B01J 35/00; B01J 37/02 (30) Prioridade Unionista: 29/08/2008 DE 10 2008 044 890.7 (73) Titular(es): JOSEF BREIMAIR (72) Inventor(es): JOSEF BREIMAIRAROMATIC HYDROCARBONS FORMING ALDEHYDES, CARBOXYLIC ACIDS AND / OR CARBOXYLIC ACID ANIDIDES, ESPECIALLY ANTHYRID OF PHTHALIC ACID, AS WELL AS A METHOD FOR MANUFACTURING A CATALYST OF THIS TYPE (51) INT. B01J 23/68; C07B 41/08; C07C 51/265; B01J 23/00; B01J 8/04; B01J 8/06; B01J 23/22; B01J 27/198; B01J 27/199; B01J 35/00; B01J 37/02 (30) Unionist Priority: 08/29/2008 DE 10 2008 044 890.7 (73) Owner (s): JOSEF BREIMAIR (72) Inventor (s): JOSEF BREIMAIR
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CATALISADOR PARA A OXIDAÇÃO CATALÍTICA DE FASE GASOSA DE HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS FORMANDO ALDEÍDOS, ÁCIDOS CARBOXÍLICOS E/OU ANIDRIDOS DE ÁCIDO CARBOXÍLICO, ESPECIALMENTE ANIDRIDO DE ÁCIDO FTÁLICO, ASSIM COMO MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DECATALYST FOR CATALYTIC OXIDATION OF GAS PHASE OF AROMATIC HYDROCARBONS FORMING ALDEHYDES, CARBOXYLIC ACIDS AND / OR CARBOXYLIC ACID ANIDIDES, ESPECIALLY ANYTHED OF PHALYTIC ACID, AS WELL AS A METHOD OF METHOD OF METHOD FOR METHOD
UM CATALISADOR DESSE TIPO.A CATALYST OF THIS TYPE.
DESCRIÇÃO [0001] A oxidação catalítica de fase gasosa de hidrocarbonetos aromáticos tais como benzeno, xilol, naftalina, tolueno ou durol em reatores de leito fixo, preferivelmente reatores de feixe tubular, é há muito tempo conhecida, e muitas vezes descrita na literatura. Desse modo, são fabricados, porDESCRIPTION [0001] Catalytic gas-phase oxidation of aromatic hydrocarbons such as benzene, xylol, naphthalene, toluene or durol in fixed bed reactors, preferably tubular beam reactors, has long been known, and often described in the literature. In this way, they are manufactured, for
contendo oxigênio molecular, por exemplo ar, e do hidrocarboneto a ser oxidado, por exemplo o-xilol, é conduzida através de um assim chamado reator de feixe tubular, no qual uma pluralidade de tubos de reação ficam paralelamente dispostos e nos quais se encontra um leito de um catalisador adequado.containing molecular oxygen, for example air, and the hydrocarbon to be oxidized, for example o-xylol, is conducted through a so-called tubular beam reactor, in which a plurality of reaction tubes are arranged in parallel and in which there is a bed of a suitable catalyst.
[0003] Para a regulação de temperatura ou para a condução da quantidade de calor que se forma durante a reação exotérmica, os tubos preenchidos com catalisador são circundados por um meio portador de calor, por exemplo, de um sal fundido.[0003] To regulate temperature or to conduct the amount of heat that forms during the exothermic reaction, the tubes filled with catalyst are surrounded by a heat-carrying medium, for example, a molten salt.
[0004] Apesar de uma regulação de temperatura desse tipo ou termoestatização pode ocorrer no leito de catalisador a formação de temperaturas máximas locais, o assim chamado Hot-Spots (focos de calor),que podem provocar efeitos indesejados, tais[0004] Despite such temperature regulation or thermostatization, the formation of local maximum temperatures can occur in the catalyst bed, the so-called Hot-Spots (hot spots), which can cause unwanted effects, such as
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2/48 como a oxidação total do material de partida ou a formação de produtos secundários pouco separáveis até a formação de uma quantidade passada limitada de material de partida.2/48 such as the total oxidation of the starting material or the formation of poorly separable by-products until the formation of a limited amount of starting material.
[0005] Para evitar Hot Spots desse tipo começou-se na prática a dispor catalisadores com diferente atividade e composição quimica em camadas sobrepostas entre si nos tubos de reação, sendo que de acordo com a técnica em geral o catalisador apresenta na faixa do nivel máximo de temperatura a menor atividade e as camadas de catalisador que seguem na direção de salda de gás apresentam uma atividade aumentada.[0005] In order to avoid hot spots of this type, it was started in practice to have catalysts with different activity and chemical composition in layers superimposed on each other in the reaction tubes, and according to the technique in general, the catalyst presents in the range of the maximum level lower temperature activity and the catalyst layers that follow in the direction of the gas outlet show an increased activity.
[0006] Neste caso, os assim chamados catalisadores tipo casca deram bons resultados, que em geral são compostos de um material portador não poroso, inerte, sobre o qual é aplicada pelo menos uma fina camada da massa de ação catalítica formando uma casca.[0006] In this case, the so-called shell-type catalysts have given good results, which in general are composed of a non-porous, inert carrier material, over which at least a thin layer of the catalytic action mass is formed, forming a shell.
[0007] Para as propriedades catalíticas dos catalisadores em questão a composição da massa de ação catalítica desempenha um papel decisivo.[0007] For the catalytic properties of the catalysts in question the composition of the catalytic action mass plays a decisive role.
[0008] Para a fabricação de anidrido de ácido pftálico a partir de o-Xilol e/ou Naftalina mediante oxidação na fase gasosa com gases contendo oxigênio molecular em um catalisador de leito fixo foi proposta no passado uma pluralidade de catalisadores.[0008] For the manufacture of phthalic acid anhydride from o-Xylol and / or naphthalene by oxidation in the gas phase with gases containing molecular oxygen in a fixed bed catalyst, a plurality of catalysts has been proposed in the past.
[0009] De acordo com o estado da técnica praticamente todos os catalisadores de anidrido de ácido ftálico industrialmente empregados contém em sua massa de ação catalítica os compostos dióxido de titânio na modificação anatase e pentóxido de vanádio assim como outros componentes ou promotores em quantidades pequenas em sua maioria para melhorar a atividade, a[0009] According to the state of the art, practically all industrially employed phthalic acid anhydride catalysts contain titanium dioxide compounds in the anatase and vanadium pentoxide modification as well as other components or promoters in small quantities in their catalytic action mass. mostly to improve activity, the
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3/48 reação, o rendimento, a seletividade e estabilidade de longa duração dos catalisadores em questão.3/48 reaction, yield, selectivity and long-term stability of the catalysts in question.
[00010] Tais aditivos são, por exemplo, césio, antimônio, fósforo, boro, molibdênio, tungstênio, estanho, bismuto, prata, nióbio, ferro, potássio, rubídio, cromo e cálcio.[00010] Such additives are, for example, cesium, antimony, phosphorus, boron, molybdenum, tungsten, tin, bismuth, silver, niobium, iron, potassium, rubidium, chromium and calcium.
[00011] Portanto, existe o esforço através da dopagem seletiva com diferentes substâncias de intensificar ainda mais a capacidade de desempenho e estabilidade dos catalisadores PSA.[00011] Therefore, there is an effort through selective doping with different substances to further intensify the performance and stability capacity of PSA catalysts.
Isso significa que no curso do tempo são sempre desenvolvidas receitas de catalisador mais complicadas e combinações de diferentes catalisadores para a solução deste problema.This means that in the course of time more complicated catalyst recipes and combinations of different catalysts are always developed to solve this problem.
[00012] Cada vez mais são empregados também os assim chamados catalisadores multi-camadas, que se diferenciam com relação à atividade e seletividade devido à sua composição diferente da massa ativa. Neste caso, são dispostos no leito do catalisador vários catalisadores diferentes em camadas sobrepostas, para cumprir diferentes tarefas de acordo com a camada no leito de catalisador. Neste caso, trata-se basicamente da exigência, de dominar com segurança a reação exotérmica com quantidades passadas elevadas de substância de partida, com seletividade e estabilidade ao mesmo tempo elevadas do catalisador.[00012] So-called multi-layer catalysts are also increasingly used, which differ in terms of activity and selectivity due to their different composition from the active mass. In this case, several different catalysts are arranged in the overlapping layers in the catalyst bed, to perform different tasks according to the layer in the catalyst bed. In this case, it is basically the requirement, to safely control the exothermic reaction with high past amounts of starting substance, with both catalyst selectivity and stability.
[00013] O documento de patente EP A 21 325 descreve catalisadores para a fabricação de anidrido de ácido ftálico cuja massa ativa contém 60 a 99 % em peso de dióxido de titânio, 1 a 40 % em peso de pentóxido de vanádio e, com relação à quantidade total de TiO2 e V2O5 até 2 % em peso de fósforo e até 1 , 5 % em peso de rubídio e/ou césio, sendo que a massa de ação catalítica é[00013] Patent document EP A 21 325 describes catalysts for the manufacture of phthalic acid anhydride whose active mass contains 60 to 99% by weight of titanium dioxide, 1 to 40% by weight of vanadium pentoxide and, with respect to to the total amount of TiO 2 and V 2 O 5 up to 2% by weight of phosphorus and up to 1.5% by weight of rubidium and / or cesium, the mass of catalytic action being
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 12/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 12/65
4/48 aplicada em duas camadas sobre um material portador. A camada interna contém neste caso de 0 a 2,0% em peso de fósforo e não contém rubídio e/ou césio e a camada externa 0 a 0,20 % em peso de fósforo e 0,02 a 1,5 % em peso de rubídio e/ou césio. A massa de ação catalítica desses catalisadores pode conter, afora os componentes referidos, ainda outras substâncias, por exemplo, até % em peso de um óxido dos metais molibdênio, tungstênio, nióbio, estanho, silício, antimônio, háfnio. Como material portador inerte é empregado esteatita.4/48 applied in two layers on a carrier material. The inner layer in this case contains 0 to 2.0% by weight of phosphorus and does not contain rubidium and / or cesium and the outer layer 0 to 0.20% by weight of phosphorus and 0.02 to 1.5% by weight rubidium and / or cesium. The catalytic action mass of these catalysts may contain, apart from the mentioned components, yet other substances, for example, up to% by weight of an oxide of the metals molybdenum, tungsten, niobium, tin, silicon, antimony, hafnium. Steatite is used as inert carrier material.
[00014] O documento de patente EP A 286448 descreve um método para a fabricação de anidrido de ácido ftálico, no qual são empregados dois diferentes catalisadores com teor semelhante de dióxido de titânio e pentóxido de vanádio. Eles se diferenciam basicamente pelo fato de um catalisador conter adicionalmente 2 a % em peso de um composto de césio, especialmente sulfato de césio, porém não contém compostos de fósforo, estanho, antimônio, bismuto, tungstênio ou molibdênio e o segundo catalisador contém adicionalmente de 0,1 a 3,0 % em peso de um composto de fósforo, estanho, antimônio, bismuto, tungstênio ou molibdênio.[00014] Patent document EP A 286448 describes a method for the manufacture of phthalic acid anhydride, in which two different catalysts with similar content of titanium dioxide and vanadium pentoxide are employed. They differ basically in that a catalyst additionally contains 2 to% by weight of a cesium compound, especially cesium sulfate, but does not contain phosphorus, tin, antimony, bismuth, tungsten or molybdenum compounds and the second catalyst additionally contains 0.1 to 3.0% by weight of a compound of phosphorus, tin, antimony, bismuth, tungsten or molybdenum.
[00015] O documento de patente US 4,864,036 refere-se a um catalisador para a fabricação de anidrido de ácido ftálico, que é fabricado em várias etapas. Neste caso, na primeira etapa um composto de um metal do 6° subgrupo, preferivelmente um composto de molibdênio ou tungstênio é aplicadoo em dióxido de titânio na modificação de anatase e em seguida calcinado. Depois, em uma segunda etapa é adicionado ao pré-estagio calcinado um composto de vanádio e este pré-estagio é mais uma vez calcinado.[00015] US patent document 4,864,036 relates to a catalyst for the manufacture of phthalic acid anhydride, which is manufactured in several stages. In this case, in the first stage a metal compound of the 6th subgroup, preferably a molybdenum or tungsten compound is applied in titanium dioxide in the anatase modification and then calcined. Then, in a second stage, a vanadium compound is added to the calcined pre-stage and this pre-stage is again calcined.
[00016] O documento de patente GB 1140264 refere-se a um[00016] Patent document GB 1140264 refers to a
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5/48 catalisador de oxidação para hidrocarbonetos aromáticos formando ácidos carboxílicos, que é composto de um material portador inerte, não poroso e de uma camada espessa de 0,02 a 2 mm de massa ativa, que por sua vez é composto de 1 a 15% de V2O5 e 85 a 99% de dióxido de titânio, sendo que o teor de vanádio do catalisador total situa-se na faixa de 0,05 a 3%. É descrito um catalisador no qual a massa ativa, além do dióxido de titânio e pentóxido de vanádio contem adicionaimente 0,1 a 3 % em peso de pelo menos um óxido metálico do grupo de prata, ferro, cobalto, níquel, cromo, molibdênio ou tungstênio.5/48 oxidation catalyst for aromatic hydrocarbons forming carboxylic acids, which is composed of an inert, non-porous carrier material and a thick layer of 0.02 to 2 mm of active mass, which in turn is composed of 1 to 15 % V 2 O 5 and 85 to 99% titanium dioxide, with the vanadium content of the total catalyst being in the range of 0.05 to 3%. A catalyst is described in which the active mass, in addition to titanium dioxide and vanadium pentoxide, also contains 0.1 to 3% by weight of at least one metal oxide of the group of silver, iron, cobalt, nickel, chromium, molybdenum or tungsten.
[00017] O documento de patente EP 0447 267 descreve um catalisador para a fabricação de anidrido de ácido ftálico que como massa de ação catalítica compreende o seguinte: (A) 1 a 20% em peso de V2O5 e 99 a 80 % em peso de um óxido de titânio na modificação anatase com uma superfície BET de 10 a 60m2/g e (B) , com relação a 100 partes em peso desta mistura (A), 0,05 a 1 ,2 partes em peso d epelo menos um elemento do grupo K, Cs, Rb e TI como óxido e 0,05 a 2 partes em peso de prata, calculado como óxido de prata.[00017] Patent document EP 0447 267 describes a catalyst for the manufacture of phthalic acid anhydride which as a mass of catalytic action comprises the following: (A) 1 to 20% by weight of V 2 O 5 and 99 to 80% by weight of a titanium oxide in the anatase modification with a BET surface of 10 to 60m 2 / g and (B), with respect to 100 parts by weight of this mixture (A), 0.05 to 1.2 parts by weight of the mixture minus one element of the group K, Cs, Rb and TI as oxide and 0.05 to 2 parts by weight of silver, calculated as silver oxide.
[00018] O documento de patente EP 0522 871 BI refere-se a um catalisador, que além do dióxido de titânio e pentóxido de vanádio contém ainda 0,01 a 1 % em peso de nióbio como pentóxido de nióbio, 0,05 a 2 % em peso de pelo menos um elemento do grupo potássio, césio, rubídio ou táli como óxido, 0,2 a 1,2 % em peso de fósforo como P2O5, e 0,55 a 5,5 % em peso de antimonóxido e[00018] Patent document EP 0522 871 BI refers to a catalyst, which in addition to titanium dioxide and vanadium pentoxide also contains 0.01 to 1% by weight of niobium as niobium pentoxide, 0.05 to 2 % by weight of at least one element of the potassium, cesium, rubidium or thallium group as oxide, 0.2 to 1.2% by weight of phosphorus as P2O5, and 0.55 to 5.5% by weight of antimonoxide and
0,05 as 2 % em peso de prata como Ag2O, sendo que é empregado um composto de antimônio pentavalente como fonte para o antimônio.0.05 to 2% silver by weight as Ag2O, with a pentavalent antimony compound being used as the source for the antimony.
[00019] O documento CN1108996 refere-se a um catalisador[00019] CN1108996 refers to a catalyst
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 14/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 14/65
6/48 com duas camadas a base de dióxido de titânio V/205 que contém adicionaimente pelo menos um composto de terra rara e pelo menos um óxido dos elementos antimônio, fósforo, zinco e prata, sendo que a camada mais próxima na entrada de gás contém adicionaimente um composto de metal alcalino. Compostos de prata-óxido de vanádio com uma razão atômica de Ag: V < 1 são conhecidos como bronze de prata. 0 uso de bronze de vanádio-prata como catalisador de oxidação é conhecido de forma geral na literatura especializada.6/48 with two layers based on titanium dioxide V / 205 that additionally contains at least one rare earth compound and at least one oxide of the antimony, phosphorus, zinc and silver elements, with the closest layer at the gas inlet it also contains an alkali metal compound. Silver-vanadium oxide compounds with an atomic ratio of Ag: V <1 are known as silver bronze. The use of vanadium-silver bronze as an oxidation catalyst is generally known in the specialized literature.
[00020] O documento DE 198 51 786 Al descreve um óxido multimetálico da Ag3. bMbV20x * c H2O, sendo que a apresenta um valor de 0,3 a 1 ,9, Mé um metal selecionado do grupo Li, Na, K, Rb2 Cs[00020] DE 198 51 786 A1 describes a multimetal oxide from Ag 3 . b M b V 2 0 x * c H 2 O, with a having a value of 0.3 to 1, 9, Mé a metal selected from the group Li, Na, K, Rb 2 Cs
Ti, Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Zn, Cd, Pb, Cr, Au, AI, Fe, Co, Ni e/ou Mo e b apresenta um valor de 0 a 0,5, sendo que a-b é igual ou maior que 0,1. É descrito o uso dos óxidos multimetálicos em questão como composto precursor para a fabricação de pré-catalisadores e catalisadores para a oxidação de fase gasosa de hidrocarbonetos aromáticos.Ti, Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Zn, Cd, Pb, Cr, Au, AI, Fe, Co, Ni and / or Mo and b have a value from 0 to 0.5, where b is equal to or greater than 0.1. The use of the multimetal oxides in question is described as a precursor compound for the manufacture of pre-catalysts and catalysts for the gas phase oxidation of aromatic hydrocarbons.
[00021] No documento WO 2005/092496 Al é descrito finalmente um catalisador para a fabricação de aldeídos, ácidos carboxílicos e/ou anidridos de ácido carboxílico, cuja massa ativa contém uma fase A e uma fase B na forma de áreas delimitadas tridimensionalmente, sendo que a fase A é um bronze de óxidod e vanádio-prata e a fase B é uma fase de óxido de elemento de mistura a bae de dióxido de titânio e pentóxido de vanádio. A razão molar de Ag:V na fase A situa-se em 0,15 a 0,95.[00021] WO 2005/092496 Al finally describes a catalyst for the manufacture of aldehydes, carboxylic acids and / or anhydrides of carboxylic acid, the active mass of which contains an A phase and a B phase in the form of three-dimensionally delimited areas, that phase A is a bronze of oxide and vanadium-silver and phase B is an oxide phase of mixing element based on titanium dioxide and vanadium pentoxide. The molar ratio of Ag: V in phase A is 0.15 to 0.95.
[00022] Os catalisadores acima descritos, conhecidos no estado da técnica com mais diferentes compostos da massa ativa ou não atingem seletividades, rendimentos ou atividades satisfatórios[00022] The catalysts described above, known in the state of the art with more different compounds from the active mass or do not reach selectivities, yields or satisfactory activities
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7/48 ou apresentam vida útil muito pequena ou ainda sua fabricação industrial implica em enorme esforço ou elevados custos.7/48 or have a very short service life or industrial manufacturing implies enormous effort or high costs.
[00023] Por essa razão, existe uma necessidade contínua por catalisadores com seletividade e rendimentos ainda melhores com quantidade passada de matéria prima ao mesmo tempo elevada e vida útil mais longa, que podem ser fabricados industrialmente em uma razão de custo-benefício aceitável.[00023] For this reason, there is a continuing need for catalysts with selectivity and even better yields with past amount of raw material at the same time high and longer service life, which can be manufactured industrially at an acceptable cost-benefit ratio.
[00024] Por essa razão, é tarefa da presente invenção, desenvolver um catalisador melhorado para a oxidação de fase gasosa de hidrocarbonetos aromáticos formando aldeídos, ácidos carboxílicos e/ou anidridos de ácido carboxílico, especialmente formando anidrido de ácido ftálico, que resulta no caso de uma quantidade passada elevada de matéria prima, em uma seletividade melhorada com vida útil ao mesmo tempo mais longa. Além disso, o empreendimento técnico e despesa financeira para a fabricação em escala industrial do catalisador devem ser mantidos o menor possível.[00024] For this reason, it is the task of the present invention to develop an improved catalyst for the gas phase oxidation of aromatic hydrocarbons forming aldehydes, carboxylic acids and / or carboxylic acid anhydrides, especially forming phthalic acid anhydride, which results in the case of a high amount of raw material passed, in an improved selectivity with a longer useful life. In addition, the technical undertaking and financial expense for manufacturing on an industrial scale the catalyst should be kept as small as possible.
[00025] Esta tarefa é solucioanada com as características da reividincação 1. Arranjos preferidos são objetos das reivindicações dependentes, cujo conteúdo de publicação é expressamente incorporado nesta descrição.[00025] This task is solved with the characteristics of the claim 1. Preferred arrangements are the subject of the dependent claims, whose publication content is expressly incorporated in this description.
[00026] De acordo com a reivindicação 1 é reivindicado um catalisador para a oxidação catalítica de fase gasosa de hidrocarbonetos aromáticos formando aldeídos, ácidos carboxílicos e/ou anidridos de ácido carboxílico, especialmente formando anidrido de ácido ftálico, no qual a massa ativa apresenta óxido de vanádio, preferivelmente pentóxido de vanádio, dióxido de titânio, preferivelmente na modificação anatase, e pelo menos um[00026] According to claim 1, a catalyst is claimed for the catalytic oxidation of the gas phase of aromatic hydrocarbons forming aldehydes, carboxylic acids and / or carboxylic acid anhydrides, especially forming phthalic acid anhydride, in which the active mass contains oxide vanadium, preferably vanadium pentoxide, titanium dioxide, preferably in anatase modification, and at least one
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8/48 óxido de elemento de mistura da prata com elementos definidos, preferivelmente vanádio e/ou molibdênio e/ou tungstênio e/ou nióbio e/ou antimônio, e/ou um óxido de elemento de mistura do vanádio com elementos definidos, preferivelmente bismuto e/ou molibdênio e/ou tungstênio e/ou antimônio e/ou nióbio. Na fabricação do catalisador, especialmente na fabricação de uma suspensão de catalisador ou de uma mistura em pó necessária para o revestimento de um material portador, é utilizado pelo menos um óxido de elemento de mistura da prata e/ou do vanádio e/ou pelo menos um composto precursor, especialmente pelo menos um composto precursor multivalente, pelo menos um óxido de elemento de mistura da prata e/ou do vanádio como fonte de matéria prima.8/48 silver mixing element oxide with defined elements, preferably vanadium and / or molybdenum and / or tungsten and / or niobium and / or antimony, and / or a vanadium mixing element oxide with defined elements, preferably bismuth and / or molybdenum and / or tungsten and / or antimony and / or niobium. In the manufacture of the catalyst, especially in the manufacture of a suspension of catalyst or powder mixture necessary for the coating of a carrier material, at least one oxide of silver and / or vanadium and / or at least mixture element is used a precursor compound, especially at least one multivalent precursor compound, at least one oxide of silver and / or vanadium mixing element as a source of raw material.
[00027] Verificou-se surpreendentemente que o uso de óxidos de elemento de mistura, preferivelmente de óxidos de metal misto, da prata com, por exemplo, vanádio, molibdênio, tungstênio, nióbio e/ou antimônio, e/ou o uso de óxidos de elemento de mistura, preferivelmente de óxidos de metalo misto, do vanádio com, por exemplo, bismuto, molibdênio, tungstênio, nióbio e/ou antimônio, ou seus compostos precursores como fonte de matéria prima na fabricação da suspensão de catalisador ou na fabricação de uma mistura em pó empregada para o processo de revestimento e/ou como componente da massa ativa dos catalisadores além dos componentes dióxido de titânio e óxido de vanádio, resulta também em uma aumento significativo da seletividade.[00027] It has been surprisingly found that the use of mixing element oxides, preferably mixed metal oxides, silver with, for example, vanadium, molybdenum, tungsten, niobium and / or antimony, and / or the use of oxides of mixing element, preferably of mixed metal oxides, of vanadium with, for example, bismuth, molybdenum, tungsten, niobium and / or antimony, or its precursor compounds as a source of raw material in the manufacture of the catalyst suspension or in the manufacture of a powder mixture used for the coating process and / or as a component of the catalyst active mass in addition to the titanium dioxide and vanadium oxide components, also results in a significant increase in selectivity.
[00028] O motivo, neste caso, não é totalmente claro, porém supõe-se que a interação da prata com os outros componentes de ação catalítica como a monocamada de dióxido de titânio /óxido de vanádio é basicamente mais eficaz e por isso a ação do promotor[00028] The reason, in this case, is not entirely clear, but it is assumed that the interaction of silver with the other catalytic action components such as the titanium dioxide / vanadium oxide monolayer is basically more effective and therefore the action of the promoter
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9/48 propriamente dito da prata (a supressão da oxidação total da matéria prima orgânica formando óxidos de carbono) traz melhores resultados.9/48 itself of silver (the suppression of the total oxidation of organic raw material forming carbon oxides) brings better results.
[00029] Na técnica o uso de prata como componente da massa ativa é muitas vezes descrito. Neste caso, foram utilizados como fonte de matéria prima da prata para a fabricação da suspensão de catalisador, além de óxido de prata, também sais correspondentes tais como nitrato de prata, sulfato de prata, haleto de prata, sulfeto de prata, fosfato de prata, sais de prata de ácidos orgânicos, hidróxido de prata, sais de amônio da prata e e complexo de amina da prata. A maioria dessas fontes de matéria prima são transformadas em óxido de prata durante o aquecimento do catalisador e estão presentes portanto na massa ativa como oxido de prata, enquanto por exemplo fosfato de prata e haleto de prata permanecem inalterados na massa ativa e no tratamento térmico não são transformados em óxido de prata.[00029] In the art the use of silver as a component of the active mass is often described. In this case, silver was used as a raw material source for the catalyst suspension, in addition to silver oxide, also corresponding salts such as silver nitrate, silver sulfate, silver halide, silver sulfide, silver phosphate , silver salts of organic acids, silver hydroxide, ammonium salts of silver and and amine complex of silver. Most of these raw material sources are transformed into silver oxide during the heating of the catalyst and are therefore present in the active mass as silver oxide, while for example silver phosphate and silver halide remain unchanged in the active mass and in the non-heat treatment are transformed into silver oxide.
[00030] Um aspecto essencial dos catalisadores de acordo com a invenção é que catalisadores convencionais contém pelo menos dióxido de titânio e óxido de vanádio na massa ativa, como agentes de dopagem adicionais óxidos de elemento de mistura da prata com vanádio e/ou outros elementos definidos e/ou óxidos de elemento de mistura do vanádio com outros elementos definidos, sendo que pelo menos um óxido de elemento de mistura da prata e/ou do vanádio e/ou um composto precursor correspondente de pelo menos um desses compostos de elemento de mistura é adicionado na fabricação da suspensão de catalisador ou na fabricação de uma mistura em pó empregada para o revestimento do material portador.[00030] An essential aspect of the catalysts according to the invention is that conventional catalysts contain at least titanium dioxide and vanadium oxide in the active mass, as additional doping agents oxides of silver with vanadium and / or other elements vanadium and / or mixing element oxides with other defined elements, with at least one silver and / or vanadium mixing element oxide and / or a corresponding precursor compound of at least one of these mixing element compounds it is added in the manufacture of the catalyst suspension or in the manufacture of a powder mixture used to coat the carrier material.
[00031] A invenção refere-se, além disso, expressamente[00031] The invention furthermore expressly refers
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10/48 também a um método para a fabricação dos catalisadores descritos aqui de acordo com a invenção, no qual uma suspensão de catalisador ou uma mistura dos diferentes componentes é fabricada, a qual contém pelo menos dióxido de titânio na modificação anatase e um composto de vanádio e pelo menos um óxido de elemento de mistura da prata e/ou do vanádio com elementos definidos ouum composto precursor correspondente de pelo menos um desses óxidos de elemento de mistura como fonte de matéria prima.10/48 also to a method for the manufacture of the catalysts described here according to the invention, in which a suspension of catalyst or a mixture of the different components is manufactured, which contains at least titanium dioxide in the anatase modification and a compound of vanadium and at least one silver and / or vanadium mixed element oxide with defined elements or a corresponding precursor compound of at least one of these mixing element oxides as a source of raw material.
[00032] Todos os componentes são amalgamados vantajosamente no meio aquoso entre si e em seguida aplicados sobre um material portador cerâmico através de um método de pulverização (preferivelmente método de leito fluidificado ou método de limpeza em tambor) . A fase de óxido de elemento de mistura da prata e/ou do vanádio ou seus compostos precursores de elemento de mistura são adicionados neste caso vantajosamente diretamente à suspensão de catalisador com os componentes principais, dióxido de titânio e óxido de vanádio, assim como outros promotores e estão presentes em geral como fases espacialmente separadas formando uma fase composta de dióxido de titânio e óxido de vanádio. Portanto, todos os componentes da suspensão de catalisador formam uma fase unitária, que além dos componentes dióxido de titânio e óxido de vanádio, também contém os óxidos de elemento de mistura em questão e opcionalmente outros componentes.[00032] All components are advantageously amalgamated in the aqueous medium with each other and then applied over a ceramic carrier material using a spray method (preferably fluidized bed method or drum cleaning method). The mixture element oxide phase of silver and / or vanadium or its mixture element precursor compounds are advantageously added in this case directly to the catalyst suspension with the main components, titanium dioxide and vanadium oxide, as well as other promoters and are generally present as spatially separated phases forming a phase composed of titanium dioxide and vanadium oxide. Therefore, all components of the catalyst suspension form a unitary phase, which in addition to the titanium dioxide and vanadium oxide components, also contains the mixing element oxides in question and optionally other components.
[00033] Mas também são possíveis outros sistemas, nos quais diferentes e sucessivas camadas com diferente composto químico são aplicadas sobre o material portador inerte e sendo que pelo menos uma camada contém pelo menos um óxido de elemento de[00033] But other systems are also possible, in which different successive layers with a different chemical compound are applied over the inert carrier material and at least one layer contains at least one oxide element.
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11/48 mistura da prata e/ou do vanádio com elementos definidos. Neste caso, as camadas individuais de revestimento de um catalisador de acordo com a invenção podem também ser compostas de uma combinação de compostos de acordo com a invenção e compostos não de acordo com a invenção.11/48 mixture of silver and / or vanadium with defined elements. In this case, the individual coating layers of a catalyst according to the invention can also be composed of a combination of compounds according to the invention and compounds not according to the invention.
[00034] Igualmente os óxidos de elemento misto em questão também podem ser empregados individualmente ou em combinação com outros compostos em uma ou várias camada(s) de revestimento, que não contém dióxido de titânio e/ou óxido de vanádio na massa ativa.[00034] Likewise the mixed element oxides in question can also be used individually or in combination with other compounds in one or more coating layer (s), which do not contain titanium dioxide and / or vanadium oxide in the active mass.
[00035] De acordo com a invenção, podem ser, portanto realizados catalisadores ou pré-estágios para a produção e fabricação de catalisadores para a oxidação parcial de fase gasosa de hidrocarbonetos aromáticos com gás contendo oxigênio molar, que são estruturados a partir de um material portador inerte, não poroso e de uma ou várias camadas aplicadas sobre ele em formato de casca, sendo que pelo menos uma dessas camadas contém 0,01 a 15 % em peso, com relação ao peso total dessas camadas, um ou vários dos óxidos de elemento de mistura anteriormente citados ou seus compostos precursores.[00035] According to the invention, therefore, catalysts or pre-stages can be made for the production and manufacture of catalysts for partial gas phase oxidation of aromatic hydrocarbons with gas containing molar oxygen, which are structured from a material inert carrier, non-porous and with one or more layers applied over it in a shell shape, with at least one of these layers containing 0.01 to 15% by weight, in relation to the total weight of these layers, one or more of the oxides of aforementioned mixing element or its precursor compounds.
[00036] Além disso, é reivindicado um controle de processo concreto para a fabricação de ácidos carboxílicos e/ou anidridos de ácido carboxílico através da oxidação parcial de hidrocarbonetos aromáticos na fase gasosa com um gás contendo oxigênio molar com temperatura mais elevada em um catalisador, cuja massa ativa é aplicada sobre um material portador inerte em formato de casca, controle este caracterizado pelo fato de ser obtido um catalisador de casca cuja massa de ação catalítica com[00036] In addition, a concrete process control is claimed for the manufacture of carboxylic acids and / or carboxylic acid anhydrides through partial oxidation of aromatic hydrocarbons in the gas phase with a gas containing molar oxygen at a higher temperature in a catalyst, whose active mass is applied over a shell-like inert carrier material, a control characterized by the fact that a shell catalyst is obtained whose catalytic action mass with
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12/48 relação ao seu peso total, contém 0,01 a 15 % em peso de um óxido de elemento de mistura da prata com vanádio e/ou de um óxido de elemento de mistura da prata com outros elementos definidos e/ou12/48 in relation to its total weight, it contains 0.01 to 15% by weight of an oxide of silver mixing element with vanadium and / or of an oxide of silver mixing element with other defined elements and / or
0,01 a 10 % em peso de um óxido de elemento de mistura do vanádio com bismuto e/ou de um óxido de elemento de mistura do vanádio com outros elementos definidos e ao mesmo tempo dióxido de titânio na modificação anatase e um composto de vanádio (preferivelmente0.01 to 10% by weight of an elemental oxide of vanadium with bismuth and / or an elemental oxide of vanadium with other defined elements and at the same time titanium dioxide in the anatase modification and a vanadium compound (preferably
V2O5), sendo que o(s) composto (s) de óxido de elemento de mistura ou seu(s) composto (s) precursores já são empregados para a fabricação da suspensão de catalisador e/ou da mistura em pó, a patir da qual a massa ativa é formada após revestimento do material portador por meio de tratamento térmico.V2O5), with the mixture element oxide compound (s) or precursor compound (s) already being used for the manufacture of the catalyst suspension and / or powder mixture, from which the active mass is formed after coating the carrier material by means of heat treatment.
[00037] Neste caso, pelo menos um catalisador de casca não de acordo com a invenção, que em sua massa ativa contém como componentes essenciais óxido de vanádio, especialmente pentóxido de vanádio, e dióxido de titânio, especialmente na modificação anatase, porém não contem nenhum dos óxidos de elemento de mistura abaixo citados ou seus compostos precursores, pode estar presente ou ausente na oxidação de hidrocarbonetos aromáticos formando ácidos carboxílicos e/ou anidridos de ácido carboxílico e ser empregado em um leito combinado (ou seja, em uma mistura de uma ou várias camadas) juntamente com um ou vários catalisadores de acordo com a invenção, anteriormente descritos.[00037] In this case, at least one shell catalyst not according to the invention, which in its active mass contains as essential components vanadium oxide, especially vanadium pentoxide, and titanium dioxide, especially in the anatase modification, but does not contain none of the mixing element oxides mentioned below or their precursor compounds, may be present or absent in the oxidation of aromatic hydrocarbons forming carboxylic acids and / or carboxylic acid anhydrides and be used in a combined bed (ie, in a mixture of a or several layers) together with one or more catalysts according to the invention, previously described.
[00038] Preferivelmente introduz-se neste caso um fluxo gasoso sobre um leito de pelo menos duas camadas de catalisadores, sendo que o catalisador colocado mais próximo da entrada de gás contém um catalisador de acordo com a invenção e o leito do catalisador colocado a jusante contérm pelo menos um catalisador,[00038] Preferably a gaseous flow is introduced in this case over a bed of at least two layers of catalysts, the catalyst placed closest to the gas inlet containing a catalyst according to the invention and the catalyst bed placed downstream. contains at least one catalyst,
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13/48 cuja massa de ação catalítica contém óxido de vanádio e um dióxido de titânio na modificação anatase, mas não contém óxido de elemento de mistura da prata com elementos tais como por exemplo vanádio, molibdênio, tungstênio, nióbio, antimônio e/ou também não contém óxido de elemento de mistura do vanádio com elementos como por exemplo bismuto, molibdênio, tungstênio, nióbio, antimônio.13/48 whose catalytic action mass contains vanadium oxide and titanium dioxide in the anatase modification, but does not contain oxide of silver mixing element with elements such as vanadium, molybdenum, tungsten, niobium, antimony and / or also does not contain oxide of the vanadium mixture element with elements such as bismuth, molybdenum, tungsten, niobium, antimony.
[00039] Porém podem ser empregados também leitos de catalisador compostos de pelo menos duas camadas, sendo que todas as camadas de catalisador contém catalisadores de acordo com a invenção. Neste caso, os catalisadores de acordo com a invenção empregados podem se diferenciar pelo tipo e quantidade dos óxidos de elemento de mistura na massa ativa.[00039] However, catalyst beds composed of at least two layers can also be used, with all catalyst layers containing catalysts according to the invention. In this case, the catalysts according to the invention employed can be differentiated by the type and quantity of the mixing element oxides in the active mass.
[00040] Preferivelmente, pelo menos uma parte, especialmente preferivelmente todas as camadas de catalisador empregadas no leito de catalisador incluindo os catalisadores de[00040] Preferably, at least a part, especially preferably all layers of catalyst employed in the catalyst bed including the catalysts of
alcalino (preferivelmente um composto de césio, calculado como metal alcalino), até 1,5 % em peso de um composto de fósforo (calculado como P) e até 10 % em peso de um composto de antimônio (calculado como Sb2O3) .alkaline (preferably a cesium compound, calculated as an alkali metal), up to 1.5% by weight of a phosphorus compound (calculated as P) and up to 10% by weight of an antimony compound (calculated as Sb 2 O 3 ) .
[00041] De acordo com um arranjo especialmente vantajoso os catalisadores de acordo com a invenção contém preferivelmente[00041] According to an especially advantageous arrangement, the catalysts according to the invention preferably contain
0,01 a 15 % em peso pelo menos de um óxido de elemento de mistura da prata com pelo menos um elemento do grupo vanádio, nióbio, tântalo, titânio, zircônio, cromo, molibdênio, tungstênio, cério,0.01 to 15% by weight of at least one oxide of silver mixing element with at least one element of the group vanadium, niobium, tantalum, titanium, zirconium, chromium, molybdenum, tungsten, cerium,
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14/48 lantânio, alumínio, boro, manganês, ferro, cobalto,níquel, cobre, zinco, ouro, cádmio, estanho, chumbo, bismuto, antimônio, arsênio, háfnio, rênio, rutênio, ródio e paládio, e/ou preferivelmente 0,01 a 10 % em peso de pelo menos um óxido de elemento de mistura do vanádio com pelo menos um elemento do grupo bismuto, antimônio, nióbio, tântalo, titânio, zircônio, cromo, molibdênio, tungstênio, cério, lântano, alumínio, boro, manganês, ferro, cobalto, níquel, cobre, zinco, ouro, cadmio, estanho, chumbo, arsênio, háfnio, rênio, rutênio, ródio e paládio.14/48 lanthanum, aluminum, boron, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, gold, cadmium, tin, lead, bismuth, antimony, arsenic, hafnium, rhenium, ruthenium, rhodium and palladium, and / or preferably 0 , 01 to 10% by weight of at least one oxide of vanadium mixing element with at least one element of the group bismuth, antimony, niobium, tantalum, titanium, zirconium, chromium, molybdenum, tungsten, cerium, marsh, aluminum, boron , manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, gold, cadmium, tin, lead, arsenic, hafnium, rhenium, ruthenium, rhodium and palladium.
[00042] O teor de óxidos de elemento da prata com elementos definidos, especialmente com, por exemplo, vanádio e/ou tungstênio e/ou molibdênio e/ou nióbio e/ou antimônio, na massa ativa de catalisadores em uma forma de concretização preferida situa-se em uma faixa de 0,01 a 15 % em peso, em uma forma de concretização mais preferida em uma faixa de 0,01 a 10 % em peso e em uma forma de concretização especialmente preferida em uma faixa de 0,01 a 5 % em peso. O teor de óxidos de elemento de mistura do vanádio com elementos definidos (com exceção da prata, vide informações anteriores com relação a um óxido de elemento de mistura da prata com vanádio) , especialmente com, por exemplo, tungstênio e/ou molibdênio e/ou nióbio e/ou antimônio, na massa ativa de catalisadores situa-se em uma forma de concretização em uma faixa de 0,01 a 10 % em peso, em uma forma de concretização especialmente preferida em uma faixa de 0,01 a 5 % em peso.[00042] The element oxide content of silver with defined elements, especially with, for example, vanadium and / or tungsten and / or molybdenum and / or niobium and / or antimony, in the active mass of catalysts in a preferred embodiment it is in a range of 0.01 to 15% by weight, in a most preferred embodiment in a range of 0.01 to 10% by weight and in an especially preferred embodiment in a range of 0.01 to 5% by weight. The oxide content of mixing element of vanadium with defined elements (with the exception of silver, see previous information regarding an oxide of mixing element of silver with vanadium), especially with, for example, tungsten and / or molybdenum and / or niobium and / or antimony, the active mass of catalysts is in an embodiment in a range of 0.01 to 10% by weight, in an especially preferred embodiment in a range of 0.01 to 5% in weight.
[00043] Em uma forma de concretização preferida é empregado em uma primeira camada de catalisador colocada mais próxima da saída de gás um catalisador de acordo com a invenção, sendo que se trata da camada com o Hot Spot máximo. Na direção da[00043] In a preferred embodiment, a catalyst according to the invention is used in a first catalyst layer placed closer to the gas outlet, being the layer with the maximum Hot Spot. In the direction of
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15/48 saída de gás é colocada pelo menos outra camada de catalisador, que apresenta em geral uma atividade mais elevada do que a primeira camada de catalisador e sendo que se trata em geral de um catalisador correspondente ao estado da técnica. 0 catalisador, de acordo com a invenção, contém neste caso pelo menos um óxido de elemento de mistura da prata, preferivelmente vanadato de prata, e preferivelmente um óxido de elemento de mistura do vanádio, preferivelmente vanadato de bismuto.At least one other catalyst layer is placed at the gas outlet, which generally has a higher activity than the first catalyst layer and is generally a catalyst corresponding to the state of the art. The catalyst according to the invention in this case contains at least one silver mixing element oxide, preferably silver vanadate, and preferably one vanadium mixing element oxide, preferably bismuth vanadate.
[00044] Também mostrou-se vantajoso quando em um sistema de catalisador multi-camada com pelo menos uma camada à montante da camada de catalisador Hot Spot em direção à entrada de gás, pelo menos uma das camadas de catalisador desde a entrada de gás até inclusive a camada com Hot Spot máximo, contém um catalisador de acordo com a invenção e são empregados para camadas subseqüentes, catalisadores convencionais correspondentes ao estado da técnica e/ou catalisadores de acordo com a invenção com um teor reduzido de óxidos de elemento de mistura reivindicados na massa ativa.[00044] It also proved to be advantageous when in a multi-layer catalyst system with at least one layer upstream of the Hot Spot catalyst layer towards the gas inlet, at least one of the catalyst layers from the gas inlet to including the maximum hot spot layer, contains a catalyst according to the invention and conventional catalysts corresponding to the prior art and / or catalysts according to the invention with a reduced content of claimed mixing element oxides are used for subsequent layers. in the active mass.
[00045] Em outra forma de concretização especialmente preferida pelo menos uma das camadas de catalisador, que se encontra antes da camada com o Hot Spot máximo, contém um óxido de elemento de mistura da prata, preferivelmente um óxido de elemento de mistura da prata com molibdênio e/ou tungstênio e especialmente preferivelmente um óxido de elemento de mistura da prata com vanádio, enquanto a camada com o Hot Spot máximo e as camadas colocadas depois a jusante não contém óxido de elemento de mistura da prata. A camada com Hot Spot máximo contém vantajosamente um óxido de elemento de mistura do vanádio com bismuto. As camadas de[00045] In another especially preferred embodiment, at least one of the catalyst layers, which is found before the layer with the maximum Hot Spot, contains a silver mixing element oxide, preferably a silver mixing element oxide with molybdenum and / or tungsten and especially preferably a silver oxide mixing element, while the layer with the maximum Hot Spot and the layers placed downstream do not contain silver mixing element oxide. The maximum Hot Spot layer advantageously contains an elemental oxide mixture of vanadium and bismuth. The layers of
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16/48 catalisador subseqüentes na direção de saída de gás da camada de catalisador Hot Spot correspondem preferivelmente ao estado da técnica e não contém, em geral, catalisadores de acordo com a invenção.16/48 subsequent catalysts in the gas outlet direction of the Hot Spot catalyst layer preferably correspond to the state of the art and do not, in general, contain catalysts according to the invention.
[00046] Em uma forma de concretização especialmente preferida do catalisador os compostos AgVO3 e/ou Ag2Mo04 e/ou Ag2WO4 e/ou BiVO4 são empregados na fabricação da suspensão de catalisador e/ou estão presentes na massa ativa dos catalisadores.[00046] In an especially preferred embodiment of the catalyst the compounds AgVO 3 and / or Ag 2 Mo0 4 and / or Ag 2 WO 4 and / or BiVO 4 are employed in the manufacture of the catalyst suspension and / or are present in the mass active catalysts.
[00047] Neste caso, é importante selecionar o teor dos óxidos de elemento de mistura que atuam como promotores nem tão baixo nem tão alto. Se o teor de óxidos de elemento de mistura da prata for muito baixo, a ação intensificadora de seletividade não será totalmente bem sucedida, enquanto que com um teor muito alto de [óxidos de elemento de mistura da prata verifica-se uma atividade aumentada o que provoca uma seletividade reduzida devido a uma oxidação total aumentasa em relação a CO e CO2.[00047] In this case, it is important to select the content of the mixing element oxides that act as promoters neither as low nor as high. If the oxide content of the silver mixing element is too low, the selectivity-enhancing action will not be entirely successful, whereas with a very high content of [silver mixing element oxides, there will be an increased activity which causes a reduced selectivity due to an increased total oxidation in relation to CO and CO 2 .
[00048] Além disso, é vantajoso empregar os catalisadores de acordo com a invenção especialmente nas camadas de catalisador colocadas mais próximas em relação à entrada de gás até inclusive a camada com o Hot Spot máximo, já que senão toda a ação intensificadora de seletividade não poderá mais ser obtida, uma vez que uma parte essencial da matéria prima já havia sido transformada.[00048] In addition, it is advantageous to use the catalysts according to the invention, especially in the catalyst layers placed closer in relation to the gas inlet, even the layer with the maximum Hot Spot, since otherwise all the intensifying action of selectivity will not more can be obtained, since an essential part of the raw material had already been transformed.
[00049] Um teor muito alto de óxidos de elementos mistos do bismuto também atua negativamente sobre a seletividade do catalisador e ao mesmo tempo pode ocasionar a formação crescente de produtos secundários, que provocam uma estabilidade de cor piorada do produto desejado anidrido de ácido ftálico. Um teor[00049] A very high oxide content of mixed elements of bismuth also acts negatively on the selectivity of the catalyst and at the same time can cause the increasing formation of by-products, which cause a worsened color stability of the desired phthalic acid anhydride product. A content
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17/48 muito baixo de óxidos de elemento de mistura do bismuto em contraparida não leva a um aumento significativo da seletividade.17/48 very low oxides of bismuth mixing element in counterpart does not lead to a significant increase in selectivity.
[00050] Através da combinação de pelo menos duas, mas especialmente vantajosamente, de várias camadas de catalisador em um leito, das quais pelo menos uma camada de catalisador contém um catalisador de acordo com a invenção, pode-se obter no total um rendimento bem mais elevado do que no caso com o uso único de sistemas de catalisador multi-camada com catalisadores não de acordo com a invenção.[00050] By combining at least two, but especially advantageously, several layers of catalyst in one bed, of which at least one layer of catalyst contains a catalyst according to the invention, a very good yield can be obtained in total higher than in the case with the single use of multi-layer catalyst systems with catalysts not according to the invention.
[00051] Neste caso, de acordo com o estado da técnica em muitos casos a atividade de catalisador aumenta gradativamente da primeira camada de catalisador, empregada na entrada de gás até a última camada colocada o mais próxima em relação à entrada de gás.[00051] In this case, according to the state of the art in many cases the catalyst activity gradually increases from the first layer of catalyst, used in the gas inlet to the last layer placed the closest in relation to the gas inlet.
O ajuste de seletividade pode ser feito através de diferentes métodos conhecidos pelo versado na técnica. Por exemplo, é feito um aumento da atividade de catalisador nas camadas da entrada de gás até a saída de gás através de uma redução gradativa do teor de metal alcalino na massa ativa, de um aumento da superfície médiaThe selectivity adjustment can be done through different methods known to the person skilled in the art. For example, there is an increase in catalyst activity in the layers from the gas inlet to the gas outlet through a gradual reduction of the alkali metal content in the active mass, an increase in the average surface
BET do dióxido de titânio empregado ou também de um aumento do teor de massa ativa no peso total do catalisador. Também pode ser empregada uma combinação de diferentes medidas para o ajuste de seletividade.BET of the titanium dioxide employed or an increase in the active mass content in the total weight of the catalyst. A combination of different measures can also be used to adjust selectivity.
[00052] Os catalisadores de acordo com a invenção contém vantajosamente na massa ativa pelo menos um tipo de dióxido de titânio na modificação anatase, pelo menos um composto do vanádio (preferivelmente V2O5), pelo menos um óxido de elemento de mistura da prata e/ou do vanádio e opcionalmente um composto do antimônio, um composto de um elemento alcalino e/ou um composto de fósforo.[00052] The catalysts according to the invention advantageously contain in the active mass at least one type of titanium dioxide in the anatase modification, at least one compound of vanadium (preferably V2O5), at least one oxide of silver mixing element and / or vanadium and optionally an antimony compound, an alkali compound and / or a phosphorus compound.
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 26/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 26/65
18/48 [00053] O teor total de dioxido de titânio é de 50 a 99 % em peso na massa ativa dos catalisadores de acordo com a invenção e especialmente preferivelmente de 80 a 99 % em peso.18/48 [00053] The total content of titanium dioxide is 50 to 99% by weight in the active mass of the catalysts according to the invention and especially preferably 80 to 99% by weight.
[00054] Neste caso, apenas um tipo de dióxido de titânio pode ser empregado na modificação anatase com diferentes propriedades físicas ou também uma mistura de vários óxidos de titânio com diferentes propriedades físicas para a fabricação da suspensão de catalisador e/ou da massa ativa dos catalisadores.[00054] In this case, only one type of titanium dioxide can be used in the anatase modification with different physical properties or also a mixture of several titanium oxides with different physical properties for the manufacture of the catalyst suspension and / or the active mass of the catalysts.
[00055] A superfície BET média do dióxido de titânio dos catalisadores de acordo com a invenção no caso de um ou vários tipos de dióxido de titânio é neste caso vantajosamente 10-60 m2/g e especialmente vantajosamente 12-30 m2/g, enquanto a superfície BET dos tipos individuais situa-se na faixa de 3 a 300 m2/g.[00055] The average BET surface of the titanium dioxide of the catalysts according to the invention in the case of one or more types of titanium dioxide is in this case advantageously 10-60 m 2 / g and especially advantageously 12-30 m 2 / g, while the BET surface of the individual types is in the range of 3 to 300 m 2 / g.
[00056] A superfície BET media do dioxido de titânio utilizado é calculada a partir da quantidade e tipo de superfície[00056] The average BET surface of the titanium dioxide used is calculated from the quantity and type of surface
BET dos tipos individualmente empregados. Neste caso, é empregado preferivelmente pelo menos um tipo de dióxido de titânio, cujo tamanho de partícula médio situa-se em uma faixa de 0,3 a 0,8 pm.BET of the types individually employed. In this case, preferably at least one type of titanium dioxide is used, whose average particle size is in the range of 0.3 to 0.8 pm.
[00057] O teor de óxido de vanádio na massa ativa (calculado como V2O5) situa-se em uma faixa preferida de 1 a 40 % em peso e em uma forma de concretização especialmente preferida em uma faixa de 1 a 20 % em peso.[00057] The vanadium oxide content in the active mass (calculated as V2O5) is in a preferred range of 1 to 40% by weight and in an especially preferred embodiment in a range of 1 to 20% by weight.
[00058] Para a fabricação dos catalisadores de acordo com a invenção são empregadas as fontes de matéria prima pentóxido de vanádio e/ou oxalato de vanádio. Porém a princípio também são adequados outros compostos de vanádio tais como, por exemplo, metavanadato de amônio, ácido polivanadínico entre outros ou uma mistura de diferentes fontes.[00058] For the manufacture of the catalysts according to the invention, the raw material sources of vanadium pentoxide and / or vanadium oxalate are used. However, in principle, other vanadium compounds are also suitable, such as, for example, ammonium metavanadate, polyivanadinic acid, among others, or a mixture of different sources.
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 27/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 27/65
19/48 [00059] Em geral, esses compostos precursores ou fontes de matéria prima do vanádio durante o tratamento térmico do catalisador ou durante o aquecimento do catalisador são transformados em pentóxido de vanádio no reator na presença de oxigênio molecular de forma que na massa ativa o vanádio está presente basicamente no estágio de oxidação pentavalente.19/48 [00059] In general, these precursor compounds or raw material sources of vanadium during the heat treatment of the catalyst or during the heating of the catalyst are transformed into vanadium pentoxide in the reactor in the presence of molecular oxygen so that in the active mass vanadium is basically present in the pentavalent oxidation stage.
[00060] Dependendo da camada do respectivo catalisador de acordo com a invenção no leito de catalisador as massas ativas desses catalisadores, além de óxido de titânio, óxido de vanádio, apresentam um ou vários óxidos de elemento de mistura da prata e/ou do vanádio assim como adicionalmente um ou vários elementos do grupo de metais alcalinos.[00060] Depending on the layer of the respective catalyst according to the invention in the catalyst bed, the active masses of these catalysts, in addition to titanium oxide, vanadium oxide, have one or more oxides of silver and / or vanadium mixing element as well as additionally one or more elements of the alkali metal group.
[00061] Estes em geral são adicionados como sais (por exemplo sulfatos, carbonatos, nitratos, fosfatos) à suspensão de catalisador e são reagidos durante o aquecimento do catalisador formando os óxidos correspondentes ou permanecem inalterados na massa ativa (após o tratamento térmico do catalisador).[00061] These are generally added as salts (for example sulphates, carbonates, nitrates, phosphates) to the catalyst suspension and are reacted during heating of the catalyst to form the corresponding oxides or remain unchanged in the active mass (after heat treatment of the catalyst ).
[00062] Compostos de metal alcalino são empregados para o aumento de atividade e ao mesmo tempo melhoram a seletividade dos catalisadores.[00062] Alkali metal compounds are used to increase activity and at the same time improve the selectivity of catalysts.
[00063] Em uma forma de concretização metal alcalino na massa ativa situa-se em uma em peso e especialmente preferivelmente em uma em peso. É empregado de modo especialmente fabricação da suspensão de catalisador um solúvel como, por exemplo, sulfato de césio.[00063] In one embodiment, the alkali metal in the active mass is located in one by weight and especially preferably in one by weight. A soluble catalyst suspension, such as cesium sulphate, is used in a particular way.
[00064] Os catalisadores, de acordo contém vantajosamente, especialmente na massa preferida faixa de faixa de vantaj os compsoto com a ativa da[00064] The catalysts accordingly contain advantageously, especially in the preferred mass, the range of advantageous compounds with the active
de césio invenção, camada decesium invention, layer of
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 28/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 28/65
20/48 catalisador Hot Spot, também um composto de antimônio como componente da massa ativa para melhorar a estabilidade térmica. O teor de antimônio na massa ativa situa-se vantajosamente em uma faixa de 0 a 10 % em peso (calculado como Sb2O3) e especialmente preferivelmente em uma faixa de 0 a 5 % em peso, em função da camada do catalisador em questão no leito completo de catalisador e em função do tratamento térmico do catalisador em questão na respectiva camada.20/48 Hot Spot catalyst, also an antimony compound as a component of the active mass to improve thermal stability. The antimony content in the active mass is advantageously in a range of 0 to 10% by weight (calculated as Sb2O3) and especially preferably in a range of 0 to 5% by weight, depending on the catalyst layer in question in the bed complete with catalyst and depending on the heat treatment of the catalyst in question in the respective layer.
[00065] Como substâncias de partida para a fabricação da suspensão de catalisador ou de uma mistura em pó dos catalisadores de acordo com a invenção necessária para o revestimento do material portador podem ser empregados diferentes compostos de antimônio como, por exemplo, sais de antimônio ou óxidos de antimônio em diferentes estágios de oxidação.[00065] As starting substances for the manufacture of the catalyst suspension or a powder mixture of the catalysts according to the invention necessary for the coating of the carrier material, different antimony compounds can be used, such as antimony salts or antimony oxides at different stages of oxidation.
[00066] Em uma forma de concretização preferida do catalisador de acordo com a invenção é empregado óxido de antimônio-111 na fabricação da suspensão de catalisador.[00066] In a preferred embodiment of the catalyst according to the invention, antimony-111 oxide is employed in the manufacture of the catalyst suspension.
[00067] Também os catalisadores de acordo com a invenção podem conter um composto de fósforo na massa de ação catalítica ou pode ser adicionado um composto de fósforo como fonte de matéria prima na fabricação da suspensão de catalisador ou de uma mistura em pó empregada para o revestimento do material portador. Em uma forma de concretização especialmente vantajosa dos catalisadores de acordo com a invenção o teor de fósforo da massa ativa, neste caso, situa-se em uma faixa de 0 a 1 ,5 % em peso (calculado como[00067] Also the catalysts according to the invention can contain a phosphorus compound in the catalytic action mass or a phosphorus compound can be added as a source of raw material in the manufacture of the catalyst suspension or a powder mixture used for the coating of the carrier material. In an especially advantageous embodiment of the catalysts according to the invention, the phosphorus content of the active mass, in this case, lies in a range of 0 to 1.5% by weight (calculated as
P) · [00068] Especialmente vantajosamente o teor de fósforo aumenta desde a entrada de gás até a saída de gás em sistemas deP) · [00068] Especially advantageously the phosphorus content increases from the gas inlet to the gas outlet in
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 29/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 29/65
21/48 catalisadores com várias camadas com um ou vários catalisadores de acordo com a ivenção ou com um ou vários catalisadores não de acordo com a invenção em um leito. Como fonte de matéria prima para os catalisadores de acordo com a invenção é preferivelmente adequado dihidrogênio fosfato de amônio.21/48 multi-layer catalysts with one or more catalysts according to the invention or with one or more catalysts not according to the invention in a bed. As a source of raw material for the catalysts according to the invention, dihydrogen ammonium phosphate is preferably suitable.
[00069] Além disso, nas massas ativas dos catalisadores de acordo com a invenção pode estar presente em pequenas quantidades uma pluralidade de outros compostos, que como promotores reduzem ou aumentam a atividade e/ou interferem na seletividade do catalisador.[00069] Furthermore, in the active masses of the catalysts according to the invention, a plurality of other compounds may be present in small amounts, which as promoters reduce or increase the activity and / or interfere with the selectivity of the catalyst.
[00070] Na literatura é descrito que para o aumento de atividade ou para o enfraquecimento ou até mesmo a supressão das assim chamadas manchas quentes (Hot Spots) foi decidido na técnica, empregar catalisadores multi-camada, que são colocados em camadas, especialmente com várias camadas de calisador sobrepostas entre si, no leito de catalisador, sendo que no estado da técnica em geral o catalisador menos ativo situa-se o mais próximo em relação à entrada de gás e a atividade aumenta de camada para camada em direção à saída de gás.[00070] In the literature it is described that for the increase of activity or for the weakening or even the suppression of the so-called hot spots (Hot Spots) it was decided in the technique, to employ multi-layer catalysts, which are placed in layers, especially with several layers of caliper overlapping each other in the catalyst bed, in the state of the art in general the least active catalyst is the closest to the gas inlet and the activity increases from layer to layer towards the outlet of gas.
[00071] Os catalisadores das camadas individuais apresentam, neste caso, diferentes composições químicas, que por sua vez produzem diferentes atividades e seletividades.[00071] The catalysts of the individual layers present, in this case, different chemical compositions, which in turn produce different activities and selectivities.
[00072] Para a invenção é suficiente se em um sistema de catalisador multi-camada pelo menos uma camada conter um catalisador de acordo com a invenção, que contenha pelo menos um dos óxidos de elemento de mistura em questão.[00072] For the invention it is sufficient if in a multi-layer catalyst system at least one layer contains a catalyst according to the invention, which contains at least one of the mixing element oxides in question.
[00073] Preferivelmente, principalmente a primeira camada, que se encontra o mais próxima à entrada de gás e que[00073] Preferably, mainly the first layer, which is the closest to the gas inlet and which
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 30/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 30/65
22/48 também é a camada com o Hot Spot máximo, contém um catalisador de acordo com a invenção. É especialmente vantajoso se todas as camadas no leito de catalisador, começando da entrada de gás até inclusive a camada com o Hot Spot máximo contém catalisadores de acordo com a invenção. Der Gehalt und die [00074] O tipo dos óxidos de elemento de mistura, por exemplo, da prata pode neste caso variar nas diferentes camadas em22/48 is also the layer with the maximum Hot Spot, it contains a catalyst according to the invention. It is especially advantageous if all the layers in the catalyst bed, starting from the gas inlet up to and including the layer with the maximum Hot Spot, contain catalysts according to the invention. Der Gehalt und die [00074] The type of mixing element oxides, for example, silver, can in this case vary in the different layers in
principalmente a camada com o nível máximo de temperatura local contém um óxido de elemento de mistura da prata e/ou um óxido de elemento de mistura do bismuto com vanádio.mainly the layer with the maximum local temperature level contains an oxide of silver mixing element and / or an oxide of mixing element of bismuth with vanadium.
[00076] Especialmente o uso de uma combinação dos óxidos de elemento de mistura de AgVO3 e BiVO4 na camada com o Hot Spot máximo revelou ação intensificadora de seletividade nos catalisadores de acordo com a invenção.[00076] Especially the use of a combination of the mixing element oxides of AgVO 3 and BiVO 4 in the layer with the maximum Hot Spot revealed an intensifying action of selectivity in the catalysts according to the invention.
[00077] Verificou-se surpreendentemente, que é especialmente vantajoso se pelo menos uma das massas ativas das camadas de catalisador, que se encontram à montante na direção da entrada de gás antes da camada com Hot Spot máximo, apresentar um teor de antimônio reduzido em relação à camada do Hot Spot máximo.[00077] It has been surprisingly found that it is especially advantageous if at least one of the active masses of the catalyst layers, which are upstream in the direction of the gas inlet before the maximum hot spot layer, has a reduced antimony content in relation to the maximum Hot Spot layer.
[00078] Em outra forma de concretização vantajosa de um catalisador com várias camadas em um ou vários leitos, pelo menos uma camada de catalisador que fica a montante da camada de catalisador Hot Spot, contém pelo menos um óxido de elemento de mistura da prata com os elementos indicados, especialmente[00078] In another advantageous embodiment of a catalyst with several layers in one or several beds, at least one layer of catalyst that is upstream of the layer of catalyst Hot Spot, contains at least one oxide of silver mixing element with the elements indicated, especially
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 31/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 31/65
23/48 vantajosamente com vanádio e/ou molibdênio e/ou tungstênio.23/48 advantageously with vanadium and / or molybdenum and / or tungsten.
[00079] Em uma forma de concretização especial dos catalisadores de acordo com a invenção pelo menos uma das camadas desde a entrada de gás até a camada com Hot Spot máximo contém um óxido de elemento de mistura da prata, especialmente um óxido de elemento de mistura da prata com vanádio e/ou molibdênio e/ou tungstênio, enquanto a camada com o Hot Spot máximo contém preferivelmente um óxido de elemento de mistura do vanádio, especialmente um óxido de elemento de mistura do vanádio com bismuto.[00079] In a special embodiment of the catalysts according to the invention, at least one of the layers from the gas inlet to the layer with maximum Hot Spot contains a silver mixing element oxide, especially a mixing element oxide of silver with vanadium and / or molybdenum and / or tungsten, while the layer with the maximum Hot Spot preferably contains a vanadium mixing element oxide, especially a bismuth vanadium mixing element oxide.
[00080] Em outra forma de concretização especialmente preferida todas as camadas desde a entrada de gás até a camada com[00080] In another especially preferred embodiment all layers from the gas inlet to the layer with
Hot Spot máximo contém um óxido de elemento de mistura da prata e apenas a camada com o Hot Spot máximo um óxido de elemento de mistura adiocnal do vanádio com bismuto.Maximum Hot Spot contains a silver mixing element oxide and only the layer with the Maximum Hot Spot an adiocnal mixing element oxide of vanadium with bismuth.
[00081] Especialmente vantajoso é o uso de óxidos de elemento de mistura multi-núcleo ou seus compostos precursores como fonte na fabricação da suspensão de catalisador ou de uma mistura em pó empregada para o revestimento do material portador.[00081] Especially advantageous is the use of multi-core mixture element oxides or their precursor compounds as a source in the manufacture of the catalyst suspension or a powder mixture used for the coating of the carrier material.
[00082] Além disso, também podem ser empregados óxidos de elemento de mistura da prata para a fabricação da suspensão de catalisador e/ou da massa ativa, que apresentam uma razão atômica menor ou maior em relação à prata do que no caso de AgVO3.[00082] In addition, oxides of silver mixing element can also be used to manufacture the catalyst suspension and / or active mass, which have a lower or higher atomic ratio to silver than in the case of AgVO 3 .
Dependendo de qual razão atômica dos elementos está presente no óxido de elemento de mistura em questão, poderá ser ajustada a quantidade do óxido de elemento de mistura e/ou de seus compostos precursores na suspensão de catalisador ou da mistura em pó empregada para o revestimento, a fim de se obter um teor ideal deDepending on which atomic ratio of the elements is present in the mixture element oxide in question, the amount of the mixture element oxide and / or its precursor compounds in the catalyst suspension or powder mixture used for the coating may be adjusted, in order to obtain an ideal content of
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 32/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 32/65
24/48 prata na massa ativa do catalisador pronto.24/48 silver in the active mass of the finished catalyst.
[00083] É vantajoso se a fase de óxido de elemento de mistura descrita ou seu composto precursor já estiver formado, antes dele ser adicionado à suspensão de catalisador ou à mistura em pó empregada para o revestimento do material portador. Mas também podem ser adicionados um ou vários compostos precursores correspondentes da suspensão de catalisador ou à mistura em pó, que são reagidos durante o tratamento térmico formando os óxidos de elemento de mistura correspondentes.[00083] It is advantageous if the described mixing element oxide phase or its precursor compound is already formed, before it is added to the catalyst suspension or to the powder mixture used to coat the carrier material. But one or more corresponding precursor compounds from the catalyst suspension or powder mixture can also be added, which are reacted during heat treatment to form the corresponding mixing element oxides.
[00084] Conforme já anteriormente descrito, podem ser utilizados não apenas óxidos de elemento de mistura presentes na razão molar de números inteiros, da prata com outros elementos e/ou seus compostos precursores como fonte de matéria prima na fabricação da suspensão de catalisador ou estarem presentes na massa ativa dos catalisadores de acordo com a invenção, mas também óxidos de elemento de mistura da prata de dois ou múltiplos núcleos com um déficit ou excesso atômico grande de prata.[00084] As previously described, not only oxides of mixing element present in the molar ratio of whole numbers, of silver with other elements and / or their precursor compounds can be used as a source of raw material in the manufacture of the catalyst suspension or be present in the active mass of the catalysts according to the invention, but also oxides of two or multiple-core silver mixing element with a large atomic deficit or excess of silver.
Dependendo da formula geral dos óxidos de elemento de mistura ou de seu componente de prata o teor de óxido de elemento de mistura em questão deverá ser aumentado ou reduzido na suspensão de catalisador e/ou na massa ativa.Depending on the general formula of the mixing element oxides or their silver component, the content of the mixing element oxide in question should be increased or reduced in the catalyst suspension and / or in the active mass.
[00085] Os óxidos de elemento de mistura de dois ou múltiplos núcleos da prata são descritos pela fórmula geral[00085] The dual or multi-core mixing element oxides of silver are described by the general formula
Agx My Nz On (Fórmula I) de acordo com a reivindicação 11.Ag x M y N z O n (Formula I) according to claim 11.
[00086] No óxido de metal misto da fórmula I x apresenta especialmente preferivelmente um valor de 0,1 a 5, o valor da variável y é de preferivelmente 0 a 0,3.[00086] In the mixed metal oxide of the formula I x it especially preferably has a value of 0.1 to 5, the value of the variable y is preferably 0 to 0.3.
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 33/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 33/65
25/48 [00087] Especialmente preferidos são óxidos de metal misto da seguinte formula geral:25/48 [00087] Especially preferred are mixed metal oxides of the following general formula:
Agx N2On ondeAg x N 2 O n where
Ag = prata x = um valor de 0,1 a 5Ag = silver x = a value of 0.1 to 5
N = um elemento do grupo vanádio, molibdênio, tungstênio, nióbio, antimônio z = 1 n = é um número, que se determina pela valência e freqüência dos elementos diferentes de oxigênio na fórmula I.N = an element of the group vanadium, molybdenum, tungsten, niobium, antimony z = 1 n = is a number, which is determined by the valence and frequency of the elements other than oxygen in formula I.
[00088] A princípio é possível e abrangido pela invenção o fato de na fabricação da suspensão de catalisador serem utilizados também um ou mais compostos precursores dos óxidos de elemento de mistura em questão e/ou seus compostos de partida e os catalisadores de acordo com a invenção com os óxidos de elemento de mistura em questão serem formados primeiramente no reator mediante calcinação a temperatura elevada ou durante o período de aquecimento do catalisador no reator.[00088] In principle, it is possible and covered by the invention that in the manufacture of the catalyst suspension one or more precursor compounds of the mixture element oxides in question and / or their starting compounds and the catalysts according to the invention with the mixing element oxides in question being formed first in the reactor by calcination at elevated temperature or during the heating period of the catalyst in the reactor.
[00089] Em uma forma de concretização preferida do catalisador especialmente o uso dos óxidos de elemento de mistura[00089] In a preferred embodiment of the catalyst especially the use of the mixing element oxides
AgVO3, Ag2Mo04, Ag2WO4 e/ou óxidos de elemento de mistura desses elementos com outras razões atômicas, produz uma melhora dos catalisadores.AgVO 3 , Ag 2 Mo0 4 , Ag 2 WO 4 and / or oxides of mixing elements of these elements with other atomic reasons, produces an improvement of the catalysts.
[00090] Verificou-se então que a adição de óxidos de elemento de mistura da prata com preferivelmente, por exemplo,[00090] It was then found that the addition of oxides of silver mixing element with preferably, for example,
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 34/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 34/65
26/48 quais é adicionada prata como óxido (AgO ou Ag2O) ou como sal (nitrato, fosfato, sulfato, cloreto, sal de amônio, sal de um ácido orgânico) ou também como hidróxido ou como complexo de amina da suspensão de catalisador ou estiver presente na massa ativa.26/48 to which silver is added as an oxide (AgO or Ag2O) or as a salt (nitrate, phosphate, sulfate, chloride, ammonium salt, salt of an organic acid) or also as a hydroxide or as an amine complex in the catalyst suspension or is present in the active mass.
Supõe-se que a prata possa participar na forma de um óxido de elemento de mistura ou de um composto de elemento de mistura mais intensamente no processo catalítico do que na forma de um sal ou de um óxido de núcleo único.It is assumed that silver can participate in the form of a mixing element oxide or a mixing element compound more intensely in the catalytic process than in the form of a salt or a single-core oxide.
[00091] A título de exemplo, mas não em caráter restritivo, é mencionado neste ponto o composto AgVO3 como componente dos catalisadores de acordo com a invenção, que é empregado como adição na fabricação da suspensão de catalisador ou da massa ativa, sendo que a massa ativa contém pelo menos ainda dióxido de titânio na modificação anatase e um composto de vanádio. Preferivelmente, o catalisador de acordo com a invenção contém ainda pelo menos um composto de um elemento do primeiro grupo principal. Dependendo da camada do catalisador de acordo com a invenção o catalisador de acordo com a invenção contém também ainda um composto de antimonio, especialmente Sb2O3 na massa ativa e eventualmente um composto de fósforo. Verificou-se surpreendentemente que em catalisadores multi-camadas é especialmente vantajoso com relação ao aumento da seletividade, empregar pelo menos um óxido de elemento de mistura da prata com vanádio e/ou tungstênio e/ou molibdênio ou seus compostos precursores na fabricação do catalisador sendo que o catalisador, de acordo com a invenção, é utilizado vantajosamente em uma ou várias camadas de catalisador desde a entrada de gás até inclusive a camada com o Hot Spot máximo.[00091] By way of example, but not in a restrictive manner, this point mentions the compound AgVO 3 as a component of the catalysts according to the invention, which is used as an addition in the manufacture of the catalyst suspension or active mass, being that the active mass contains at least still titanium dioxide in the anatase modification and a vanadium compound. Preferably, the catalyst according to the invention further contains at least one compound of an element of the first main group. Depending on the layer of the catalyst according to the invention, the catalyst according to the invention also contains an antimony compound, especially Sb2O3 in the active mass and possibly a phosphorus compound. It has surprisingly been found that in multi-layer catalysts it is especially advantageous with regard to increasing selectivity, to employ at least one oxide of silver mixing element with vanadium and / or tungsten and / or molybdenum or its precursor compounds in the manufacture of the catalyst being that the catalyst according to the invention is advantageously used in one or more layers of catalyst from the gas inlet to the layer with the maximum Hot Spot.
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 35/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 35/65
27/48 [00092] Em uma forma de concretização especialmente preferida uma ou várias ou todas as camadas de catalisador citadas apresentam desde a entrada de gás até inclusive a camada com Hot27/48 [00092] In an especially preferred embodiment, one or more or all of the aforementioned catalyst layers range from the gas inlet to the Hot layer
Spot máximo um óxido de elemento de mistura da prata com vanádio e/ou tungstênio e/ou molibdênio de 0,01 % em peso a 15 % em peso, especialmente de 0,01 a 10,0 % em peso e especialmente preferivelmente de 0,01 a 5 % em peso na massa ativa.Maximum spot an oxide of silver mixing element with vanadium and / or tungsten and / or molybdenum from 0.01% by weight to 15% by weight, especially from 0.01 to 10.0% by weight and especially preferably from 0 , 01 to 5% by weight in the active mass.
[00093] Em uma forma de concretização especial do catalisador de acordo com a invenção trata-se no caso dos óxidos de elemento de mistura prata-vanádio de compostos com uma razão molar de Ag:V de 1:1, especialmente do óxido de elemento de mistura AgVO3. Neste caso, não se trata de um assim chamado pratavanádio-bronze, no qual a razão atômica de Ag:V por definição é inferior a 1 :1.[00093] In a special embodiment of the catalyst according to the invention, in the case of silver-vanadium mixture element oxides of compounds with a molar ratio of Ag: V of 1: 1, especially element oxide mixing AgVO3. In this case, it is not a so-called pratavanium-bronze, in which the atomic ratio of Ag: V by definition is less than 1: 1.
[00094] Além disso, verificou-se que o uso de óxidos de elemento de mistura do vanádio com bismuto, molibdênio, tungstênio, antimônio, arsênio, chumbo, estanho, zinco, cobre, níquel, cobalto, ferro, manganês, cromo, nióbio, zircônio, titânio, ouro, rênio, lantanio, cério, tântalo, rênio como fonte de matéria prima na fabricação de catalisador e/ou como componente da massa ativa produz uma melhora da seletividade.[00094] In addition, it has been found that the use of oxides of mixing element of vanadium with bismuth, molybdenum, tungsten, antimony, arsenic, lead, tin, zinc, copper, nickel, cobalt, iron, manganese, chromium, niobium , zirconium, titanium, gold, rhenium, lanthanum, cerium, tantalum, rhenium as a source of raw material in the manufacture of catalyst and / or as a component of the active mass produces an improvement in selectivity.
[00095] Especialmente o uso de vanadato de bismuto como fonte de matéria prima na fabricação da suspensão de catalisador ou como componente da massa ativa provoca uma melhora da seletividade. Neste caso, é vantajoso se os catalisadores de acordo com a invenção contiverem BiVO4 como componente da massa ativa especialmente em uma ou varias camadas desde a entrada de gás até inclusive a camada com o Hot Spot máximo.[00095] Especially the use of bismuth vanadate as a source of raw material in the manufacture of the catalyst suspension or as a component of the active mass causes an improvement in selectivity. In this case, it is advantageous if the catalysts according to the invention contain BiVO 4 as a component of the active mass, especially in one or more layers from the gas inlet to the layer with the maximum Hot Spot.
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 36/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 36/65
28/48 [00096] Os catalisadores de acordo com a invenção podem neste caso, além de dióxido de titânio e óxido de vanádio conter ao mesmo tempo pelo menos um óxido de elemento de mistura da prata com um ou vários dos elementos citados e pelo menos um óxido de elemento de mistura do vanádio com um ou vários dos elementos citados. Em uma forma de concretização preferida para a fabricação da suspensão dos catalisadores de acordo com a invenção são empregados vanadato de prata e vanadato de bismuto e/ou estão presentes um ao lado do outro na massa ativa dos catalisadores.28/48 [00096] The catalysts according to the invention may in this case, in addition to titanium dioxide and vanadium oxide contain at least one oxide of the silver mixing element with one or more of the elements mentioned and at least an oxide of vanadium mixing element with one or more of the elements cited. In a preferred embodiment for the manufacture of the suspension of the catalysts according to the invention, silver vanadate and bismuth vanadate are used and / or are present side by side in the active mass of the catalysts.
[00097] Conforme a camada dos catalisadores de acordo com a invenção no leito de catalisador, os catalisadores de acordo com a invenção contém adicionalmente ainda pelo menos um composto de metal alcalino, preferivelmente um composto de césio, um composto de antimônio, preferivelmente óxido de antimônio-I I 1 e opcionalmente um composto de fósforo.[00097] Depending on the layer of the catalysts according to the invention in the catalyst bed, the catalysts according to the invention additionally further contain at least one alkali metal compound, preferably a cesium compound, an antimony compound, preferably oxide oxide. antimony-I I 1 and optionally a phosphorus compound.
[00098] Neste caso, podem ser utilizados não apenas óxidos de elemento de mistura do vanádio presentes na razão atômica de número inteirocom outros elementos ou seus compostos precursores como fonte de matéria prima na fabricação da suspensão de catalisador ou presentes na massa ativa dos catalisadores de acordo com a invenção, mas também óxidos de elemento de mistura de dois ou múltiplos núcleos do vanádio com um grande déficit ou excesso de vanádio. Dependendo da formula geral dos oxidos de elemento de mistura ou sua porcentagem de vanádio deve-se reduzir ou aumentar o teor do óxido de elemento de mistura em questão na suspensão de catalisador e/ou na massa ativa.[00098] In this case, not only oxides of the vanadium mixing element present in the atomic ratio of whole number with other elements or their precursor compounds can be used as a source of raw material in the manufacture of the catalyst suspension or present in the active mass of the catalysts of according to the invention, but also oxides of a mixture element of two or multiple nuclei of vanadium with a large deficit or excess of vanadium. Depending on the general formula of the mixture element oxides or their percentage of vanadium, the content of the mixture element oxide in the catalyst suspension and / or in the active mass must be reduced or increased.
[00099] Os óxidos de elememto misto de dois ou múltiplos núcleos do vanádio são descritos pela fórmula geral a seguir de[00099] Vanadium two- or multiple-core mixed element oxides are described by the general formula below
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 37/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 37/65
29/48 acordo com a reivindicação 12:29/48 according to claim 12:
M3 Nb Vc 0d (fórmula II) [000100] Para os catalisadores de acordo com a invenção são considerados vantajosamente oas assim chamados catalisadores de casca, nos quais a massa de ação catalítica é aplicada em formato de casca em um ou várias camadas sobre um material portador inerte em geral sob as condições de reação, tais como porcelana, óxido de magnésio, dióxido de estanho, carbeto de silício, silicato de cério, silicato de magnésio (esteatita), silicato de zircônio, óxido de alumínio, Quartzo, ou misturas desses materiais portadores. Na técnica, principalmente materiais portadores feitos de esteatita ou carbeto de silício deram bons resultados.M 3 N b V c 0 d (formula II) [000100] For the catalysts according to the invention, so-called shell catalysts are advantageously considered, in which the catalytic action mass is applied in shell form in one or more layers on an inert carrier material generally under reaction conditions, such as porcelain, magnesium oxide, tin dioxide, silicon carbide, cerium silicate, magnesium silicate (soapstone), zirconium silicate, aluminum oxide, Quartz , or mixtures of these carrier materials. In the technique, mainly carrier materials made of steatite or silicon carbide have given good results.
[000101] Para a fabricação de catalisadores de casca desse tipo em geral é aplicada uma solução contendo solvente aquoso e/ou orgânico ou suspensão (aqui chamada de suspensão de catalisador) dos componentes de massa ativa e/ou seus compostos precursores sobre o material portador no método de leito fluidicado (DE-A[000101] For the manufacture of shell catalysts of this type, in general, a solution containing aqueous and / or organic solvent or suspension (here called the catalyst suspension) of the active mass components and / or their precursor compounds is applied on the carrier material in the fluidized bed method (DE-A
2106796) com temepratura elevada, até ser obtida a porcentagem desejada de massa ativa no peso total do catalisador. O revestimento do material portador inerte, não poroso com os componentes de massa ativa ou seus compostos precursores como suspensão ou mistura em pó pode ser feito também em um dispositivo de revestimento de comprimidos aquecido a elevadas temperaturas.2106796) with high temperature, until the desired percentage of active mass in the total weight of the catalyst is obtained. The coating of the inert, non-porous carrier material with the components of active mass or its precursor compounds such as suspension or powder mixture can also be done in a tablet coating device heated to high temperatures.
[000102] Como durante a pulverização da suspensão de catalisador com os componentes ali presentes de massa ativa e/ou seus compsotos precursores no dispositivo de revestimento de comprimidos ou durante o revestimento do material portador inerte[000102] As during the spraying of the catalyst suspension with the components present therein of active mass and / or their precursor compounds in the tablet coating device or during the coating of the inert carrier material
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 38/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 38/65
30/48 no leito fluidificado podem ocorrer em parte elevadas perdas da suspensão de catalisador por nebulização da suspensão de catalisador e/ou por abrasão do material portador já revestido, começou-se na técnica a adicionar à suspensão de catalisador ligantes orgânicos, preferivelmente copolímeros, vantajosamente na forma de uma dispersão aquosa de acetato de vinila/laurato de vinila, acetato de vinila /acrilato, estireno/acrilato, acetato de vinila/maleato assim como acetato de vinila / etileno entre outros, sendo que em geral são utilizadas quantidades de ligante de 10-20 % em peso, com relação ao teor de sólidos da suspensão de catalisador. No caso de adição de um dos ligantes citados a temperatura de revestimento situa-se vantajosamente em uma faixa de 50-450°C. Os ligantes empregados se decompõem após a introdução do catalisador no reator na maioria das vezes já durante o aquecimento do reator a temperatura de serviço ou posteriormente durante a colocação em operação do catalisador e são removidos completamente do catalisador.30/48 In the fluidized bed, high losses of the catalyst suspension may occur in part by nebulizing the catalyst suspension and / or by abrasion of the already coated carrier material, it was started in the art to add organic binders, preferably copolymers, to the catalyst suspension. advantageously in the form of an aqueous dispersion of vinyl acetate / vinyl laurate, vinyl acetate / acrylate, styrene / acrylate, vinyl acetate / maleate as well as vinyl acetate / ethylene, among others, and in general amounts of binder are used 10-20% by weight, based on the solids content of the catalyst suspension. In case of addition of one of the mentioned binders, the coating temperature is advantageously in the range of 50-450 ° C. The binders used decompose after the introduction of the catalyst in the reactor in most cases already during the heating of the reactor to service temperature or later during the startup of the catalyst and are removed completely from the catalyst.
[000103] Os componentes de ação catalítica remanescentes sobre o material portador como casca fina são chamados de massa ativa. Os componentes da massa ativa podem se diferenciar parcialmente dos componentes utilizados na suspensão de catalisador ou fontes de matéria prima ou compostos precursores, já que estes são em parte quimicamente reagidos através do tratamento térmico do catalisador e transformados na maioria das vezes nos óxidos de metal correspondentes.[000103] The components of catalytic action remaining on the carrier material as a thin shell are called active mass. The components of the active mass can be partially differentiated from the components used in the suspension of catalyst or sources of raw material or precursor compounds, since these are partly chemically reacted through the heat treatment of the catalyst and most often transformed into the corresponding metal oxides .
[000104] Verificou-se então surpreendentemente que a capacidade de desempenho dos catalisadores não depende exclusivamente da composição e quantidade da massa ativa[000104] It was then surprisingly found that the performance capacity of the catalysts does not depend exclusively on the composition and quantity of the active mass
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 39/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 39/65
31/48 (compostos de ação catalítica presentes após o aquecimento ou de têmpera) dos catalisadores, mas também as fontes de matéria prima utilizadas na suspensão de catalisador ou da mistura em pó empregada para o revestimento do material portador apresentam uma influência significativa sobre a seletividade, atividade e vida útil dos catalisadores.31/48 (catalytic action compounds present after heating or quenching) of the catalysts, but also the raw material sources used in the suspension of catalyst or powder mixture used to coat the carrier material have a significant influence on selectivity , activity and useful life of the catalysts.
[000105] A invenção refere-se, além disso, a um método para a fabricação de aldeídos, ácidos carboxílicos e/ou anidridos de ácido carboxílico, no qual um fluxo gasoso, que contém um hidrocarboneto aromático e compreende um gás contendo oxigênio molecular, é colocado em contato com um catalisador acima definido sob elevada temperatura.[000105] The invention further relates to a method for the manufacture of aldehydes, carboxylic acids and / or carboxylic acid anhydrides, in which a gas stream, which contains an aromatic hydrocarbon and comprises a gas containing molecular oxygen, is placed in contact with a catalyst defined above under high temperature.
[000106] Os óxidos de elemento de mistura empregados como fonte de matéria prima para a suspensão de catalisador podem ser fabricados de diferente modo e serem colocados na suspensão de catalisador como composto isolado ou diretamente como mistura de reação. Da mesma forma podem ser adicionados compostos precursores correspondentes dos óxidos de elemento de mistura da suspensão de catalisador. Neste caso, trata-se vantajosamente de compostos de elemento de mistura de múltiplos núcleos ou de compostos de óxido de elemento de mistura, que apresentam em geral uma estrutura de cristal diferente dos óxidos de elemento de mistura correspondentes, tratados termicamente e presentes na massa ativa e que podem conter ainda água de cristal.[000106] The mixture element oxides used as a source of raw material for the catalyst suspension can be manufactured in a different way and be placed in the catalyst suspension as an isolated compound or directly as a reaction mixture. In the same way, corresponding precursor compounds of the mixing element oxides of the catalyst suspension can be added. In this case, these are advantageously multi-core mixing element compounds or mixing element oxide compounds, which generally have a crystal structure different from the corresponding heat-treated mixing element oxides and present in the active mass and that can still contain crystal water.
[000107] Para a fabricação dos óxidos de elemento de mistura empregados nos catalisadores de acordo com a invenção e/ou de seus compostos precursores em muitos casos é vantajosamente adequada também a reação de uma solução de um composto de metal[000107] For the manufacture of the mixing element oxides used in the catalysts according to the invention and / or their precursor compounds, in many cases the reaction of a solution of a metal compound is advantageously suitable
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 40/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 40/65
32/48 com uma suspensão de um óxido de metal sob elevadas temperaturas em um solvente aquoso ou não-aquoso. Assim, por exemplo, um óxido de prata-vanádio empregado para os catalisadores de acordo com a invenção pode ser vantajosamente fabricado pelo fato de o nitrato de prata ser reagido em solução aquosa sob elevadas temperaturas com pentóxido de vanádio nas razões atômicas desejadas correspondentes. A mistura de reação neste caso formada com o composto de metal misto ali presente pode ser adicionada à suspensão de catalisador ou o composto de metal misto correspondente também ser antes isolado e opcionalmente ser tratado termicamente.32/48 with a suspension of a metal oxide under high temperatures in an aqueous or non-aqueous solvent. Thus, for example, a silver-vanadium oxide used for the catalysts according to the invention can be advantageously manufactured in that the silver nitrate is reacted in aqueous solution under high temperatures with vanadium pentoxide in the corresponding desired atomic ratios. The reaction mixture in this case formed with the mixed metal compound present therein can be added to the catalyst suspension or the corresponding mixed metal compound can also be isolated and optionally be heat treated.
[000108] Como solvente, além da água, também servem solventes orgânicos polares, tais como polióis, polieteres ou aminas. A reação de um óxido de metal ou de vários óxidos de metal (como por exemplo, pentóxido de vanádio e trióxido de molibdênio) com um composto de prata e opcionalmente com outro ocmposto (como por exemplo, um composto de fósforo) pode ser realizada em geral sob temperatura ambiente ou sob temperatura elevada.[000108] As a solvent, in addition to water, polar organic solvents such as polyols, polyethers or amines also serve. The reaction of a metal oxide or several metal oxides (such as vanadium pentoxide and molybdenum trioxide) with a silver compound and optionally with another compound (such as a phosphorus compound) can be carried out in general at room temperature or at elevated temperature.
Preferivelmente, a reação é realizada sob temperaturas de 50 a 100°C e dura de acordo com as substâncias de partida empregadas e condições de reação 20 minutos a 5 dias.Preferably, the reaction is carried out at temperatures of 50 to 100 ° C and lasts according to the starting substances employed and reaction conditions 20 minutes to 5 days.
[000109] O composto de metal misto assim formado pode ser isolado da mistura de reação e opcionalmente depositado até o próximo uso ou ser diretamente adicionado como solução de suspensão à suspensão de catalisador, que contém ainda pelo menos dióxido de titânio e um composto de vanádio. O composto de metal misto isolado e obtido através da reação também pode ser submetido antes da adição à suspensão de catalisador, a um tratamento[000109] The mixed metal compound thus formed can be isolated from the reaction mixture and optionally deposited until the next use or directly added as a suspension solution to the catalyst suspension, which further contains at least titanium dioxide and a vanadium compound . The mixed metal compound isolated and obtained through the reaction can also be subjected to a treatment prior to addition to the catalyst suspension.
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 41/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 41/65
33/48 térmico sob elevadas temperaturas para produzir um rearranjo da estrutura de cristal e uma remoção de água de cristal.33/48 thermal under high temperatures to produce a rearrangement of the crystal structure and a removal of crystal water.
[000110] No caso de um isolamento anterior do composto de metal misto, este pode ser feito mediante remoção por filtração da suspensão e secagem da matéria sólida obtida, sendo que a secagem pode ser feita através de diferentes métodos. Vantajosamente a secagem da suspensão de metal misto é realizada mediante secagem por dispersão ou secagem por congelamento.[000110] In the case of previous isolation of the mixed metal compound, this can be done by removing the suspension and drying the solid matter obtained by filtration, and drying can be done through different methods. Advantageously, the drying of the mixed metal suspension is carried out by spray drying or freeze drying.
[000111] Alternativamente à reação em solução, os compostos de metal misto podem ser produzidos também por fundição, por exemplo, de forma que diferentes pós de óxido de metal finamente misturado sejam reagidos em uma reação de matéria sólida sob elevadas temperaturas de 400 a 800°C.[000111] Alternatively to the solution reaction, mixed metal compounds can also be produced by smelting, for example, so that different finely mixed metal oxide powders are reacted in a solid matter reaction under high temperatures of 400 to 800 ° C.
[000112] Os componentes da suspensão de catalisador são em geral utilizados na forma de óxidos e/ou na forma de compostos, por exemplo, sais, que se transformam em óxidos durante aquecimento na presença de oxigênio. Porém eles podem ser adicionados também a sais de metal tais como fosfatos ou haletos, à suspensão de catalisador, que permanecem inalterados na massa ativa do catalisador também após um tratamento térmico.[000112] The components of the catalyst suspension are generally used in the form of oxides and / or in the form of compounds, for example, salts, which turn into oxides during heating in the presence of oxygen. However, they can also be added to metal salts such as phosphates or halides, to the catalyst suspension, which remain unchanged in the catalyst active mass even after a heat treatment.
[000113] A fabricação dos catalisadores de acordo com ainvenção é feita em geral através de um pré-estágio do catalisador pronto, que pode ser depositado como tal. Neste caso, trata-se de um material portador cerâmico inerte, sobre o qual as matérias priumas utilizadas na suspensão de catalisador são aplicadas por meio de um processo de dispersão e vantajosamente fixadas sob uso de um ligante orgânico.[000113] The manufacture of the catalysts according to the invention is done in general through a pre-stage of the ready catalyst, which can be deposited as such. In this case, it is an inert ceramic carrier material, on which the primary materials used in the catalyst suspension are applied by means of a dispersion process and are advantageously fixed using an organic binder.
[000114] O catalisador ativo em geral se forma mediante[000114] The active catalyst in general is formed through
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 42/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 42/65
34/48 tratamento térmico desse pré-estagio ou já durante o aquecimento do catalisador no reator. Neste caso, e geral os compostos de metal misto utilizados são transformados nos óxidos de metal correspondentes. Por exemplo, oxalate de vanádio é de composto e transformado em V2O5. Também, outros compostos obtidos na suspensão de catalisador podem ser transformados durante aquecimento, em seus compostos oxídicos. Assim, pode-se partir do princípio que hidrogênio fosfato de amônio é transformado em P2O5 e está presente como tal na massa ativa. No caso de serem fabricados óxidos de metal misto aquoso e serem utilizados como fonte de matéria prima na fabricação da suspensão de catalisador, deve-se partir em geral do fato de estes perderem água de cristal durante o tratamento térmico do catalisador e opcionalmente mudarem sua estrutura de cristal.34/48 heat treatment of this pre-stage or during the heating of the catalyst in the reactor. In this case, and in general the mixed metal compounds used are transformed into the corresponding metal oxides. For example, vanadium oxalate is compound and transformed into V 2 O 5 . Also, other compounds obtained in the catalyst suspension can be transformed during heating, into their oxidic compounds. Thus, it can be assumed that hydrogen ammonium phosphate is transformed into P 2 O 5 and is present as such in the active mass. In the event that mixed aqueous metal oxides are manufactured and used as a source of raw material in the manufacture of the catalyst suspension, one should generally start from the fact that they lose crystal water during the heat treatment of the catalyst and optionally change its structure crystal.
[000115] A transformação das fonts de matéria prima utilizadas na suspensão de catalisador ocorre preferivelmente sob temperaturas de 200 a 500°C e especialmente preferivelmente na faixa de 300 a 500°C.[000115] The transformation of the raw material fonts used in the catalyst suspension occurs preferably at temperatures of 200 to 500 ° C and especially preferably in the range of 300 to 500 ° C.
[000116] A forma do material portador inerte não é decisiva para a capacidade de desempenho dos catalisadores de acordo com a invenção, porém no estado da técnica esferas ou anéis mostraram-se como corpos sólidos vantajosos.[000116] The shape of the inert carrier material is not decisive for the performance capacity of the catalysts according to the invention, however in the state of the art spheres or rings have proved to be advantageous solid bodies.
[000117] A espessura de camada da massa ativa ou a soma das espessuras de camada das cascas que contém a massa ativa é em geral de 20-400 pm e varia de acordo com a camada do catalisador de acordo com a invenção no leito de catalisador.[000117] The layer thickness of the active mass or the sum of the layer thicknesses of the shells containing the active mass is in general 20-400 pm and varies according to the catalyst layer according to the invention in the catalyst bed .
[000118] Verificou-se ainda de forma surpreendente que em geral não é necessária uma separação espacial dos diferentes[000118] It was also surprisingly found that in general there is no need for a spatial separation of the different
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 43/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 43/65
35/48 componentes da suspensão de catalisador dos óxidos de metal misto empregados, para obter catalisadores melhorados. Todos componentes empregados na suspensão de catalisador são em geral misturados ou amalgamados com os óxidos de metal misto correspondentes e a suspensão misturada uniformemente é aplicada sobre o material portador inerte. Porém, são possíveis também catalisadores, nos quais são aplicadas diferentes suspensões de catalisador compostas sucessivamente sobre o material portador cerâmico inerte, sendo que pelo menos uma camada contém um catalisador de acordo com a invenção, sendo assim formado um catalisador melhorado de acordo com a invenção.35/48 components of the mixed metal oxide catalyst suspension used to obtain improved catalysts. All components used in the catalyst suspension are generally mixed or amalgamated with the corresponding mixed metal oxides and the mixed suspension is uniformly applied over the inert carrier material. However, catalysts are also possible, in which different catalyst suspensions are applied successively to the inert ceramic carrier material, at least one layer containing a catalyst according to the invention, thus forming an improved catalyst according to the invention. .
[000119] Além disso, são possíveis catalisadores melhorados, nos quais uma suspensão de catalisador não de acordo com a invenção que contém pelo menos dióxido de titânio, um composto de vanádio e vantajosamente também um composto de metal alcalino, é primeiramente isolada e opcionalmente termicamente tratada e em seguida o pó formado em geral é novamente misturado com um pó (vantajosamente em água), que foi obtido anteriormente a partir de uma suspensão de catalisador que é composta de pelo menos dióxido de titânio, de um composto de vanádio e de pelo menos um óxido de metal misto ou seu composto precursor. Essa nova suspensão de catalisador pode ser aplicada como camada individualmente sobre um material portador cerâmico inerte ou, porém ser empregado também em combinação com outras camadas de revestimento de acordo ou não de acordo com a invenção.[000119] Furthermore, improved catalysts are possible, in which a catalyst suspension not according to the invention containing at least titanium dioxide, a vanadium compound and advantageously also an alkali metal compound, is first isolated and optionally thermally treated and then the powder formed in general is again mixed with a powder (advantageously in water), which was previously obtained from a catalyst suspension which is composed of at least titanium dioxide, a compound of vanadium and at least minus a mixed metal oxide or its precursor compound. This new catalyst suspension can be applied as a layer individually on an inert ceramic carrier material or, however, it can also be used in combination with other coating layers according or not according to the invention.
[000120] Os catalisadores de acordo com a invenção são em geral empregados para a oxidação parcial de fase gasosa de hidrocarbonetos aromáticos formando aldeídos, ácidos carboxílicos[000120] The catalysts according to the invention are generally used for the partial oxidation of the gas phase of aromatic hydrocarbons forming aldehydes, carboxylic acids
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 44/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 44/65
36/48 e/ou anidridos de ácido carboxílico. Neste caso, esses catalisadores são adequados principalmente para a oxidação de fase gasosa de o-Xylol e/ou naftalina formando anidrido de ácido ftálico com um gás contendo oxigênio molecular.36/48 and / or carboxylic acid anhydrides. In this case, these catalysts are mainly suitable for the oxidation of o-Xylol and / or naphthalene gas phase forming phthalic acid anhydride with a gas containing molecular oxygen.
[000121] Os catalisadores de acordo com a invenção podem como já mencionados, ser utilizados em um leito de catalisador para tal finalidade, individualmente ou em combinação com outros catalisadores de ação diferente, por exemplo, catalisadores do estado da técnica (pentóxido de vanádio/base anatase sem componentes de óxido de metal misto).[000121] The catalysts according to the invention can, as already mentioned, be used in a catalyst bed for this purpose, individually or in combination with other catalysts of different action, for example, catalysts of the prior art (vanadium pentoxide / anatase base without mixed metal oxide components).
[000122] Neste caso, os diferentes catalisadores de acordo ou não de acordo com a invenção em geral são utilizados em leitos de catalisador separados, que ficam dispostos em pelo menos um leito de catalisador. Vantajoso neste caso é no total o uso dos catalisadores de acordo com a invenção nas camadas de catalisador colocadas o mais próximas da entrada de gás até a camada com o Hot[000122] In this case, the different catalysts according to or not according to the invention in general are used in separate catalyst beds, which are arranged in at least one catalyst bed. In this case, it is advantageous to use the catalysts according to the invention in the catalyst layers placed as close to the gas inlet as possible to the layer with the Hot
Spot máximo.Maximum spot.
[000123] O uso dos catalisadores de acordo com a invenção nas camadas de catalisador subseqüentes à camada com o Hot Spot máximo e camadas de catalisador colocadas mais próximas em relação à entrada de gás tem como conseqüência na verdade um efeito positivo, mas já uma ação positiva bem menor com relação à[000123] The use of the catalysts according to the invention in the catalyst layers subsequent to the layer with the maximum Hot Spot and catalyst layers placed closer in relation to the gas inlet has in effect a positive effect, but already an action much smaller positive with respect to
invenção são introduzidos nos tubos de reação de um reator em camadas. As diferentes camadas podem neste caso ser compostas deinvention are introduced into the reaction tubes of a layered reactor. The different layers can in this case be composed of
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37/48 catalisadores de acordo com a invenção e não de acordo com a invenção.37/48 catalysts according to the invention and not according to the invention.
[000124] Também é possível empregar em uma camada um leito de uma mistura feita de pelo menos um catalisador de acordo com a invenção e pelo menos de um catalisador não de acordo com a invenção e empregar esse leito individualmente ou em combinação com outras camadas de catalisador feitas de catalisadores de acordo com a invenção e/ou não de acordo com a invenção.[000124] It is also possible to employ in one layer a bed of a mixture made of at least one catalyst according to the invention and at least one catalyst not according to the invention and to use that bed individually or in combination with other layers of catalyst made of catalysts according to the invention and / or not according to the invention.
[000125] Os tubos de reação são neste caso termoestatizados por fora o que em geral ocorre por meio de um fundido de sal, que banham os tubos.[000125] The reaction tubes are, in this case, thermostatized from the outside, which usually occurs through a molten salt, which bathes the tubes.
[000126] Durante o aquecimento do reator com os tubos de reação recentemente preenchidos com catalisador e/ou no caso do tratamento térmico subsequente do catalisador forma-se a partir do pré-estágio do catalisador o catalisador propriamente ativo, em que o ligante orgânico é removido por combustão e as fontes de matéria prima respectivas, empregadas na suspensão de catalisador em geral se transformarão nos compostos oxídicos correspondentes.[000126] During the heating of the reactor with the reaction tubes recently filled with catalyst and / or in the case of the subsequent heat treatment of the catalyst, the properly active catalyst is formed from the catalyst pre-stage, in which the organic binder is removed by combustion and the respective raw material sources used in the catalyst suspension in general will become the corresponding oxidic compounds.
Além disso, dependendo do tipo dos compostos de metal misto e também sua composição química e/ou sua estrutura cristalina podem se alterar.In addition, depending on the type of the mixed metal compounds and also their chemical composition and / or their crystalline structure may change.
[000127] Sobre um leito de catalisador termicamente tratado dessa forma composto de pelo menos um catalisador de acordo com a invenção o gás de reação é conduzido sob temperaturas de 250-550°c, especialmente sob 330 a 500°C e sob uma sobrepressão de em geral 0,1 a 2,5 bar, preferivelmente 0,3 a 1,5 bar, sendo que a velocidade espacial em geral é de 1000 a 5000 h (-1).[000127] Over a catalyst bed thermally treated in this way composed of at least one catalyst according to the invention the reaction gas is conducted at temperatures of 250-550 ° C, especially under 330 to 500 ° C and under an overpressure of in general 0.1 to 2.5 bar, preferably 0.3 to 1.5 bar, and the spatial speed in general is 1000 to 5000 h (-1).
[000128] O gás de reação conduzido ao catalisador é em[000128] The reaction gas carried to the catalyst is in
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 46/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 46/65
38/48 geral é gerado pela mistura de um gás contendo oxigênio molecular, preferivelmente ar, que, afora oxigênio, pode conter ainda moderadores de reação adequados ou agentes de diluição tais como vapor, nitrogêno e/ou dióxido de carbono, com o hidrocarboneto aromático oxidante, sendo que o gas contendo oxigênio molecular em geral pode conterde 1 a 100% em volume e especialmente preferivelmente de 10 a 30 % em volume de oxigênio, 0 a 30% em volume de vapor d'água, preferivelmente de 0 a 20 % em volume de vapor d'água assim como de 0 a 50% em volume, preferivelmente de 0 a 1% em volume de dióxido de carbono, resíduo nitrogênio. Para a formação do gás de reação o gás contendo oxigênio molecular em geral é misturado com 20 a 200 g a cada Nm3 e especialmente preferivelmente com 60 a 120 g a cada Nm3 do hidrocarboneto aromático a ser oxidado.38/48 is generally generated by mixing a gas containing molecular oxygen, preferably air, which, in addition to oxygen, may also contain suitable reaction moderators or diluting agents such as steam, nitrogen and / or carbon dioxide, with the aromatic hydrocarbon oxidant, the gas containing molecular oxygen in general may contain from 1 to 100% by volume and especially preferably from 10 to 30% by volume of oxygen, 0 to 30% by volume of water vapor, preferably from 0 to 20% by volume of water vapor as well as from 0 to 50% by volume, preferably from 0 to 1% by volume of carbon dioxide, nitrogen residue. For the formation of the reaction gas, the gas containing molecular oxygen in general is mixed with 20 to 200 g each Nm 3 and especially preferably with 60 to 120 g each Nm 3 of the aromatic hydrocarbon to be oxidized.
[000129] Em uma forma preferida de concretização do método para a oxidação parcial de hidrocarbonetos aromáticos formando aldeídos, ácidos carboxílicos e/ou anidridos de ácido carboxílico, que se mostra especialmente vantajoso para a oxidação de o-Xilol e/ou naftalina formando anidrido de ácido ftálico, o hidrocarboneto aromático é primeiramente reagido em um leito do catalisador de acordo com a invenção apenas parcialmente formando uma mistura de reação feita de substância de partida, produtos intermediários e produto final e essa mistura reagida com pelo menos um outro catalisador que pode ser também de acordo com a invenção ou um pode ser um catalisador correspondente ao estado da técnica.[000129] In a preferred embodiment of the method for the partial oxidation of aromatic hydrocarbons forming aldehydes, carboxylic acids and / or carboxylic acid anhydrides, which is especially advantageous for the oxidation of o-Xylol and / or mothballs forming anhydride of phthalic acid, the aromatic hydrocarbon is first reacted in a bed of the catalyst according to the invention only partially forming a reaction mixture made of starting substance, intermediate products and final product and this mixture reacted with at least one other catalyst that can be also according to the invention or one can be a catalyst corresponding to the state of the art.
[000130] A reação, porém, pode também ser realizada com mais de um reator, sendo que cada reator pode ser termoestatizado[000130] The reaction, however, can also be carried out with more than one reactor, each reactor being thermostatized
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 47/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 47/65
39/48 em diferentes temperaturas de reação e pelo menos conter um leito de catalisador com pelo menos uma camada de catalisador. Para o método de acordo com a invenção é suficiente se pelo menos um desses reatores apresentar uma camada com um catalisador de acordo com a invenção.39/48 at different reaction temperatures and at least contain a bed of catalyst with at least one layer of catalyst. For the method according to the invention it is sufficient if at least one of these reactors has a layer with a catalyst according to the invention.
[000131] Para a fabricação de anidrido de ácido ftálico feito de o-Xilol o gás de reação parcialmente reagido contém além do produto desejado anidrido de ácido ftalico, após circular em uma ou várias camadas de catalisador, também uma quantidade essencial de o-xilol não reagido e produtos intermediários tais como o-tolilaldeído e ácido o-tolílico ftalina.[000131] For the manufacture of phthalic acid anhydride made of o-Xylol the partially reacted reaction gas contains, in addition to the desired product phthalic acid anhydride, after circulating in one or more layers of catalyst, also an essential amount of o-xylol unreacted and intermediate products such as o-tolylaldehyde and o-tolyl phthaline acid.
[000132] Em seguida em geral a mistura de produto é conduzida sem outra separação sobre pelo menos uma outra camada de catalisador, que se diferencia com relação à sua composição química e atividade do catalisador de acordo com a invenção para garantir a completa reação da matéria prima ou a oxidação dos produtos de suboxidação formando anidrido de ácido ftálico.[000132] Then in general the product mixture is conducted without further separation on at least one other layer of catalyst, which differs in relation to its chemical composition and activity of the catalyst according to the invention to guarantee the complete reaction of the material raw material or the oxidation of suboxidation products to form phthalic acid anhydride.
[000133] Além disso, é possível separar o o-xilol não reagido após circular pelo leito de catalisador com o catalisador de acordo com a invenção antes do gás de reação ser conduzido a um ou vários leitos de catalisador.[000133] In addition, it is possible to separate the unreacted o-xylol after circulating through the catalyst bed with the catalyst according to the invention before the reaction gas is conducted to one or more catalyst beds.
[000134] Uma variante desse tipo, porém pode ser realizada tecnicamente apenas com esforço relativamente grande.[000134] Such a variant, however, can be carried out technically only with relatively great effort.
[000135] Por essa razão é preferível que a mistura de reação passe por várias camadas de catalisador sem separação de substâncias de partida ou produtos intermediários, sendo que pelo menos uma dessas camadas de catalisador, preferivelmente a(s) camada(s) colocadas mais próximas à entrada de gás, contenha um[000135] For this reason it is preferable that the reaction mixture passes through several layers of catalyst without separating starting substances or intermediate products, with at least one of these layers of catalyst, preferably the layer (s) placed more near the gas inlet, contain a
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 48/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 48/65
40/48 leito de um catalisador de acordo com a invenção.40/48 bed of a catalyst according to the invention.
[000136] Em geral o catalisador de acordo com a invenção é empregado juntamente com pelo menos outra ou também várias camadas de catalisador, sendo que pelo menos uma das camadas de catalisador colocadas desde a entrada de gás até inclusive a camada com o Hot Spot máximo contém um catalisador de acordo com a invenção, que em geral é composto de 1 a 40% em peso de pentóxido de vanádio, calculado como V2O5, 50 a 99% em peso de dióxido de titânio, calculado como TiO2, até 1 % em peso de um composto de metal alcalino, calculado como metal alcalino, preferivelmente césio, até 1,5 % em peso de um composto de fósforo, calculado como[000136] In general, the catalyst according to the invention is used together with at least another or several layers of catalyst, with at least one of the layers of catalyst placed from the gas inlet to the layer with the maximum Hot Spot contains a catalyst according to the invention, which in general is composed of 1 to 40% by weight of vanadium pentoxide, calculated as V2O5, 50 to 99% by weight of titanium dioxide, calculated as TiO 2 , up to 1% in weight of an alkali metal compound, calculated as alkali metal, preferably cesium, up to 1.5% by weight of a phosphorus compound, calculated as
P, até 10 % em peso de um composto de antimônio, calculado comoP, up to 10% by weight of an antimony compound, calculated as
Sb2O3 e até 15 % em peso de pelo menos um óxido de elemento de mistura da prata com pelo menos um dos elementos descritos já anteriormente e/ou até 10 % em peso de um óxido de elemento de mistura do vanádio com pelo menos um dos elementos já descritos antermente.Sb 2 O 3 and up to 15% by weight of at least one silver mixing element oxide with at least one of the elements described above and / or up to 10% by weight of a vanadium mixing element oxide with at least one of the elements previously described.
[000137] Os catalisadores empregados em combinação neste caso, que são utilizados em geral em camadas, e que se situam mais próximos da saída de gás e seguem após a camada com o Hot Spot máximo, baseiam-se pelo menos em catalisadores não de acordo com a invenção a base de dióxido de titânio /V205, porém não contém óxidos de elemento de mistura da prata e/ou do vanádio. Porém podem ser empregados também catalisadores exclusivamente de acordo com a invenção em todas as camadas. Neste caso, em geral os catalisadores se diferenciam em tipo e quantidade dos óxidos de metal misto presentes na massa ativa.[000137] The catalysts used in combination in this case, which are generally used in layers, and which are closer to the gas outlet and follow after the layer with the maximum Hot Spot, are based at least on catalysts not in accordance with the invention based on titanium dioxide / V205, however it does not contain oxides of silver and / or vanadium mixing element. However, catalysts exclusively according to the invention can also be used in all layers. In this case, in general the catalysts differ in type and quantity of the mixed metal oxides present in the active mass.
[000138] Os catalisadores não de acordo com a invenção[000138] Catalysts not according to the invention
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 49/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 49/65
41/48 empregados em combinação com os catalisadores de acordo com a invenção do estado da técnica apresentam geralmente um teor de dióxido de titânio de 60-99 % em peso, um teor de vanádio de 1 a % em peso, um teor de metal alcalino até 1 % em peso, um teor de fósforo de até 1,5 % em peso e um teor de antimônio de até 10 % em peso.41/48 used in combination with the catalysts according to the prior art invention generally have a titanium dioxide content of 60-99% by weight, a vanadium content of 1 to% by weight, an alkali metal content up to 1% by weight, a phosphorus content up to 1.5% by weight and an antimony content up to 10% by weight.
[000139] Não afetadas pelas composições acima descritas as massas ativas dos catalisadores de acordo e/ou não de acordo com a invenção podem conter ainda quantidades pequenas de outros compostos oxídicos para o controle de atividade e seletividade.[000139] Unaffected by the compositions described above, the active masses of the catalysts according to and / or not according to the invention may still contain small amounts of other oxidic compounds for the control of activity and selectivity.
ExemplosExamples
Fabricação dos catalisadores [000140] Os diferentes componentes da suspensão de catalisador são sucessivamente colocados como soluções e/ou como pó na água deionizada e a suspensão formada é agitada vantajosamente por pelo menos 12 horas. Como fontes de matéria prima para os componentes presentes no catalisador de acordo com a invenção são empregados vantajosamente dióxido de titânio na modificação anatase, V2O5 ou oxalato de vanadila, sulfato de césio, hidrogênio fosfato de amônio, trióxido de antimônio, vanadato de bismuto e vanadato de prata, molibdato de prata, tungstato de prata e/ou vários outros óxidos de metal misto da prata e vanádio.Catalyst manufacture [000140] The different components of the catalyst suspension are successively placed as solutions and / or as a powder in the deionized water and the suspension formed is advantageously stirred for at least 12 hours. As raw material sources for the components present in the catalyst according to the invention, titanium dioxide is advantageously employed in the anatase modification, V2O5 or vanadyl oxalate, cesium sulfate, ammonium hydrogen phosphate, antimony trioxide, bismuth vanadate and vanadate silver, silver molybdate, silver tungstate and / or various other mixed metal oxides of silver and vanadium.
[000141] Em seguida um ligante orgânico é colocado na forma de uma dispersão aquosa de um copolímero de vinilacetato na suspensão de catalisador aquosa e a suspensão no total de aproximadamente 20 a 25% é agitada ainda por mais 30 minutos.[000141] Then an organic binder is placed in the form of an aqueous dispersion of a vinylacetate copolymer in the aqueous catalyst suspension and the total suspension of approximately 20 to 25% is stirred for an additional 30 minutes.
[000142] Em seguida uma quantidade correspondente da[000142] Then a corresponding amount of
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 50/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 50/65
42/48 suspensão aquosa, que contém a substância ativa e/ou seus compostos precursores e o ligante orgânico, é aplicada no método de dispersão sobre o material portador inerte (anéis de esteatita com 7x7x4 mm ou 8x6x5 mm de medida), até uma determinada quantidade da suspensão com teor de substância adesiva ser aplicada sobre os anéis de forma que após a calcinação, resulte a massa ativa indicada nos exemplos.42/48 aqueous suspension, which contains the active substance and / or its precursor compounds and the organic binder, is applied in the dispersion method on the inert carrier material (steatite rings 7x7x4 mm or 8x6x5 mm in size), up to a certain amount of the suspension with an adhesive content content is applied to the rings so that after calcination, the active mass shown in the examples results.
[000143] O teor de massa ativa (teor das substâncias de ação catalítica sem ligante) refere-se respectivamente à porcentagem da massa de ação catalítica no peso total do catalisador incluindo o material portador na respectiva camada de catalisador, determinado após calcinação por 4 horas sob 400°C. [000144] O teor indicado de fósforo refere-se à quantidade adicionada de um composto de fósforo durante a fabricação da suspensão de catalisador. É conhecido pelo versado na técnica que o teor efetivo de fósforo pode diferir na massa ativa, depenendo de quão intensamente o TiO2 empregado estiver contaminado com compostos de fósforo.[000143] The active mass content (content of the catalytic action substances without binder) respectively refers to the percentage of the catalytic action mass in the total weight of the catalyst including the carrier material in the respective catalyst layer, determined after calcination for 4 hours under 400 ° C. [000144] The indicated phosphorus content refers to the amount added of a phosphorus compound during the manufacture of the catalyst suspension. It is known to the person skilled in the art that the effective phosphorus content may differ in the active mass, depending on how intensely the TiO 2 used is contaminated with phosphorus compounds.
Reação de oxidação [000145] Em um reator tubular com um tubo de reação feito de ferro com um diâmetro interno de 25 mm e um comprimento de 3,7 m, que é banhado por um banho de sal, é introduzido o sistema de catalisador multi-camada, sendo que nos exemplos descritos a camada RI situa-se respectivamente o mais próxima da entrada de gás e a camada R4 ou a camada R-5 situa-se o mais próxima da saída de gás.Oxidation reaction [000145] In a tubular reactor with a reaction tube made of iron with an internal diameter of 25 mm and a length of 3.7 m, which is bathed in a salt bath, the multi catalyst system is introduced -layer, being that in the examples described the layer RI is located the closest to the gas inlet and the layer R4 or layer R-5 is located in the closest to the gas outlet.
[000146] No tubo de reação encontrava-se centricamente disposta uma luva térmica de 2mm com elemento de tração embutido[000146] In the reaction tube, a 2mm thermal sleeve with a built-in traction element was centrally arranged.
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 51/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 51/65
43/48 para a medição de temperatura. Através do tubo de reação foram introduzidos de hora em hora de cima para baixo 4 Nm3 de ar com uma carga de aprox. 30 a 70 g- Xilol/Nm3 no ar a uma temperatura de banho de sal de 340-380°C.43/48 for temperature measurement. Through the reaction tube, 4 Nm 3 of air with a charge of approx. 30 to 70 g- Xylol / Nm 3 in air at a salt bath temperature of 340-380 ° C.
[000147] Para a determinação dos dados de desempenho catalítico o gás de reação que sai do tubo de reação é conduzido através de um condensador resfriado a óleo, no qual principalmente o anidrido de ácido ftálico formado precipita quase que totalmente e os produtos secundários tais como ácido benzóico, anidrido de ácido maleico e ftalato precipitam apenas parcialmente. O PSA bruto precipitado nos condensadores é fundido por meio de óleo quente, coletado, pesado e em seguida o teor de anidrido de ácido ftálico é determinado através da análise GC.[000147] For the determination of the catalytic performance data, the reaction gas leaving the reaction tube is conducted through an oil-cooled condenser, in which mainly the phthalic acid anhydride precipitates almost totally and the secondary products such as benzoic acid, maleic acid anhydride and phthalate precipitate only partially. The crude PSA precipitated in the condensers is melted by means of hot oil, collected, weighed and then the phthalic acid anhydride content is determined through GC analysis.
[000148] O rendimento de PSA bruto indicado nos exemplos é calculado da seguinte forma:[000148] The gross PSA yield shown in the examples is calculated as follows:
Rendimento de PSA bruto (% em peso) = (quantidade de PSA bruto (g) x pureza de PSA bruto(%)) / (alimentação de oXilol (g) x pureza de o-Xylol (%)).Yield of crude PSA (% by weight) = (amount of crude PSA (g) x purity of crude PSA (%)) / (oXylol feed (g) x o-Xylol purity (%)).
[000149] O rendimento assim apurado de PSA sólido é chamado de rendimento de PSA bruto apesar da dedução dos produtos secundários ali presentes, já que chama-se de PSA puro em geral um produto obtido após o tratamento térmico e processamento destilativo. Isso também é conhecido pelo versado na técnica.[000149] The yield thus obtained from solid PSA is called gross PSA yield despite the deduction of secondary products present there, since pure PSA is generally a product obtained after heat treatment and distillation processing. This is also known to the person skilled in the art.
[000150] Como a reação do o-xilol em todo caso é praticamente 100%, o rendimento assim apurado se corresponde diretamente com a seletividade do sistema de catalisador.[000150] As the reaction of o-xylol in any case is practically 100%, the yield thus determined corresponds directly with the selectivity of the catalyst system.
Exemplo 1 (exemplo comparativo): sistema de catalisador A (4 camadas)Example 1 (comparative example): catalyst system A (4 layers)
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 52/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 52/65
44/4844/48
[000151] No caso desse sistema de catalisador trata-se de um sistema de multi-camada com quatro diferentes camadas. Os leitos individuais desses catalisador comparativo não contém óxido de elemento de mistura da prata.[000151] In the case of this catalyst system, it is a multi-layer system with four different layers. The individual beds of these comparative catalysts do not contain silver mixing element oxide.
[000152] No caso de um carregamento de 50 a 65g de o-Xilol por Nm3 no ar e de uma quantidade de ar de no total 4, 0 Nm3 por hora e 344 a 347°C SBT foi testado o sistema de catalisador A descrito no exemplo 1.[000152] In the case of a loading of 50 to 65g of o-Xylol per Nm 3 in the air and an amount of air of a total of 4.0 Nm 3 per hour and 344 to 347 ° C SBT the catalyst system was tested The described in example 1.
[000153] Neste caso foi obtido um rendimento de PSA bruto médio (com relação a 100% de pureza de o-xilol) após a fase de carga de 113,4 % em peso e o teor de ftalato no PSA bruto ficou em[000153] In this case an average crude PSA yield (with respect to 100% o-xylol purity) was obtained after the loading phase of 113.4% by weight and the phthalate content in the crude PSA was
0,01 % em peso.0.01% by weight.
Exemplo 2 (de acordo com a invenção) : Sistema de catalisador B (4 camadas)Example 2 (according to the invention): Catalyst system B (4 layers)
[000154][000154]
No caso de um carregamento de 58 a 63g de o-XilolIn the case of a loading of 58 to 63g of o-Xylol
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 53/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 53/65
45/48 por Nm3 no ar e de uma quantidade de ar de no total 4, 0 Nm3 por hora e 346 a 352°C SBT foi testado o sistema de catalisador B descrito no exemplo 2. Neste caso, foi obtido um rendimento de PSA bruto médio (com relação a 100% d epureza de o-Xilol) após a fase de carga de 114,0 % em peso e o teor de ftalato no PSA bruto ficou em 0,06 % em peso.45/48 per Nm 3 in the air and an amount of air of in total 4.0 Nm 3 per hour and 346 at 352 ° C SBT the catalyst system B described in example 2 was tested. In this case, a yield was obtained of average crude PSA (with respect to 100% o-xylol purity) after the loading phase of 114.0% by weight and the phthalate content in the crude PSA was 0.06% by weight.
Exemplo 3 (de acordo com a invenção) : sistema de catalisador C (4 camadas)Example 3 (according to the invention): catalyst system C (4 layers)
[000155] No caso de um carregamento de 58 a 65g de o-Xilol por Nm3 no ar e de uma quantidade de ar no total de 4, 0 Nm3 por hora e 346 a 347°C SBT foi testado o sistema de catalisador C descrito no exemplo 3. Neste caso, foi obtido um rendimento de PSA bruto médio (com relação a 100% de pureza de o-xilol) após a fase de carga de 115,3 % em peso e o teor de ftalato no PSA bruto ficou em 0,04 % em peso.[000155] In the case of a loading of 58 to 65g of o-Xylol per Nm 3 in the air and an amount of air in total of 4.0 Nm 3 per hour and 346 to 347 ° C SBT the catalyst system was tested C described in example 3. In this case, an average crude PSA yield (with respect to 100% o-xylol purity) was obtained after the loading phase of 115.3% by weight and the phthalate content in the crude PSA was 0.04% by weight.
Exemplo 4 (de acordo com a invenção) : sistema de catalisador D (4 camadas)Example 4 (according to the invention): catalyst system D (4 layers)
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 54/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 54/65
46/4846/48
[000156] No caso de um carregamento de 57 a 69g de o-Xilol por Nm3 no ar e de uma quantidade de ar no total de 4,0 Nm3 por hora e 346 a 348°C SBT foi testado o sistema de catalisador D descrito no exemplo 4. Neste caso, foi obtido um rendimento de PSA bruto médio (com relação a 100% de pureza de o-xilol) após a fase de carga de 113,9 % em peso e o teor de ftalato no PSA bruto ficou em média 0,02 % em peso.[000156] In the case of loading 57 to 69g of o-Xylol per Nm 3 in the air and a total amount of air of 4.0 Nm 3 per hour and 346 to 348 ° C SBT the catalyst system was tested D described in example 4. In this case, an average crude PSA yield (with respect to 100% o-xylol purity) was obtained after the loading phase of 113.9% by weight and the phthalate content in the crude PSA it averaged 0.02% by weight.
Exemplo 5 (de acordo com a invenção) : sistema de catalisador E (4 camadas)Example 5 (according to the invention): catalyst system E (4 layers)
[000157] No caso de um carregamento de 52 a 62g de o-Xilol por Nm3 no ar e de uma quantidade de ar de no total 4, 0 Nm3 por hora e 347 a 348°C SBT foi testado o sistema de catalisador E descrito no exemplo 5. Neste caso, foi obtido um rendimento médio de PSA bruto (com relação a 100% de pureza de o-xilol) após a fase de carga de 114,2 % em peso e o teor de ftalato no PSA bruto ficou em média 0,01 % em peso.[000157] In the case of a loading of 52 to 62g of o-Xylol per Nm 3 in the air and an amount of air of a total of 4.0 Nm 3 per hour and 347 to 348 ° C SBT the catalyst system was tested It is described in example 5. In this case, an average yield of crude PSA (with respect to 100% o-xylol purity) was obtained after the loading phase of 114.2% by weight and the phthalate content in the crude PSA it averaged 0.01% by weight.
Exemplo 6 (exemplo comparativo): sistema de catalisador F (5 camadas)Example 6 (comparative example): catalyst system F (5 layers)
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 55/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 55/65
47/4847/48
[000158] No caso de um carregamento 58 a 61 de o-Xilol por[000158] In the case of loading 58 to 61 of o-Xylol by
Nm3 no ar e de uma quantidade de ar de no total 4 Nm3 por hora eNm 3 in the air and a total amount of air of 4 Nm 3 per hour and
350 a 354°C SBT foi testado o sistema de catalisador F descrito no exemplo 6. Neste caso, foi obtido um rendimento de PSA bruto médio350 to 354 ° C SBT the catalyst system F described in example 6 was tested. In this case, an average crude PSA yield was obtained
H (com relação a 100% de pureza de o-Xilol) de 113,1 % em peso após a fase de carga e o teor de ftalato no PSA bruto ficou emH (with respect to 100% o-xylol purity) of 113.1% by weight after the loading phase and the phthalate content in the raw PSA was
0,01 % em peso.0.01% by weight.
Exemplo 6 (de acordo com a invenção) : sistema de catalisador G (5 camadas)Example 6 (according to the invention): catalyst system G (5 layers)
[000159] No caso de um carregamento de 58 a 75 g de oXilol por Nm3 no ar e de uma quantidade de ar de no total 4 Nm3 por hora e 348 a 350 °C SBT foi testado o sistema de catalisador G descrito no exemplo 6. Neste caso, foi obtido um rendimento médio no PSA bruto (com relação a 100% de pureza de o-Xilol) de 114,8 % em peso após a fase de carga e o teor de ftalato no PSA bruto[000159] In the case of loading 58 to 75 g of oXylol per Nm 3 into the air and an amount of air of a total of 4 Nm 3 per hour and 348 to 350 ° C SBT, the catalyst system G described in example 6. In this case, an average yield in the raw PSA (with respect to 100% purity of o-Xylol) of 114.8% by weight after the loading phase and the phthalate content in the raw PSA were obtained
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 56/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 56/65
48/48 ficou em 0,03 % em peso.48/48 was 0.03% by weight.
Tabela:Table:
Dados de desempenho dos catalisadores de acordo com a invençãoPerformance data of catalysts according to the invention
[000160] A partir da comparação dos exemplos 2 a 5 e do exemplo comparativo 1 verificou-se que o uso de óxidos de elemento de mistura da prata como fonte de matéria prima para a fabricação de uma suspensão de catalisador na primeira camada colocada o mais próxima da entrada de gás leva a um aumento significativo de seletividade.[000160] From the comparison of examples 2 to 5 and comparative example 1 it was found that the use of oxides of silver mixing element as a source of raw material for the manufacture of a catalyst suspension in the first layer placed as near the gas inlet leads to a significant increase in selectivity.
[000161] A partir da comparação do exemplo 7 com o exemplo comparativo 6 verificou-=se que o uso de vanadato de prata na massa ativa da camada de catalisador Hot Spot também resultou em uma melhora da seletividade, ao ser aplicado em pelo menos uma camada de catalisador subseqüente à primeira camada de catalisador[000161] From the comparison of example 7 with comparative example 6 it was found that the use of silver vanadate in the active mass of the Hot Spot catalyst layer also resulted in an improvement in selectivity, when applied in at least one catalyst layer subsequent to the first catalyst layer
Hot Spot.Hot spot.
Petição 870170050293, de 18/07/2017, pág. 57/65Petition 870170050293, of 07/18/2017, p. 57/65
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