Catalyseur et procédé pour sa fabrication.
On sait que l'on a déjà employé le pentoxyde de vanadium comme catalyseur pour les réactions oxydantes. Mais jusqu'ici le pentoxyde de vanadium était toujours employé comme catalyseur sous forme de poudre floconneuse très fine et très légère, qu'on obtient en chauffant du métavanadate d'ammo- niumà une température d'environ 300"Cou un peu inférieure.
Il vient toutefois d'tre trouvé que l'effi- cacité de l'action catalytique du pentoxyde de vanadium peut tre considérablement aug- mentie si on fait subir à l'oxyde de vanadium, floconneux et léger, soit une fusion, soit un commencement de fusion qui produise une concrétion de ses particules, ou simplement une concrétion par chauffage à une tem pérature d'au moins 500 C, mais inférieure à celle de son point de fusion.
L'objet de la présente invention est con séquemment un catalyseur à pentoxyde de vanadium formé par du pentoxyde de vana- dium préalablement rendu plus dense, c'est-à- dire concrète, par chauffage et à un procède pour préparer ce catalyseur.
Les exemples suivants feront bien comprendre le procède emp) oyé pour la fabri- cation de ce nouveau catalyseur.
Exemple 1 :
On chauffe du pentoxyde de vanadium léger, floconneux, préparé en chauffant du métavanadate d'ammonium & une température d'environ 300"C, a une température suffi- sante pour fondre complètement la masse, c'est-à-dire à mie température un peu supé- rieure a 68"0. On laisse refroidir et se solidifier la masse et l'on obtint une masse cristalline noire-bleue foncée. Cette masse peut tre employée comme catalyseur, soit sous la forme do morceaux de cristaux, sous laquelle elle se présente, soit sous la forme d'une poudre une obtenue en broyant la masse de cristaux.
Employé sous la forme de petits morceaux (par exemple d'environ 12 millimètres de côté), ce catalyseur peut servir à convertir l'anhy- dride sulfureux en anhydride sulfurique, en faisant passer à travers lui, pendant qu'on le maintient it 400 C ou plus, us mélange d'anhydride sulfureux et d'air (par exemple des gaz purifiés provenant de fours à pyrite et contenant un grand excès d'oxygène ;.
Le catalyseur obtenu suivant cet exemple peut aussi tre employé pour transformer l'anthracène en anthraquinone, en faisant passer, sur ou a travers lui, pendant qu'il est maintenu entre 350 et 550 C, un mélange de vapeur d'anthrauène et d'air en excès, ou pour transformer le toluène en benzaldehyde et en acide benzoïque ou les xylènes (o-, m.
et p ) en acides benzoïques et en benaldéhydes substitués, en faisant passer, sur ou à travers lui, pendant qu'il est maintenu entre 200 et 400 (), un mélange de vapeur de toluène et d'air ou de vapeurdexylènes et d'air, ou encore pour transformer le phéanthrène en phénanthrène quinone, en faisant passer, sur ou à travers lui, pendant qu'on le maintien entre 350 et 550 C un mélange de vapeur de phénantbrène et d'air, ou enfin pour transformer la naphtaline en anhydride naphtalique, en faisant passer, sur ou à travers lui, pendant qu'il est maintenu à 400 C un mélange de vapeur de naphtaline et d'air.
Ex. 5 :
On effectue la fusion et la solidification du catalyseur comme dans l'exemple 1. Puis on broie la masse de fa, con à obtenir une poudre grossière, on tamise afin d'écarter la poudre fine et d'obtenir des granules ayant environ 1 à 1,2 mm de côté.
Ces granules pouvant servir avantageusement soit à la conversion du méthane en formaldehyde, en les plaçant dans un tube et en y faisant passer à travers elles, pendant qu'on les maintien à 300 C, ou plus, un mélange de méthane et d'air (ce dernier étant en excès par exem- ple dans le rapport de 1 vol. de méthane pour 40 vol.
d'air), soit à la préparation de quinone ou d'acide maléïque au moyen de benzinc en faisant passer, à travers elles, pendant qu'on les maintient à 350-400 C, de la vapeur de benzine mélangée d'air et eventellement aussi d'un gaz inerte, afin de mo dérer la reaction et d'empcher le chauffage exagéré de la masse de contact par la réaction exothermique ; ou encore à la préparation d'une benzoquinone substituée eu substituant le p-cymène à la benzine.
-Ere) M. 3 ;
Du pentoxyde de vanadium floconneux léger préparé de la faucon décrite ci-dessus est chauffé dans un récipient à une température un peu inférieure à sou point de. fusion. par exemple à 500 à 550 C, pendant une courte période, par exemple une heure, et après on le laisse refroidir. Pendant l'opération, la couleur devient un peu plus foncée et la masse se concrète suffisamment pour devenir moins fine et moins floconneuse.
On a constaté que dans toutes les applications spécifiées du pentoxyde de vanadium préalablement concrète c'est-à-dire rendu plus dense par chauffage, celui-ci procure un ren- dement notablement plus élevé en produits d'oxydation, cette augmentation pouvant atteinre jusqu'à 25 0/'o dans un grand nombre de cas.
On remarquera que le traitement du catalyseur, en vue de lui donner une forme plus dense, sera ordinairement réalisé d'une façon entièrement indépendante de 1'emploi ulte- rieurement fait du catalyseur pour l'oxydation d'une substance et que ce traitement préalable du catalyseur sera usuellement réalisé dans un appareil entièrement séparé et distinct de celui où se fera ladite oxydation, quoiqu'on puisse quelquefois le réaliser dans le mme appareil avant qu'on y ait effectuf'I'intro- duction de la substance à oxyder et de l'air.
II est bien connu que le pentoxyde de vanadium avait déjà, antérieurement à l'in- vention, été chauffé suffisamment pour en effectuer la fusion, mais, à la connaissance de la demanderesse, ce chauffage n'avait pas pour but de concréter la matière ou de la rendre plus dense en vue de la rendre plus efficace comme catalyseur pour les réactions oxydantes.
Pendant la concrétion et le broyage de l'oxyde de vanadium, il y a lieu de prendre des précautions pour éviter d'introduire des impuretés qui influenceraient nuisiblement ses propriétés catalytiques. L'argile, le fer et cer- tains oxydes de fer sont des exemples de telles impuretés.
REVENDICATIONS :
I Catalyseur, caractérisé eu ce qu'il est forme
par du pentoxyde de vanadium préalable
ment concrète par chauffage.
II Procédé pour la préparation d'uu cataly-
seur, caractérisé en ce qu'on cliauffe de
de l'oxyde de vanadium Boconneux ; léger,
à une température suffisallte pour le con
créter.
Catalyst and process for its manufacture.
It is known that vanadium pentoxide has already been used as a catalyst for oxidative reactions. Hitherto, however, vanadium pentoxide has always been employed as a catalyst in the form of a very fine and very light fluffy powder, which is obtained by heating ammonium metavanadate to a temperature of about 300 ° C. a little lower.
It has, however, just been found that the efficiency of the catalytic action of vanadium pentoxide can be considerably increased if the vanadium oxide, which is fluffy and light, is subjected to either a fusion or a start. of fusion which produces a concretion of its particles, or simply a concretion by heating to a temperature of at least 500 ° C., but lower than that of its melting point.
The object of the present invention is therefore to provide a vanadium pentoxide catalyst formed by vanadium pentoxide previously made denser, i.e. concrete, by heating and a process for preparing this catalyst.
The following examples will clearly illustrate the process used for the manufacture of this new catalyst.
Example 1:
Light, fluffy vanadium pentoxide, prepared by heating ammonium metavanadate at a temperature of about 300 ° C, is heated to a temperature sufficient to completely melt the mass, i.e. at mid temperature. slightly greater than 68 "0. The mass is allowed to cool and solidify and a dark black-blue crystalline mass is obtained. This mass can be used as a catalyst, either in the form of pieces of crystals, in which it is present, or in the form of a powder obtained by grinding the mass of crystals.
Used in the form of small pieces (for example about 12 millimeters per side), this catalyst can be used to convert sulfur dioxide to sulfur trioxide by passing it through it, while it is maintained at 400 C or more, a mixture of sulfur dioxide and air (eg purified gases from pyrite furnaces and containing a large excess of oxygen ;.
The catalyst obtained according to this example can also be used to convert anthrauene into anthraquinone, by passing, over or through it, while it is maintained between 350 and 550 ° C., a mixture of anthrauene vapor and excess air, or to convert toluene into benzaldehyde and benzoic acid or xylenes (o-, m.
and p) benzoic acids and substituted benaldehydes, by passing, over or through it, while it is maintained between 200 and 400 (), a mixture of toluene vapor and air or exylene vapor and air, or to transform the phenanthrene into phenanthrene quinone, by passing, on or through it, while it is maintained between 350 and 550 C a mixture of phenanthrene vapor and air, or finally to transform the naphthalene naphthalic anhydride, by passing, over or through it, while it is maintained at 400 C a mixture of naphthalene vapor and air.
Ex. 5:
The melting and solidification of the catalyst is carried out as in Example 1. Then the mass is ground in order to obtain a coarse powder, it is sieved in order to separate the fine powder and to obtain granules having about 1 to 1.2 mm side.
These granules can be used advantageously either for the conversion of methane into formaldehyde, by placing them in a tube and passing through them, while they are maintained at 300 C, or more, a mixture of methane and air (the latter being in excess, for example, in the ratio of 1 vol. of methane to 40 vol.
air), or to the preparation of quinone or maleic acid by means of benzine by passing, through them, while they are maintained at 350-400 C, vapor of benzine mixed with air and possibly also of an inert gas, in order to moderate the reaction and to prevent the excessive heating of the contact mass by the exothermic reaction; or alternatively to the preparation of a substituted benzoquinone or substituting p-cymene for benzine.
-Ere) M. 3;
Light fluffy vanadium pentoxide prepared from the hawk described above is heated in a vessel to a temperature somewhat below 20 ° C. fusion. for example at 500 to 550 C, for a short period, for example an hour, and afterwards it is allowed to cool. During the operation, the color becomes a little darker and the mass becomes concrete enough to become less fine and less flaky.
It has been observed that in all the specified applications of vanadium pentoxide previously concrete, that is to say made more dense by heating, the latter provides a notably higher yield of oxidation products, this increase being able to reach up to 'to 25 0 /' o in a large number of cases.
It will be appreciated that the treatment of the catalyst to give it a denser shape will ordinarily be carried out entirely independently of the subsequent use of the catalyst for the oxidation of a substance and that such pretreatment of the catalyst will usually be produced in an apparatus entirely separate and distinct from that in which said oxidation will take place, although it can sometimes be performed in the same apparatus before the introduction of the substance to be oxidized and air.
It is well known that vanadium pentoxide had already, prior to the invention, been heated sufficiently to effect the fusion, but, to the knowledge of the Applicant, this heating was not intended to form the material. or to make it more dense in order to make it more effective as a catalyst for oxidative reactions.
During the concretion and grinding of vanadium oxide, precautions should be taken to avoid introducing impurities which would adversely affect its catalytic properties. Clay, iron and some iron oxides are examples of such impurities.
CLAIMS:
I Catalyst, characterized as it is
by prior vanadium pentoxide
concrete by heating.
II Process for the preparation of a catalyst
sor, characterized in that it is heated
Boconneux vanadium oxide; lightweight,
at a temperature sufficient for the con
creter.