DD140034A5 - PROCESS FOR PREPARING UNSATURATED ALDEHYDE AND SAEURS - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ungesättigter Aldehyde und Säuren durch Dampfphasenoxydation von Propylen bzw. Isobutylen mit molekularem Sauerstoff bei einer Temperatur im Bereich von etwa 200 bis etwa 600 0C in Anwesenheit neuer besonderer Katalysatoren, wobei der Katalysator der Formel a,bFec,d,eMo12° entspricht.The present invention relates to a process for producing unsaturated aldehydes and acids by vapor phase oxidation of propylene or isobutylene with molecular oxygen at a temperature in the range of about 200 to about 600 0C in the presence of new special catalysts, wherein the catalyst of the formula a, bFec, d , eMo12 ° corresponds.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Plerstellung ungesättigter Aldehyde und Säuren durch Dampfphasenoxydation von Propylen bzw. Isobutylen in Anwesenheit verbesserter Katalysatoren.The present invention relates to an improved process for the preparation of unsaturated aldehydes and acids by vapor phase oxidation of propylene or isobutylene in the presence of improved catalysts.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:Characteristic of the known technical solutions:
Verfahren zur Oxydation von Olefinen, indem man die Olefine zusammen mit einem Oxydationsmittel mit einem viele Elemente enthaltenden Katalysator in Berührung bringt, sind bekannt.. So beschreibt die US-PS 3 642 930, daß bestimmte komplexe Katalysatoren auf der Grundlage von Eisen, Wismut und Molybdän bei der Oxydation von Olefinen unter Bildung ungesättigter Aldehyde und Säuren eingesetzt werden können. Ein ähnliches Verfahren wird auch in der US-PS 4 001 317 beschrieben. Auch die GB-PS 1 437 235 beschreibt Katalysatoren auf der Basis der Oxide von Wismut und Molybdän, die v/eiter mindestens eines der Elemente Indium, Gallium, Lanthan und Aluminium enthalten.Methods of oxidizing olefins by contacting the olefins with a catalyst containing many elements together with an oxidizing agent are known. Thus, US Pat. No. 3,642,930 discloses that certain complex catalysts based on iron, bismuth, and Molybdenum can be used in the oxidation of olefins to form unsaturated aldehydes and acids. A similar process is also described in U.S. Patent 4,001,317. GB Patent 1,437,235 also describes catalysts based on the oxides of bismuth and molybdenum, which contain at least one of the elements indium, gallium, lanthanum and aluminum.
-2- 20 6 895-2- 20 6 895
Die in diesen Patentschriften beschriebenen. Katalysatoren zeigen sehr wünschenswerte Ergebnisse bei'der Oxydation von Olefinen zu ungesättigten Aldehyden und Säuren. Einige dieser Katalysatoren zeigen jedoch eine sehr geringer Redoxstabilität, wenn sie härteren Reaktionsbedingungen unterworfen werden. Insbesondere kann es beim Betrieb großtechnischer An3.agen gelegentlich vorkommen, daß die Menge des Sauerstoffs,, die dem Reaktor zusammen mit dem Olefin zugeführt wird, entweder wesentlich größer oder wesentlich kleiner als die gewünschte Menge ist. Tritt dies ein, stellt man gleichzeitig fest, daß die Katalysatoraktivität deutlich abfällt. Dies 1st naturgemäß sehr nachteilig.Those described in these patents. Catalysts show very desirable results in the oxidation of olefins to unsaturated aldehydes and acids. However, some of these catalysts show very low redox stability when subjected to harsher reaction conditions. In particular, when operating on a large scale, it may occasionally occur that the amount of oxygen supplied to the reactor along with the olefin is either substantially greater or substantially less than the desired amount. If this occurs, it is found at the same time that the catalyst activity drops significantly. This is naturally very disadvantageous.
Ziel der Erfindung;Aim of the invention;
Ziel der Erfindung ist die Weiterentwicklung der Herstellung ungesättigter Aldehyde und Säureh durch katalytische Oxydation von Olefinen und insbesondere der hierbei verwendeten Katalysatoren der Art, daß diese eine so hohe Redoxstabilität haben, daß der Katalysator auch ohne wesentlichen Abfall seiner Aktivität größeren Schwankungen in den Redoxbedingungen übersteht.The aim of the invention is the further development of the production of unsaturated aldehydes and Säureh by catalytic oxidation of olefins and in particular the catalysts used in such a way that they have such a high redox stability that the catalyst survives even without significant drop in activity greater fluctuations in the redox.
Darlegung des Wesens nder Erfindung:Principle of n of the Invention:
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung ungesättigter Aldehyde und Säuren durch Dampfphas.enoxydation von Propylen oder Isobutylen mit molekularem Sauerstoff bei einer Temperatur im Bereich von etwa 200 bis etwa 600°C in Anwesenheit eines Katalysators. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator eine durch die nachfolgende Formel wiedergegebene Zusammensetzung hat:The present invention is a process for producing unsaturated aldehydes and acids by the vapor phase. Enoxidation of propylene or isobutylene with molecular oxygen at a temperature in the range of about 200 to about 600 ° C in the presence of a catalyst. The process according to the invention is characterized in that the catalyst has a composition represented by the following formula:
i i
WecXdM e Mo12°xW e c X d M e Mo 12 ° x
A ein Alkalimetall, Thallium, Silber oder Gemische hiervon,A is an alkali metal, thallium, silver or mixtures thereof,
B Kobalt, Nickel, Zink, Cadmium, Beryllium, Calcium, Strontium, Barium, Radium oder Gemische hiervon,B cobalt, nickel, zinc, cadmium, beryllium, calcium, strontium, barium, radium or mixtures thereof,
X Bi, Te oder Gemische hiervon undX Bi, Te or mixtures thereof and
M ausgewählt ist aus mindestens einer der nachfolgenden Gruppen.M is selected from at least one of the following groups.
(1) Cr + V/, Ge + Vi, Mn + Sb, Cr + P, Ge + P, Cu + W, Cu + Sn,(1) Cr + V /, Ge + Vi, Mn + Sb, Cr + P, Ge + P, Cu + W, Cu + Sn,
Mn +Cr, Pr + ¥, Ce + W, Sn + Mn, Mn + Ge oder Kombinationen hiervon,Mn + Cr, Pr + ¥, Ce + W, Sn + Mn, Mn + Ge or combinations thereof,
(2) Cr, Sb, Ce, Pb,, Ge, B, Sn, Cu oder Kombinationen hiervon,(2) Cr, Sb, Ce, Pb ,, Ge, B, Sn, Cu or combinations thereof,
(3) Mg + P, Mg + Cu, Mg + Cr, Mg + Cr + W, Mg + W, Mg + Sn oder Kombinationen hiervon, und .(3) Mg + P, Mg + Cu, Mg + Cr, Mg + Cr + W, Mg + W, Mg + Sn, or combinations thereof, and.
0 = a = 5, 0 i b = 20, 0 = c = 20, 0 = d = 20, 0,01 = e = 12, und :0 = a = 5, 0 i b = 20, 0 = c = 20, 0 = d = 20, 0.01 = e = 12, and:
χ die Zahl der Sauerstoffatome darstellt, die zur Absättigung der Valenzen der anderen anwesenden Elemente notwendig ist.χ represents the number of oxygen atoms necessary to saturate the valences of the other elements present.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der vorstehend definierte Katalysator frei von Indium, Gallium, Lanthan und Aluminium, wenn M B, Cr, Cr +¥, Sn, Pb, Ge und/oder Cu ist.According to one embodiment of the present invention, the catalyst defined above is free of indium, gallium, lanthanum and aluminum when M is B, Cr, Cr + ¥, Sn, Pb, Ge and / or Cu.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der. vorstehend beschriebene Katalysator frei von Indium, Gallium, Lanthan und Aluminium.According to another embodiment of the present invention is the. catalyst described above, free of indium, gallium, lanthanum and aluminum.
Vorzugsweise sind die Mengen der verschiedenen Bestandteile in den vorstehend definierten Katalysatoren relativ zueinander derart, daßPreferably, the amounts of the various ingredients in the catalysts defined above are relative to each other such that
- *.-. 20 6 8 95- * .-. 20 6 8 95
0 £ a £ 0,5, 0,1 = b έ 2.0, 0,1 = c = 20, 0,1 = d - 20 und 0,01 i e £ 6 ist. ·... -..-0 £ a £ 0.5, 0.1 = b έ 2.0, 0.1 = c = 20, 0.1 = d - 20 and 0.01 i e is £ 6. · ... -..-
Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Katalysatoren K, Rb und/oder Cs. Weiterhin ist in den erfindungsgemäßen Katalysatoren X vorzugsweise Bi.The catalysts according to the invention preferably contain K, Rb and / or Cs. Furthermore, in the catalysts X according to the invention preferably Bi.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform v/erden Katalysatoren in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt, die durch die nachfolgende allgemeine Formel wiedergegeben werden:In a particularly preferred embodiment, catalysts are used in the process according to the invention, which are represented by the following general formula:
A a BbFecBicHeM°12Ox worin A a B b Fe c Bi c H e M ° 12 O x where
A ein Alkalimetall, vorzugsweise K, Rb, Cs oder Gemische hiervon,A is an alkali metal, preferably K, Rb, Cs or mixtures thereof,
B Co, Ni oder Gemische hiervon undB Co, Ni or mixtures thereof and
M die gleiche Bedeutung wie vorstehend angegeben hat und 0,03 = a = 0,5, 0,1 = b = 20, 0,1 = c έ 20, 0,1 .£ d £ 20 und 0,1 = e= 6 ist.M has the same meaning as given above and 0.03 = a = 0.5, 0.1 = b = 20, 0.1 = c έ 20, 0.1. £ d £ 20 and 0.1 = e = 6 is.
.Diese Katalysatoren sind bevorzugt frei von In, Ga, La und Al.These catalysts are preferably free of In, Ga, La and Al.
Ganz besonders bevorzugt sind diejenigen Katalysatoren der vorstehenden allgemeinen Beschreibungen, worin M ausgewählt ist ' aus der Gruppe Cr +W, Ge + W, Cr + P, Ge + P, Cu + W, Cu + Sn, Mn + Cr, Sn + Mn, Mn + Ge, Pb, B, Sn und Mg + Sn.Very particular preference is given to those catalysts of the above general descriptions in which M is selected from the group consisting of Cr + W, Ge + W, Cr + P, Ge + P, Cu + W, Cu + Sn, Mn + Cr, Sn + Mn , Mn + Ge, Pb, B, Sn and Mg + Sn.
In den vorstehenden allgemeinen Formeln, in denen M eine Kombination von zwei oder drei bestimmten Elementen ist, wie es in den Absätzen (1) und (3) angegeben ist, beträgt die Mindestmenge jedes Elements in der Kombination 1, vorzugsweise 5 Atomprozent auf der Grundlage der Gesamtzahl Atome in dem System.In the above general formulas, in which M is a combination of two or three specific elements, as indicated in paragraphs (1) and (3), the minimum amount of each element in the combination is 1, preferably 5 atomic% on the basis the total number of atoms in the system.
-.5- 20 6 8 95-5- 20 6 8 95
Verfahren zur Oxydation von Propylen und/oder Isobutylen unter Bildung der entsprechenden ungesättigten Aldehyde und Säuren sind dem Fachmann bekannt. Allgemein gesagt wird ein Gemisch aus dem Olefin und molekularem Sauerstoff, gegebenenfalls in Anwesenheit von Wasserdampf oder einem anderen Verdünnungsmittel, mit einem Katalysator bei einer erhöhten Temperatur im Bereich von etwa 200 bis etwa 6000C während einer Kontaktzeit in Berührung gebracht, die genügt, um ds.s Olefin in den gewünschten Aldehyd und/oder die gewünschte Säure zu überführen. Im allgemeinen enthalten die Umsetzungsprodukte dieser Reaktion einen sehr großen Anteil an Aldehyd und einen geringeren Anteil an der ungesättigten Säure als Nebenprodukt. Die Kontaktzeit kann in weiten Grenzen von wenigen Sekunden bis zehn oder zwanzig Sekunden oder mehr schwanken. Die Reaktion kann unter atmosphärischem, überätinosphärischem oder unteratmosphärischem Druck durchgeführt werden, wobei die Anwendung von überatmosphärischem Druck in großtechnischem Maßstab im allgemeinen angewandt wird. ·Processes for the oxidation of propylene and / or isobutylene to form the corresponding unsaturated aldehydes and acids are known to the person skilled in the art. Generally speaking, a mixture of the olefin and molecular oxygen, optionally in the presence of steam or other diluent, is contacted with a catalyst at an elevated temperature in the range of about 200 to about 600 ° C for a contact time sufficient to ds.s Olefin in the desired aldehyde and / or the desired acid to convert. In general, the reaction products of this reaction contain a very large proportion of aldehyde and a minor proportion of the unsaturated acid as a by-product. The contact time can vary within wide limits from a few seconds to ten or twenty seconds or more. The reaction may be conducted under atmospheric, supra-atmospheric or subatmospheric pressure, with the use of superatmospheric pressure being generally employed on an industrial scale. ·
Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der eingesetzte besondere Katalysator. Als Katalysator kann jedes der durch die vorstehenden Formeln zusammensetzungsmäßig charakterisierten Produkte verwendet werden. . evorzugt sind solche Katalysatoren dieser allgemeinen Definiton, die Kalium, Rubidium, Caesium oder Gemische hiervon oder . solche, die Kobalt oder. Nickel oder Gemische hiervon enthalten. Ganz besonders bevorzugt sind dabei solche Katalysatoren, die Kalium, Rubidium, Caesium oder Gemische hiervon sowie ebenfalls Nickel oder Kobalt oder Gemische hiervon enthalten.An essential aspect of the present invention is the particular catalyst used. As the catalyst, any of the products compositionally characterized by the above formulas may be used. , Preference is given to catalysts of this general definition which comprise potassium, rubidium, cesium or mixtures thereof or. those that cobalt or. Nickel or mixtures thereof. Very particular preference is given to those catalysts which contain potassium, rubidium, cesium or mixtures thereof and also nickel or cobalt or mixtures thereof.
Die erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren können nach jeder der dem Fachmann bekannten Methoden hergestellt werden. Verfahren zur Herstellung analoger Katalysatoren sind im Detail in den vorstehend im Abschnitt "Charakteristik der bekannten technischen Lösungen" erwähnten Patentschriften beschrieben.The catalysts used according to the invention can be prepared by any of the methods known to those skilled in the art. Methods for preparing analogous catalysts are described in detail in the patents mentioned above in the section "Characteristics of the known technical solutions".
Die erfindungsgemäßen Kateilysatoren werden am bequemsten dadurch hergestellt, daß lösliche Salze der Elemente gemeinsam zur Ausfällung gebracht werden, obwohl andere übliche Methoden. angewandt werden können. Weitere Einzelheiten über die Herstellung der Katalysatoren öind in den nachfolgenden Aueführungsbeispielen angegeben.The inventive catalysts are most conveniently prepared by co-precipitation of soluble salts of the elements, although other common methods. can be applied. Further details about the preparation of the catalysts are given in the following examples.
Die,- erfindungsgemäß1 verwendeten Katalysatoren- können ohne Trägermittel oder auf einem geeigneten Trägermittel niedergeschlagen eingesetzt werden. Geeignete Trägermittel sind z. B. Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Alunduin, Titanoxid, Zirkonoxid, Siliciumcarbid und dergleichen. Die Katalysatoren können in den verschiedensten physikalischen Formen eingesetzt werden. Beispiel 'für eine Form, die zur Ausführung des erfindungsgcmMßen •Verfahrens geeignet ist, is,t die Anordnung in ,einem Festbett. -Der Katalysator kr.nn jedoch auch in Fließbettform eingesetzt werden.The - Catalytic used according to the invention 1 may be used crushed without a carrier or on a suitable carrier. Suitable carriers are for. Silica, alumina, alunduin, titania, zirconia, silicon carbide and the like. The catalysts can be used in a wide variety of physical forms. An example of a mold suitable for carrying out the method according to the invention is the arrangement in a fixed bed. However, the catalyst can also be used in fluidized form.
Wie vorstehend angedeutet, ist das bemerkenswerteste 'Ergebnis gemäß der vorliegenden Erfindung darin zu sehen, daß der eingesetzte Katalysator eine beträchtlich verbesserte Redoxstabilität besitzt. In.einer großtechnischen Fabrikationsanlage zur Herstellung ungesättigter Aldehyde und Säuren aus Propylen und Isobutylen können Abweichungen'unvermeidbar eintreten. Ändert sich die Menge des molekularen Sauerstoffs relativ zu der Menge des mit dem Katalysator in Berührung stehenden Olefins pro Zeiteinheit wesentlich unter den gewünschten Wert, kann ein bemerkenswerter Abfall der katalytischer). Aktivität des Katalysators eintreten. Entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigen die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatoren eine stark verminderte Neigung, ihre katalytisch^ Aktivität zu verlieren, wenn sie ungünstigen Reaktionsbedingungen unterworfen werden. Vom großtechnischen Standpunkt hat daher das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Katalysatoren ganz wesentliche Vorteile im Vergleich zu den derzeitAs indicated above, the most notable result of the present invention is that the catalyst employed has significantly improved redox stability. In.a large-scale manufacturing plant for the production of unsaturated aldehydes and acids from propylene and isobutylene deviations inevitable occur. If the amount of molecular oxygen relative to the amount of olefin in contact with the catalyst per unit time is significantly below the desired value, a notable drop in catalytic efficiency can be observed). Activity of the catalyst occur. According to the present invention, the catalysts used in the invention show a greatly reduced tendency to lose their catalytic activity when subjected to unfavorable reaction conditions. From the industrial point of view, therefore, the process according to the invention using the catalysts described above has very significant advantages compared to the present
großtechnisch angewandten Verfahren.' Aus führungsbe i sp i el eLarge-scale applied method. ' Execution i e e
Die folgenden AusfUhrungsbeispiele dienen zur detaillierten Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The following exemplary embodiments serve for a detailed explanation of the method according to the invention.
Verschiedene erfindungsgemäße Festbett-Katalysätoren, die 20?& SiOp enthalten, wurden wie nachfolgend beschrieben hergestellt. Weiterhin wurde eine Anzahl von Katalysatoren zu Vergleichszwecken hergestellt, die nicht von der vorliegenden Erfindung umfaßt sind.Various fixed bed catalysts of the present invention containing 20% & SiO 2 were prepared as described below. Furthermore, a number of catalysts were prepared for comparison purposes which are not covered by the present invention.
Vorbekannter Katalysator A: 80% Kn ,,Ni0 ,-Co,, ,-Fe^Bi-P0,5Mo120x + 20% si02 Previously known catalyst A: 80% K n ,, Ni 0, -CO ,, Fe ^ bi- P 0.5 Mo 12 x 0 + 20% Si0 2
Eine wäßrige Aufschlämmung (als Lösung A bezeichnet) wurde hergestellt, die 37,00 g (NH^gMc^O^.4H2O, 8,56 g einer wäßrigen Phosphorsäurelösung enthaltend 0,10 g H-JPC^/ml, 38 ml Wasser und 25,43 g eines 40%igen Siliciumdioxid-Sols enthält. Getrennt hiervon wurde eine wäßrige Lösung (als Lösung B bezeichnet) hergestellt, die 21,17 g Fe(NOj)3,9H2O, 8,47 g Bi(NOj)3.5H2O, 12,7 g·Ni(NOj)2.6H2O, 22,87 g CO(NOj)2.6H2O und 1,75 ml einer wäßrigen Lösung enthaltend 0,10 g ΚΝΟ-,/ml enthält. Die Lösung A wurde anfänglich auf 45 bis 550C erhitzt und die Lösung B wurde sodann tropfenweise zur Lösung A unter Rühren zugegeben. Während der Zugabe der Lösung B wurde die Temperatur des Gemisches gesteigert, so daß sie am Ende der Zugabe der Lösung B 75 bis 800C erreichte. Das Rühren 'würde fortgesetzt und die Temperatur des Gemisches zwischen etwa 80 und 850C solange gehalten, bis eine genügende Menge Wasser verdampft warf so daß eine dicke Paste erhalten wurde.An aqueous slurry (designated solution A) was prepared containing 37.00 g (NH.sub.2 g Mc.sub.12 ) O.sub.4H.sub.2 O, 8.56 g of an aqueous phosphoric acid solution containing 0.10 g H-JPC.sub.i / ml, 38 ml Separately, an aqueous solution (designated solution B) containing 21.17 g of Fe (NOj) 3 , 9H 2 O, 8.47 g of Bi (m.p. NOj) 3 .5H 2 O, 12.7 g. Ni (NOj) 2 .6H 2 O, 22.87 g of CO (NO 2 ) 6 .6H 2 O and 1.75 ml of an aqueous solution containing 0.10 g of ΚΝΟ - contains / ml solution A was initially heated to 45 to 55 0 C and the solution B was then added dropwise to solution A with stirring during the addition of solution B, the temperature of the mixture was increased so that they end at the.. the addition of solution B 75 to 80 0 C reached. stirring 'was continued and maintained the temperature of the mixture between about 80 and 85 0 C, until a sufficient amount of water had evaporated so that a thick paste f was obtained.
-e - 20 6 8 95-e - 20 6 8 95
Die dicke Paste wurde in einen Ofen bei 12O°C gegeben und eirwa 2 1/2 Stunden auf diese Temperatur erhitzt, wobei die Paste jede halbe Stunde umgerührt wurde. Das Erhitzen wurde sodann fortgesetzt, bis die Paste eingetrocknet war. Die trockene Paste wurde sodann in Luft 3 Stunden auf 2900C und 3 Stunden auf 4200C erhitzt. Die erhitzte Paste wurde sodann zusätzlich in Luft 16 Stunden auf 55O°C erhitzt, wodurch der angegebene Katalysator erhalten wurde.The thick paste was placed in an oven at 12O ° C and heated to this temperature for 2 1/2 hours, stirring the paste every half hour. The heating was then continued until the paste had dried. The dry paste was then heated in air at 290 0 C for 3 hours and at 420 0 C for 3 hours. The heated paste was then additionally heated in air at 55 ° C for 16 hours to give the indicated catalyst.
Vergleichskatalysator B: 80% Kn ^Ni0 cCo,, ,-Fe-Bi-W0 5Mo120χ +20^ SiO2 l·Comparative Catalyst B: 80% K n ^ Ni 0 cCo ,, -Fe-Bi-W 0 5Mo 12 0 χ + 20 ^ SiO 2 l ·
Die vorstehend in Verbindung mit der Herstellung des Vergleichskatalysators A beschriebene Verfahrensweise wurde mit der Ausnahme wiederholt,· daß eine geeignete Menge (NH^ )gW„ gegen das HJPO^ in Lösung A ersetzt wurde.The procedure described above in connection with the preparation of Comparative Catalyst A was repeated with the exception that a suitable amount of (NH 2) wV "was replaced by the H 2 PO 4 in Solution A.
Erfindungsgemäße Katalysatoren 1 bis 21 Die Katalysatoren haben die allgemeine Formel:Catalysts 1 to 21 according to the invention The catalysts have the general formula:
L Cr, Ge, Mn oder Cu,L is Cr, Ge, Mn or Cu,
Z W, Sb, P, Sn, Cr, Ce, Pb, Ge oder B und q 2 oder 3,Z is W, Sb, P, Sn, Cr, Ce, Pb, Ge or B and q is 2 or 3,
r 0 oder 1 undr is 0 or 1 and
q + r 3 ist, undq + r is 3, and
wurden in der gleichen Weise wie der Vergleichskatalysator A beschrieben hergestellt. Diese Katalysatoren, die aus einem Grundkatalysator Kn .,Ni0 c-Co. ,-BiMc1 ,-,Ο und einem Promotorsystem FeaLrZQ ,-bestehen, sind in der nachfolgenden Tabelle I v/iedergegeben. In dieser Tabelle sind nur die Promotorelemente aufgeführt, wobei der Katalysator natürlich insgesamt aus denwere prepared in the same manner as Comparative Catalyst A. These catalysts, which consist of a base catalyst K n ., Ni 0 c-Co. , -BiMc 1 , -, Ο and a promoter system Fe a L r ZQ, are given in Table I below. In this table, only the promoter elements are listed, wherein the catalyst of course from the total
-9- 206 895-9- 206 895
angegebenen Promotorelementen zuzüglich zum Grundkatalysator bestehen. . *consist of specified promoter elements plus the base catalyst. , *
Oxydation von Propylen in Acrolein und AcrylsäureOxidation of propylene in acrolein and acrylic acid
Zur Erläuterung der ausgezeichneten Redoxstabilität der erfindungsgemäßen Katalysatoren bei ihrem Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren wurde jeder der in Tabelle I angegebenen Katalysator einem Redoxtest in der folgenden Weise unterworfen. 5 ecm eines jeden der vorstehend beschriebenen Katalysatoren wurde in einen Festbettreaktor gegeben. Die Temperatur des Katalysators im Reaktor wurde auf einen vorbestimmten Wert gesteigert und ein Ausgangsgemisch aus Propylen:Sauerstoff (in Form von Luft):Wasser im Verhältnis 1:2,3:4- wurde in den Reaktor mit einer solchen Geschwindigkeit eingeleitet, daß die scheinbare Kontaktzeit 3 Sekunden betrug und das WWH etwa 0,07. Nachdem die Reaktion einmal eingesetzt hatte, wurde eine Probe des Reaktionsproduktes gewonnen und auf Acrolein und Acrylsäure analysiert, so daß die katalytische Aktivität des Katalysators zu Anfang der Verwendung bestimmt werden konnte. Danach wurde das Verhältnis der Bestandteile im Ausgangsgemisch wie oben angedeutet auf 1:0,7:4 geändert und die Temperatur des Katalysators auf 4000C gesteigert. Dieses Ausgangsgemisch mit geringem Sauerstoffgehalt wurde dem Reaktor unter diesen Bedingungen zwei Stunden zugeführt. Sodann wurde der Katalysator erneut dadurch oxydiert, daß ein Gemisch aus Sauerstoff (in Form von Luft):Wasserdampf im Verhältnis von 2,3:4 dem Katalysator bei der in Tabelle I angegebenen Reaktionstemperatur 1 Stunde zugeführt wurde. Hiernach wurde die Propylenzufuhr bis zu seinem anfänglichen Wert wieder aufgenommen und eine Probe Reaktionsprodukt entnommen, nachdem die Reaktion einen kontinuierlichen Zustand erreicht hatte.To illustrate the excellent redox stability of the catalysts of the invention when used in the process of this invention, each of the catalysts shown in Table I was subjected to a redox test in the following manner. 5 ecm of each of the catalysts described above was placed in a fixed bed reactor. The temperature of the catalyst in the reactor was increased to a predetermined value and a starting mixture of propylene: oxygen (in the form of air): water in a ratio of 1: 2.3: 4 was introduced into the reactor at such a rate that the apparent Contact time was 3 seconds and the WWH about 0.07. Once the reaction had begun, a sample of the reaction product was recovered and analyzed for acrolein and acrylic acid so that the catalytic activity of the catalyst could be determined at the beginning of use. Thereafter, the ratio of the ingredients in the starting mixture as indicated above was changed to 1: 0.7: 4 and the temperature of the catalyst was increased to 400 0 C. This low oxygen content feed mixture was fed to the reactor under these conditions for two hours. The catalyst was then oxidized again by feeding a mixture of oxygen (in the form of air): water vapor in the ratio of 2.3: 4 to the catalyst at the reaction temperature indicated in Table I for 1 hour. After this, the propylene feed was resumed to its initial value and a sample of reaction product was taken after the reaction reached a continuous state.
Die Resultate dieser Versuche sind in der folgenden Tabelle I wiedergegeben. In dieser Tabelle sind die folgenden Definitionen verwendet:The results of these experiments are shown in the following Table I. The following definitions are used in this table:
- 1°- 20 6 895- 1 ° - 20 6 895
% Umwandlung bei ein- _ Mole umgese^tzi^es^Propylen maligem Durchgang ~ Mole zugei^hrte^PröpyTeli % Conversion with one mole conversion of propylene by one mole of mole added to the prepartyl
% Selektivität = Mole. gebildetes.Reaktionsprodukt 1Q0 % Selectivity = moles. formed reaction product 1Q0
je belektlvitat = Mole umgesetztes Propylen x Ίυυ each belektlvitat = mole converted propylene x Ίυυ
Aktivität ' . β 1/2 "^(Umwandlung bei einmaligem Durch»' . gang in ACR + AA) + (Selektivität inActivity '. β 1/2 "^ (conversion with a single conversion into ACR + AA) + (selectivity in
ACR +. AA) } ACR +. AA) }
In Tabelle I bedeutet ACR Acrolein und AA Acrylsäure. Die wie oben definiert angegebene Aktivität ist ein Maß für die Katalysatoraktivität eines Katalysators, indem diese Zahl eine Funktion sowohl von der Selektivität als auch der Umwandlung bei einmaligem Durchgang darstellt. .In Table I, ACR means acrolein and AA acrylic acid. The activity as defined above is a measure of the catalyst activity of a catalyst, this figure being a function of both selectivity and single pass conversion. ,
Alle Katalysatoren sind auf 20% SiO2 als Träger aufgetragen, sofern nicht anders angegebenAll catalysts are supported on 20% SiO 2 as carrier unless otherwise stated
Beispiel Katalysator-PromoterExample catalyst promoter
Reaktions- Umwandlung bei Selek- Aktivität am % Abtemp.( C) einmaligem Durchgang tivität Anfang Ende fall ACR AA ACR+AA ACR+AAReaction conversion at Selec activity at % temp. (C) one-time passivity beginning end of fall ACR AA ACR + AA ACR + AA
% Verbesserung gegenüber Vergleichskatalysator % Improvement over comparative catalyst
(1) Vergleichskatalysatoren(1) Comparative Catalysts
A AA A
(2)erfindungsgemäß verwendete verbesserte Redox-Kataly-. satoren(2) Improved redox catalyst used in the invention. capacitors
(A) Doppelt substituiert(A) Double substituted
350 80,0 9,5 89,5 350 79,0 9,4 88,4 350 80,3 8,9 89,2350 80.0 9.5 89.5 350 79.0 9.4 88.4 350 80.3 8.9 89.2
1 2 3 4 5 6 7 .81 2 3 4 5 6 7 .8
Fe2CrW0.5 Fe 2 CrW 0.5
Fe2C£?0.5 Fe 2 C £? 0.5
, 7 20.0 19,0, 7 20.0 19.0
+ 8,7+ 8,7
ACR = Acrolein AA = AcrylsäureACR = acrolein AA = acrylic acid
: ' ' Tabelle I · . ; . . Alle Katalysatoren sind auf 20% SiO? als Ti'äger aufgetragen, sofern nicht anders angegeben: '' Table I ·. ; , , All catalysts are on 20% SiO ? applied as Ti'äger, unless otherwise stated
Beispiel Katalysator- Reaktions- Umwandlung bei Selek- Aktivität am % AbPromoter temp.( C) einmaligem Durchgang tivität Anfang Ende fallExample Catalyst Reaction Conversion at Selec Activity at % Abpromoter temp. (C) one-time passivity at the beginning of the end
ACR AA ACR+AA ACR-i-AAACR AA ACR + AA ACR-i-AA
% Verbessern: gegenüber Vergleichskatalysator % Improve: compared to Comparative Catalyst
10 11 1210 11 12
Fe2CrW0,5 Fe 2 CrW 0.5
(B) Einfach substituiert(B) Simply substituted
13 14 15 16 17 18 1913 14 15 16 17 18 19
Fc3Cr0,5 Fe3Sb0,5 Fe3Ce0,5 Fc 3 Cr 0.5 Fe 3 Sb 0.5 Fe 3 Ce 0.5
Fe3Ge0;5 Fe3EO,5 Fe 3 Ge 0 ; 5 Fe 3 E O, 5
(C) Mg-enthaltende Systeme 20 21 (C) Mg-Containing Systems 20 21
93,3 93.193.3 93.1
92,5 92;892.5 92 ; 8th
92,792.7
8SjO8SjO
89,1 92,3 90.989.1 92.3 90.9
95;695 ; 6
91,1 95;691.1 95 ; 6
88 87 87 85 91 91 9388 87 87 85 91 91 93
soso
80 81 8180 81 81
7979
80 77 74 78 79 7580 77 74 78 79 75
86 8386 83
-10,1 -10,1 -12,0-10.1 -10.1 -12.0
-11,0-11.0
-10,2 - 8,0 -11,5 -12,9 -14,3 -13.2 -19/4-10.2 - 8.0 -11.5 -12.9 -14.3 -13.2 -19 / 4
+ 2,4 + .1,2+ 2.4 + .1,2
+15,9 +17,4 +17,4+15.9 +17.4 +17.4
+14,5+14.5
+15,9 +11,6+15.9 +11.6
+13,1 +14,5 + 8,7+13.1 +14.5 + 8.7
+24,6+24.6
+2Oj+ 2Oj
206 895206 895
Aus den vorstehenden Daten ist ersichtlich, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Katalysatoren im Vergleich zu den Vergleichskatalysatoren einen viel geringeren Abfall in der Aktivität (und bei einigen Katalysatoren sogar einen Anstieg der Aktivität) zeigen. Dies bedeutet, daß die erfindungsgemäßen Katalysatoren bei ihrem Einsatz in dem erfindungsgemäßen Verfahren im Vergleich mit üblichen Katalysatoren eine bei weitem größere Redoxstabilität auf v/eisen, wenn sie'ungünstigen Reaktionsbedingungen unterworfen werden.From the above data, it can be seen that the catalysts used in the process according to the invention show a much lower decrease in activity (and in some catalysts even an increase in activity) compared to the comparative catalysts. This means that the catalysts of the invention, when used in the process according to the invention in comparison with conventional catalysts by far greater redox stability to v / iron when sie'un unfavorable reaction conditions are subjected.
Obwohl nur einige wenige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den vorstehenden Beispielen erläutert sind, ist es offensichtlich, daß viele Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Alle solche Abänderungen werden von der· vorliegenden Erfindung umfaßt.Although only a few embodiments of the present invention are illustrated in the foregoing examples, it will be apparent that many modifications can be made without departing from the scope of the present invention. All such modifications are included in the present invention.
Claims (18)
χ die Zahl der Sauerstoffatome ist, die zur Absättigung der freien Valenzen der anderen anwesenden Elemente0.01β. e = 12, and
χ the number of oxygen atoms is sufficient to saturate the free valences of the other elements present
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