DD151878A5 - SUPPLY CATALYST OF SILVER - Google Patents
SUPPLY CATALYST OF SILVER Download PDFInfo
- Publication number
- DD151878A5 DD151878A5 DD80219762A DD21976280A DD151878A5 DD 151878 A5 DD151878 A5 DD 151878A5 DD 80219762 A DD80219762 A DD 80219762A DD 21976280 A DD21976280 A DD 21976280A DD 151878 A5 DD151878 A5 DD 151878A5
- Authority
- DD
- German Democratic Republic
- Prior art keywords
- silver
- catalyst
- cesium
- potassium
- item
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 332
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 207
- 239000004332 silver Substances 0.000 title claims abstract description 201
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 203
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 150
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims abstract description 142
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 139
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims abstract description 101
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 95
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 74
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 48
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 40
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 20
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 175
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 171
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 42
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 24
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 22
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 18
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 18
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 15
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical group CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N sodium;9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound [Na+].C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims description 8
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 7
- 150000001412 amines Chemical group 0.000 claims description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims 1
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 claims 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 19
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 abstract 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 abstract 1
- 239000010956 nickel silver Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 105
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 72
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 35
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 description 27
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 25
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 20
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- -1 potassium Rubidiumverbindungen Chemical class 0.000 description 13
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 9
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 7
- 239000011885 synergistic combination Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- VFWRGKJLLYDFBY-UHFFFAOYSA-N silver;hydrate Chemical compound O.[Ag].[Ag] VFWRGKJLLYDFBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MFGOFGRYDNHJTA-UHFFFAOYSA-N 2-amino-1-(2-fluorophenyl)ethanol Chemical compound NCC(O)C1=CC=CC=C1F MFGOFGRYDNHJTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QZRLETONGKUVFA-UHFFFAOYSA-N [K].[Cs] Chemical compound [K].[Cs] QZRLETONGKUVFA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 5
- HUCVOHYBFXVBRW-UHFFFAOYSA-M caesium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Cs+] HUCVOHYBFXVBRW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 4
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000008045 alkali metal halides Chemical class 0.000 description 4
- 230000003042 antagnostic effect Effects 0.000 description 4
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- GEVPUGOOGXGPIO-UHFFFAOYSA-N oxalic acid;dihydrate Chemical compound O.O.OC(=O)C(O)=O GEVPUGOOGXGPIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M potassium hydrogencarbonate Chemical compound [K+].OC([O-])=O TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WMONZZDVKGUCLB-UHFFFAOYSA-N [K].[Ag].[Cs] Chemical compound [K].[Ag].[Cs] WMONZZDVKGUCLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 3
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide Substances OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 3
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 2
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M potassium chlorate Chemical compound [K+].[O-]Cl(=O)=O VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N silver oxide Chemical compound [O-2].[Ag+].[Ag+] NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LMEWRZSPCQHBOB-UHFFFAOYSA-M silver;2-hydroxypropanoate Chemical compound [Ag+].CC(O)C([O-])=O LMEWRZSPCQHBOB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 230000009044 synergistic interaction Effects 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 2,2,2-tetramine Chemical compound NCCNCCNCCN VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXVCDCGTJGNMKM-UHFFFAOYSA-L C(C=1C(C(=O)[O-])=CC=CC1)(=O)[O-].[Ag+2] Chemical compound C(C=1C(C(=O)[O-])=CC=CC1)(=O)[O-].[Ag+2] AXVCDCGTJGNMKM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000016938 Catalase Human genes 0.000 description 1
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N Proline Natural products OC(=O)C1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 1
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DEIXUHUDJYPRSP-UHFFFAOYSA-N [Ag].[Cs] Chemical compound [Ag].[Cs] DEIXUHUDJYPRSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JJFHSTASBVENMB-UHFFFAOYSA-N [Li].[Cs] Chemical compound [Li].[Cs] JJFHSTASBVENMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAWNVSNJFDIJRM-UHFFFAOYSA-N [Rb].[Cs] Chemical compound [Rb].[Cs] FAWNVSNJFDIJRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000003679 aging effect Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910000573 alkali metal alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- LHIJANUOQQMGNT-UHFFFAOYSA-N aminoethylethanolamine Chemical compound NCCNCCO LHIJANUOQQMGNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SOIFLUNRINLCBN-UHFFFAOYSA-N ammonium thiocyanate Chemical compound [NH4+].[S-]C#N SOIFLUNRINLCBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M caesium chloride Chemical compound [Cl-].[Cs+] AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FLJPGEWQYJVDPF-UHFFFAOYSA-L caesium sulfate Chemical class [Cs+].[Cs+].[O-]S([O-])(=O)=O FLJPGEWQYJVDPF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- FZFYOUJTOSBFPQ-UHFFFAOYSA-M dipotassium;hydroxide Chemical compound [OH-].[K+].[K+] FZFYOUJTOSBFPQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NTGONJLAOZZDJO-UHFFFAOYSA-M disodium;hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+].[Na+] NTGONJLAOZZDJO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052730 francium Inorganic materials 0.000 description 1
- KLMCZVJOEAUDNE-UHFFFAOYSA-N francium atom Chemical compound [Fr] KLMCZVJOEAUDNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 210000002837 heart atrium Anatomy 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910001502 inorganic halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000002459 porosimetry Methods 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N potassium monoxide Inorganic materials [K]O[K] NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 239000000651 prodrug Substances 0.000 description 1
- 229940002612 prodrug Drugs 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003378 silver Chemical class 0.000 description 1
- CQLFBEKRDQMJLZ-UHFFFAOYSA-M silver acetate Chemical compound [Ag+].CC([O-])=O CQLFBEKRDQMJLZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229940071536 silver acetate Drugs 0.000 description 1
- 229940071575 silver citrate Drugs 0.000 description 1
- 229940100890 silver compound Drugs 0.000 description 1
- 150000003379 silver compounds Chemical class 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- XNGYKPINNDWGGF-UHFFFAOYSA-L silver oxalate Chemical compound [Ag+].[Ag+].[O-]C(=O)C([O-])=O XNGYKPINNDWGGF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- JKOCEVIXVMBKJA-UHFFFAOYSA-M silver;butanoate Chemical compound [Ag+].CCCC([O-])=O JKOCEVIXVMBKJA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- CYLMOXYXYHNGHZ-UHFFFAOYSA-M silver;propanoate Chemical compound [Ag+].CCC([O-])=O CYLMOXYXYHNGHZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- QUTYHQJYVDNJJA-UHFFFAOYSA-K trisilver;2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylate Chemical compound [Ag+].[Ag+].[Ag+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O QUTYHQJYVDNJJA-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D301/00—Preparation of oxiranes
- C07D301/02—Synthesis of the oxirane ring
- C07D301/03—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
- C07D301/04—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen
- C07D301/08—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen in the gaseous phase
- C07D301/10—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen in the gaseous phase with catalysts containing silver or gold
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/66—Silver or gold
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Silbertraegerkatalysator fuer die Herstellung von Ethylenoxid sowie auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Katalysatoren und ein Verfahren zur Gewinnung von Ethylenoxid mit solchen Katalysatoren. Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens, mit dem ein synergistischer Effekt bezueglich der Ethylenoxidselektivitaet erreicht und der Wirkungsgrad des Verfahrens verbessert wird. Erfindungsgemaess enthaelt der neue Silbertraegerkatalysator eine Kombination aus (a) Zaesium und (b) wenigstens einen anderen Alkalimetall unter Auswahl aus der Gruppe, bestehend aus Lithium, Natrium, Kalium und Rubidium. Diese Kombination umfasst (a) und (b) in solchen Mengenanteilen in bezug auf die Menge des Silbers darin, die ausreichen, um den Wirkungsgrad der Herstellung von Ethylenoxid auf einen Wert zu vergroessern, die ueber den Wirkungsgraden liegt, die im Rahmen der allgemeinen Arbeitsbedingungen mit Hilfe der bekannten Katalysatoren erhalten werden, die entweder nur die betreffende Menge von (a) oder nur die betreffende Menge von (b) enthalten.The present invention relates to a silver cross-linking catalyst for the production of ethylene oxide and to a process for the preparation of such catalysts and a process for the recovery of ethylene oxide with such catalysts. The object of the invention is to provide an improved process which achieves a synergistic effect on the ethylene oxide selectivity and improves the efficiency of the process. According to the invention, the new silver cross-linker catalyst contains a combination of (a) zesium and (b) at least one other alkali metal selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium and rubidium. This combination comprises (a) and (b) in such proportions with respect to the amount of silver therein that is sufficient to increase the efficiency of production of ethylene oxide to a level greater than the efficiencies associated with general working conditions are obtained with the aid of the known catalysts containing either only the relevant amount of (a) or only the relevant amount of (b).
Description
Berlin, 8. 10. 1980 AP B 07 J / 219 57 155 18Berlin, October 8, 1980 AP B 07 J / 219 57 155 18
2 1 9 7 62 --ί- .2 1 9 7 62 --ί-.
Trägerkatalysator aus SilberSupported catalyst made of silver
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft Silberkatalysatoren» ihre Herstellung und ihre Verwendung bei der Fabrikation von Ethylenoxid«The present invention relates to silver catalysts "their preparation and their use in the production of ethylene oxide"
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Die Herstellung von Ethylenoxid durch die Umsetzung von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen mit Ethylen in Gegenwart eines Silberkatalysators stellt ein altes und sehr gut entwickeltes Verfahren dar* Beispielsweise beschreibt die US-PS 2 040 782 vom 12« Mai 1936 die Herstellung von Ethylenoxid durch die Umsetzung von Sauerstoff mit Ethylen in Gegenwart von Silberkatalysatoren, die eine Klasse der Metallaktivatoren enthalten* Bei der unveränderten Keuausgabe der US-PS 20 370 vom 18. Mai·. 1937 beschreibt Leforte, daß die Bildung von Olefinoxiden bewirkt v/erden kä¥ms indem die Olefine dazu gebracht werden, sich direkt mit molekularem Sauerstoff in Gegenwart eines Silberkatalysators zu vereinigen. Von diesem Zeit-» punkt an hat die frühere Technik ihre Bemühungen darauf konzentrierts, den Y/irkungsgrad des Katalysators bei der Fabrikation von Ethylenoxid zu verbessern* .The preparation of ethylene oxide by the reaction of oxygen or oxygen-containing gases with ethylene in the presence of a silver catalyst is an old and very well developed process. For example, U.S. Patent No. 2,040,782, issued May 12, 1936, describes the production of ethylene oxide by the reaction of Oxygen with Ethylene in the Presence of Silver Catalysts Containing a Class of Metal Activators * In the unaltered Keu edition of US Pat. No. 20,370 issued May 18. 1937 describes Leforte that the formation of olefin oxides causes v / ground ka ¥ m s by the olefins are caused to combine directly with molecular oxygen in the presence of a silver catalyst. From this point on, the earlier technology has focused its efforts on improving the efficiency of the catalyst in the production of ethylene oxide *.
Bei der Charakterisierung der vorliegenden Erfindung werden die Ausdrücke "Umwandlung", "Selektivität" und "Ausbeute" so benutzt, wie sie in der US-PS 3 420 784 vom 7» Januar 1969 in der Spalte 3 in den Zeilen 24 - 35 einschließlich definiert sind« Diese Definition der "Selektivität" stimmt mit derjenigen überein? wie sie in derIn the characterization of the present invention, the terms "conversion", "selectivity" and "yield" are used as defined in U.S. Patent No. 3,420,784 of January 7, 1969 at column 3 in lines 24-35 inclusive are «This definition of" selectivity "agrees with that ? as they are in the
8e 10. 19808th 10th 1980
AP B 01 J/219AP B 01 J / 219
1976219762
US-PS 2 766 261 in Spalte 6 in den Zeilen 5-22 sowie in dem US-PS 3 144 916 in den Zeilen 58 - 61 beschrieben ist. Die Definitionen für "Ausbeute" und "Umwandlung" weisen auf diesem Gebiet der Technik unterschiedliche Bedeutungen auf und sind nicht gemäß der Definition zu benutzen, zum Beispiel in der weiter oben erwähnten US-PS 2 766 261« Die Aus·» drücke "Wirkungsgrad" und "Selektivität", wie sie in der vorliegenden Beschreibung und in den Punkten des Erfindungsanspruches verwendet v/erden, werden als synonym aufgefaßt.U.S. Patent No. 2,766,261 is described in column 6 at lines 5-22 and in U.S. Patent 3,144,916 at lines 58-61. The definitions of "yield" and "conversion" have different meanings in this field of technology and are not to be used according to the definition, for example in the above-mentioned US Pat. No. 2,766,261 "The Outputs" Efficiency " and "selectivity" as used in the present specification and points of the claim of the invention are considered synonymous.
Seit ihrem Anfangs stadium der Entwicklung haben die Silberkatalysatoren, von denen bei der Herstellung von Ethylenoxid Gebrauch gemacht wird, signifikante Änderungen erfahren. Wie auf diesem Gebiet der Technik berichtet wird, wurden die Silberteilchen zunächst auf Trägematerialien aufgebracht, wobei wenig Aufmerksamkeit den Trägereigenschaften, wie etwa der wirksamen Oberfläche, dem Porenvolumen und der chemischen Reaktionsträgheit, geschenkt wurde. Im Rahmen der weiteren Entwicklungen auf diesem Gebiet der Technik gelangte man zu speziellen Technologien in bezug auf die Trägersub-» stanzen oder Trägermaterialien, die das Silber enthielten, v/obei größere Wirksamkeiten für die Umsetzung des Ethylens mit Sauerstoff zur Herstellung von Ethylenoxid erzielt wurden* Heutzutage entsprechen die meisten Trägersubstanzen für die Silberkatalysatoren homogenen, aus einzelnen Feststoffteilchen bestehenden Materialien^ die in das Innere eines Umsetzers eingebracht werden können, wobei die Möglichkeit besteht, daß die Reaktionsgase und die gasförmigen Produkte der Reaktion in diese homogenen Peststoffteilchen eindringen und sich um diese Teilchen herumbewegen können, um durch den Umsetzer hindurchzulaufen und wiedergewonnen zu werden«. Die Gestalt der Trägersubstanz stellt einen veränderlichen Paktor dar, und die ausgewählte besondere Gestalt ist für den verwendeten Umsetzer, für die geforderte Gasströmung undSince their initial stage of development, the silver catalysts used in the production of ethylene oxide have undergone significant changes. As reported in the art, the silver particles were first applied to support materials with little attention paid to support properties such as effective surface area, pore volume, and chemical inertness. Further developments in this field of technology have resulted in specific technologies relating to the carrier substances or carrier materials containing the silver which have been obtained with greater efficiencies for the conversion of ethylene with oxygen to produce ethylene oxide. Nowadays, most of the vehicles for the silver catalysts are homogeneous, single particulate materials which can be introduced into the interior of a converter with the possibility of the reaction gases and gaseous products of the reaction permeating into and around these particles to move around and be recovered by the converter «. The shape of the carrier is a variable factor, and the particular shape chosen is for the converter used, for the required gas flow and
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 19 7 6 2 - 3 -2 19 7 6 2 - 3 -
für die wirksame Oberfläche charakteristisch. Hierbei handelt es sich um Merkmale für die Optimierung der Reaktion, wobei andere Faktoren ebenfalls berücksichtigt werden*characteristic of the effective surface. These are features for optimizing the reaction, taking into account other factors as well *
Die Träge materialien, die verwendet worden sind., sind typische rwei se aus anorganischen Stoffen gewonnen, im allgemeinen verfügen sie über eine mineralische Beschaffenheit. In den meisten Fällen besteht die bevorzugte Trägersubstanz aus Alpha-Aluminiumoxid, wie es in der Patentliteratur beschrieben worden ist; siehe hierzu beispielsweise die US-PS 2 294 383* 3 172 893? 3 332 887, 3 423 328 und 3 563 914*The inert materials that have been used are typically derived from inorganic materials, generally having a mineral character. In most cases, the preferred carrier is alpha alumina, as described in the patent literature; For example, see US Pat. No. 2,294,383 * 3,172,893 ? 3 332 887, 3 423 328 and 3 563 914 *
Das Silber, das auf diese Trägersubstanzen aufgebracht wird, liegt typischervveise in Form von kleinen Teilchen vor. Die Patentliteratur zeigt,.daß die Größe des Silbers einen Paktor im Rahmen der Wirksamkeit des Katalysators darstellt, und in den meisten Fällen wird das aus feinen Teilchen bestehende Silber unter Verwendung der Standardverfahren auf diesem Gebiet der Technik gewonnen; siehe hierzu beispielsweise die US-PS 2 554 459, 2 831 870, 3 423 328, die spezifizieren, daß Silberteilchen mit einer Teilchengröße von 150 bis 400 S verwendet werden, die US--PS 3 702 259 beschreibt ein Fertigussverfahren für die Gewinnung von Silberteilchen mit einem Durchmesser kleiner als 1 /Um, und die US-PS 3 758 418 be«· schreibt Silberteilchen mit einem Durchmesser kleiner als 1000 £.The silver applied to these vehicles is typically in the form of small particles. The patent literature shows that the size of the silver is a factor in the effectiveness of the catalyst and, in most cases, the fine particle silver is recovered using standard techniques in the art; See, for example, U.S. Patent Nos. 2,554,459, 2,831,870, 3,423,328, which specify that silver particles having a particle size of 150 to 400 S are used; U.S. Patent 3,702,259 describes a finishing process for the recovery of Silver particles having a diameter smaller than 1 / μm, and US Pat. No. 3,758,418 describe silver particles having a diameter smaller than 1,000 pounds.
Das 'Aufbringen des Silbers auf die Trägersubstanz kann durch eine Reihe von technischen Verfahren erzielt werden? aber die beiden Techniken, von denen am häufigsten Gebrauch gemacht wird, beinhalten in dem einen Falle das Imprägnieren des Trägers mit einer Silberlösung mit anschließender Wärmebehandlung des imprägnierten Trägers"zum Zwecke der Ablagerung des Silbers auf dem Trägermaterial und in dem anderen FalleThe 'application of the silver on the carrier can be achieved by a number of technical procedures? but the two most commonly used techniques involve in one case impregnating the support with a silver solution followed by heat treatment of the impregnated support for the purpose of depositing the silver on the support material and in the other case
8, 10. 19808, 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
2 19752 „4. 57 155 182 19752 " 4 . 57 155 18
das Beschichten des Trägers mit dem Silber 'durch Abscheidung des Silbers oder durch die Vorbildung des Silbers in einer Aufschlämmung derart» daß die Silberteilchen auf dem Träger zur Ablagerung gebracht werden und dabei an der Trägeroberfläche anhaften, wenn die Trägersubstanz oder das Trägermaterial erwärmt wird, um die vorhandenen Flüssigkeiten zu entfernen«, Diese unterschiedlichen Verfahren sind in verschiedenen Patentschriften näher erläutert, wie in den US-PS 2 773 844, 3 207 700, 3 501 407 und 3 664 970 (siehe hierzu die GB-PS 754 593) sowie 3 172 893·coating the support with the silver by depositing the silver or by forming the silver in a slurry such that the silver particles are deposited on the support while adhering to the support surface when the support or support material is heated These various processes are described in more detail in various patents, such as in US Pat. Nos. 2,773,844, 3,207,700, 3,501,407 and 3,664,970 (see GB-PS 754 593) and 3 172 893 ·
Die wirksame Oberfläche, die durch den Träger geliefert wird, ist im Rahmen der Entwicklung der Silberkatalysatoren von erheblichem Interesse gewesen« Beschreibungen der wirksamen Oberfläche der Katalysatoren können in den folgenden Patentschriften angetroffen werden: US«PS 2 766 261 (hier wird beschrieben, daß eine wirksame Oberfläche von 0,002 bis 10 m2/g geeignet ist); US-PS 3 172 893 (hier werden eine Porosität von 35 bis 65 % und ein Porendurchmesser von 80 bis 200 ,um geschildert); US-PS 3 725 307 (es handelt sich ma eine τ/irksame Oberfläche kleiner als 1 m /g und um einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 10 bis 15 /um); US-PS 3 664 970 (hier wird eine Trägersubstanz mit einer Mindestporosität von etwa 30 % benutzt, wobei wenigstens 90 % der Poren Durchmesser im Bereich von 1 bis 30 /um aufweisen und der Durchschnitt dieser Durchmesser im Bereich von 4 bis 10 ,um liegt); und US~PS Hr* 3 563 914 (hier han° delt es sich um eine Katalysatortragersubstanz mit einerThe effective surface provided by the support has been of considerable interest in the development of silver catalysts. Descriptions of the effective surface area of the catalysts can be found in the following patents: US Pat. No. 2,766,261 (here is described effective surface of 0.002 to 10 m 2 / g is suitable); U.S. Pat. No. 3,172,893 (here a porosity of 35 to 65 % and a pore diameter of 80 to 200 are described); U.S. Patent 3,725,307 (which is a τ / effective surface area less than 1 m / g and an average pore diameter of 10 to 15 / μm); US Pat. No. 3,664,970 (here, a carrier having a minimum porosity of about 30 % is used, wherein at least 90 % of the pores have diameters in the range of 1 to 30 / μm and the average of these diameters is in the range of 4 to 10 μm ); and US Pat. No. 3 563 914 (here it concerns a catalyst carrier substance with a
ρ wirksamen Oberfläche kleiner als 1 m /g, einem Volumen von Of23 ml/g und einer Teilchengröße zwischen 0,074 und 0,30 mm)*ρ effective surface smaller than 1 m / g, a volume of Of23 ml / g and a particle size between 0.074 and 0.30 mm) *
Bei den frühesten Entwicklungen der Silberkatalysatoren für die Herstellung vorJSthylenoxid ist bestimmt worden, daß eine Reihe von Metallen, wenn sie in einer Kombination mitIn the earliest developments of the silver catalysts for the preparation of the prior art, it has been determined that a number of metals, when combined in a combination with
762 - 5 -762 - 5 -
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
dem Silber vorliegen, als Aktivatoren.des Silberkatalysators wirken könnten. Diese Materialien sind für sich allein genommen keine Katalysatoren, sondern tragen dazu bei, den Prozentsatz oder die Menge des gewonnenen Ethylenoxides zu verbessern«, Eines der Probleme bei der Bestimmung, ob diese Metalle als Aktivatoren in Erscheinung treten oder nicht, liegt in der Beschaffenheit der Reaktion selbstβ Die Reaktion zwischen dem Sauerstoff und dem Ethylen zur Bildung von 'Ethylenoxid ist eine in hohem Grade exotherme Reaktion. Hoch mehr exotherm als jene Reaktion ist jedoch die Verbrennung des Ethylens oder des Ethylenoxides zu Kohlendioxid. Diese Umsetzungen geschehen simultan, und der kritische Paktor bei der Bestimmung der Wirksamkeit des Gesamtprozesses ist das Maß für die Regelung für diese beiden konkurrierenden Reaktionen« Unvermeidlich könnte ein Material, welches die Produktion von Ethylenoxid verstärkt, ebenfalls als ein solches angesehen werden, das die vollständige Verbrennung des Ethylens zu Ethylenoxid zu Kohlendioxid hemmt. Somit besteht ein Problem in der Weise bei der Definition, ob das Material, welches als Aktivator angesehen wird, in der Tat einem Hemmstoff der Verbrennungsrekation entspricht. Es ist gut bekannt, daß es Materialien gibt, die, wenn sie der Reaktion zugesetzt werden, zur Bildung einer kleineren Kohlendioxidinenge beitragen« Derartige Materialien werden als Hemmstoffe (Inhibitoren) bezeichnete Es gibt ebenfalls Materialien, die, wenn sie den Katalysatoren zugesetzt werden, zu einer größeren Menge an Ethylenoxid beitragen« Derartige Materialien v/erden als Aktivatoren (Promotoren) bezeichnet. Ob nun die letzteren Materialien in Wirklichkeit Hemmstoffe oder Aktivatoren sind, scheint eine unerhebliche Fragestellung zu sein* Was dabei signifikant ist, ist die Aussage, daß. das Ergebnis der Reaktion für die Gewinnung des Ethylenoxides vorteilhaft ist« Aus diesem Grunde besteht, wenn es sich um die Bestimmung oder Charakterisierung eines kataly~ .tischen Verfahrens für die Erzeugung von Ethylenoxid handeltethe silver could act as activators of the silver catalyst. These materials, taken alone, are not catalysts but help to improve the percentage or amount of ethylene oxide recovered. "One of the problems in determining whether these metals appear as activators or not is the nature of the catalysts Reaction itself β The reaction between the oxygen and the ethylene to form ethylene oxide is a highly exothermic reaction. Highly more exothermic than the reaction, however, is the combustion of ethylene or ethylene oxide to carbon dioxide. These transformations occur simultaneously, and the critical factor in determining the effectiveness of the overall process is the measure of control for these two competing reactions. "Inevitably, a material that enhances the production of ethylene oxide could also be considered as having the full complement Combustion of ethylene to ethylene oxide inhibits carbon dioxide. Thus, there is a problem in the manner of defining whether the material considered to be an activator is indeed an inhibitor of the combustion reaction. It is well known that there are materials which, when added to the reaction, contribute to the formation of a smaller amount of carbon dioxide. Such materials are referred to as inhibitors. There are also materials which, when added to the catalysts, increase contribute a greater amount of ethylene oxide. "Such materials are referred to as activators (promoters). Whether the latter materials are in fact inhibitors or activators seems to be a negligible question. What is significant is the statement that. the result of the reaction is advantageous for the recovery of ethylene oxide. "For this reason, when it comes to determining or characterizing a catalytic process for the production of ethylene oxide
8, 10. 19808, 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 19 7 6 2 - 6 -2 19 7 6 2 - 6 -
ein signifikanter Paktor, der in jenes Verfahren eingeht oder zur Qualifikation jenes Verfahrens beiträgt, in der Selektivität des Verfahrens.zur Herstellung von Ethylenoxid«, Dabei ist die Selektivität gemäß der weiter oben angegebenen Definition gemeint«a significant factor entering into the process or contributing to the qualification of that process, in the selectivity of the process for the production of ethylene oxide ", which means the selectivity as defined above"
Die Verwendung von Alkalimetallen als Aktivatoren für die mit Silberkatalysatoren betriebene Herstellung von Ethylenoxid ist auf diesem Gebiet der Technik außerordentlich gut bekannt* In der US-PS 2 177 361 vom Oktober 1939 ist ein Hinweis auf die Verwendung von Alkalimetallen in Silberkatalysatoren zu finden« Die US-PS 2 238 471 beschreibt, daß das Lithium als Aktivator sehr gut zu verwenden ist, daß aber Kalium und Zäsium für unerwünscht angesehen werden» Die Beispiele jener Patentschrift verwenden im wesentlichen 10 Masse-% an Kaiiumhydroxid oder Zäsiumhydroxid in bezug auf das Silberoxid, von dem bei der Herstellung des Katalysators Gebrauch gemacht wird. Später wird in der US-PS 2 404 438 festgestellt, daß Natrium und Lithium v/irksame Aktivatoren für diese Reaktion sind. Im wesentlichen dieselben Aussagen finden sich in der US-PS 2 424 084· Die US-PS 2 424 086 enthält Verallgemeinerungen über Alkalimetalle als Aktivatoren und spezifiziert das Natrium im besonderen für diese Zwecke« In der US-PS 2 671 764 vertraten die Patentinhaber die Auffassung, daß die Alkalimetalle in der Form ihrer Sulfate als Aktivatoren für solche Silberkatalysatoren wirksam sind« Im besonderen stellten die Patentinhaber fest, daß Natrium.-», Kalium-, Lithium-, Rubidium- oder Zäsiumsulfate als Aktivatoren verwendet werden können* Die US-PS 2 765 283 beschreibt die Vorbehandlung einer Trägersubstanz mit einer verdünnten Lösung einer chlorhaltigen Verbindung und führte zu dem Ergebnis, daß es sich bei derartigen Chlorverbindungen um anorganische handeln sollte. Besondere Hinweise auf geeignete anorganische Chlorverbindungen beinhalteten Natriumchlorid, Lithiumchlorid undThe use of alkali metals as activators for the silver catalyst-driven production of ethylene oxide is extremely well known in the art * U.S. Patent No. 2,177,361 issued October 1939 provides an indication of the use of alkali metals in silver catalysts U.S. Patent No. 2,238,471 discloses that the lithium is very useful as an activator, but potassium and cesium are considered undesirable. The examples of that patent use substantially 10% by mass of potassium hydroxide or cesium hydroxide with respect to silver oxide which is used in the manufacture of the catalyst. It is later found in US Pat. No. 2,404,438 that sodium and lithium are effective activators for this reaction. Essentially the same statements can be found in US Pat. No. 2,424,084. US Pat. No. 2,424,086 contains generalizations about alkali metals as activators and specifically specifies the sodium for these purposes. In US Pat. No. 2,671,764, the patentees represented US Pat Conception that the alkali metals in the form of their sulfates act as activators for such silver catalysts. In particular, the patentees found that sodium, potassium, lithium, rubidium or cesium sulfates can be used as activators. PS 2 765 283 describes the pretreatment of a carrier substance with a dilute solution of a chlorine-containing compound and led to the conclusion that such chlorine compounds should be inorganic. Special references to suitable inorganic chlorine compounds included sodium chloride, lithium chloride and
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
19762 _7_19762 _ 7 _
Kaliumchlorat« Dieses Patent spezifizierte,"daß der Mengenanteil an der anorganischen chlorhaltigen Verbindung, die auf den Katalysatorträger aufgebracht wird, 0,0001 bis 0,2 Masse«» % auf der Basis der Masse der Trageraubstanz ausmachte· Die US-PS 2 615 900 (Sears) beschreibt die Verwendung von Metallhalogeniden bei der Behandlung des Trägerkatalysators und spezifiziertj daß solche Halogenide Alkalimetalle sein können, wie etwa Lithiuin, natrium, Kalium und Zäsium* Das Metallhalogenid liegt dabei im Bereich von 0,01 bis 50 Masse«$ auf der Basis der Masse des metallischen Silbers vor. Das Patent spezifiziert ebenfalls, daß Gemische der einzelnen Metallhalogenide, die im allgemeinen in dein Patent klassifiziert sind, in vorteilhafter T/eise verwendet v/erden können, um die Einlaufzeit einer neuen Katalysatorzusammensetzung zu verbessern, v/ährend gleichzeitig eine mäßige, aber ständige Wirksamkeit des Katalysators über einen ausgedehnten Zeitraum während des Normalbetriebes aufrechterhalten wird. Somit würde ein besonderer, mit einem Metallhalogenid behandelter Katalysator eine kurzfristige hohe Anfangswirsamkeit entwickeln, wohingegen andere Metallhalogenide eine längerfristige mäßige Y/irksarnkeit für den Katalysator liefern würden« Dieses Patent nimmt die Position ein, daß die Metallhalogenide, die in dem betreffenden Katalysator vor.hand.en sind, dazu dienen, um die Verbrennung des Ethylene zu Kohlendioxid zu unterbinden«. Daher v/erden diese Materialien als passivierende Mittel für den Katalysator oder als Antilcatalysatoren klassifiziert. Die US-PS 2 709 173 beschreibt die Verwendung eines Silberkatalysators für die Herstellung von Ethylenoxid, wobei simultan mit der Einführ-ung des Silberkatalysators in die feste Trä-» gersubstanz irgendwelche Alkalimetallhalogenide, wie etwa Lithium-, liatrium·», Kalium«- und Rubidiumverbindungen des Chlors, des Broms und Jodes, vorgesehen werden,um die Gesamterzeugung ναι Ethylenoxid zu vergrößern«. Das Patent spezifiziert kleine Mengenanteile "kleiner als etwa 0,5 Masse-SS für wünschenswert"· Im besonderen betont das Patent "Mengenver-Potassium Chlorate "This patent specified that the amount of inorganic chlorine-containing compound applied to the catalyst support accounted for 0.0001 to 0.2 mass % based on the mass of the carrier dusting. US Pat. No. 2,615,900 (Sears) describes the use of metal halides in the treatment of the supported catalyst and specifies that such halides may be alkali metals such as lithium, sodium, potassium and cesium. The metal halide is in the range of 0.01 to 50 mass% The patent also specifies that mixtures of the individual metal halides generally classified in the patent can be advantageously used to improve the break-in time of a novel catalyst composition at the same time a moderate but constant effectiveness of the catalyst over an extended period of time during the normal operation riebes is maintained. Thus, a particular metal halide-treated catalyst would develop a short-term high initial activity, whereas other metal halides would provide longer-term moderate catalyst susceptibility. "This patent assumes that the metal halides present in the catalyst in question are used to prevent the combustion of ethylene to carbon dioxide. " Therefore, these materials are classified as passivating agents for the catalyst or as antilcatalysts. US Pat. No. 2,709,173 describes the use of a silver catalyst for the production of ethylene oxide, wherein simultaneously with the introduction of the silver catalyst into the solid support, any alkali metal halides, such as lithium, sodium, potassium, and potassium Rubidiumverbindungen of chlorine, bromine and iodine, provided to increase the total production ναι ethylene oxide «. The patent specifies small amounts of "less than about 0.5 mass SS desirable". In particular, the patent
8. 10· 19808. 10 · 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 19762 _8_2 19762 _ 8 _
hältnisse des Alkalimetallhalogenides innerhalb des Bereiches von etwa 0,0001 bis etwa 0,1 Masse-%" für am bevorzugtesten. Das Patent stellt fest, daß, "obgleich die bevorzugte Katalysator zusammensetzung einen besonderen Aktivator enthält, dies nicht immer notwendig ist, denn während der Vorbereitung des Katalysators kann das Alkalimetallhalogenid in einem gewissen Umfang in das entsprechende Alkalimetalloxid umgewandelt werden, das als ein Aktivator wirkt"* Die US-PSWithin the range of about 0.0001 to about 0.1 mass%, the patent states that, although the preferred catalyst composition contains a particular activator, this is not always necessary because In preparation of the catalyst, the alkali metal halide can be converted to some extent into the corresponding alkali metal oxide which acts as an activator
2 766 261 scheint die Aussagen der US-PS 2 238 474 zu beher-» zigens wobei nämlich Zäsium und Kalium in Silberkatalysatoren als nachteilig und unerwünscht angesehen werden; natrium und Lithium werden als brauchbare Katalysatorbeschleuniger empfohlen«, Die US-PS 2 769 016 sagt jedoch aus, daß Natrium, Kalium und Lithium als Aktivatoren anzusehen sind, wenn sie in Silberkatalysatoren verwendet werden» Dieses letztere Patent empfiehlt ebenfalls die Vorbehandlung der Trägersubetanz mit verdünnten Lösungen von Natriumchlorid, Lithiumchlorid oder Kaliumchlorat· Die US-PS 2 799 687 (Gould u. a.) stellt fest, daß die Zugabe der Metallhalogenide innerhalb des von Sears in der US-PS 2 615 900 beschriebenen Bereiches für optimale Ergebnisse nicht produktiv ist· Dies gilt ganz besonders in dem Falle der Alkalimetallhalogenide, im besonderen bei dem Chlorid und Fluorid des Hatriums und Kaliums· Die Patentinhaber empfehlen, daß die anorganische Halogenidkomponente des Katalysators innerhalb des Bereiches von 0,01 bis 5 Masse«%, vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 0,01 bis 0,1 Massel, auf der Basis der Masse der "oxydativen katalytischen Silberkomponente", d· h« dem in elementares Silber übergeführten Silbersalzes, aufrechterhalten wird· Die US-PS 3 144 416 erwähnt eine Vielzahl von Metallen als'Aktivatoren,.und'eines davon ist das Zäsium* Die US-PS2766261 the statements of US Patent No. 2,238,474 appears to beher- "Zigen s where namely cesium and potassium are considered detrimental and unwanted in silver catalysts; However, US Pat. No. 2,769,016 states that sodium, potassium, and lithium are to be considered as activators when used in silver catalysts. "This latter patent also recommends pretreatment of the carrier substanz with dilute ones Solutions of Sodium Chloride, Lithium Chloride or Potassium Chlorate U.S. Patent 2,799,687 (Gould et al.) States that the addition of the metal halides within the range described by Sears in U.S. Patent 2,615,900 is not productive for optimum results More particularly in the case of the alkali metal halides, especially the chloride and fluoride of the sodium and potassium. The patentees recommend that the inorganic halide component of the catalyst should be within the range of 0.01 to 5 mass%, preferably within the range of 0, 01 to 0.1 wt, based on the mass of the "oxidative catalytic silver component" U.S. Patent 3,144,416 mentions a variety of metals as activators, and one of them is the cesium
3 258 433 gibt an, daß das Hatrium einen wirksamen Aktivator darstellt» Die US-PS 3 563 913 empfiehlt die Verwendung von •Alkalimetallen, wie etwa von Lithiumverbindungen, als Akti-No. 3,258,433 indicates that the sodium hydroxide is an effective activator. US Pat. No. 3,563,913 recommends the use of alkali metals, such as lithium compounds, as active substances.
2 19762 „ 9 -2 19762 "9 -
8. .10. 19808. .10. 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
vatoren. Die bevorzugte Menge an dem Aktivierungsmaterial wird mit etwa 0,03 bis 0,5 läasse-% an Metalloxid auf der Basis der Masee der Trägersubstanz angegeben«, Die US-PS 3 585 217 sagt aus, daß von den Alkalimetallchloriden bekannt ist, "der Bildung von Kohlendioxid entgegenzuwirken", und diese Chloride "in den Katalysator einbezogen werden können"« Die US-PS 3 125 538 beschreibt einen Silberträgerkatalysator mit einem gleichzeitig aufgebrachten Alkalimetall unter Auswahl aus der Gruppe Kalium, Rubidium und Zäsium in einem spezifizierten Grammatomverhältnis relativ zu dem Silber* Die Masse an Silber entspricht vorzugsweise 2 bis 5 Masse-% des Katalysators« Die Patentinhaber charakterisieren diesen Katalysator als besonders geeignet für die Reaktion von Stickstoff-H)-oxid mit Propylen, Die US-PS 3 962 136 und 4 012 425 beschreiben den identischen Katalysator als geeignet für die Herstellung von Ethylenoxid* Die US-PS 3 962 136 beschreibt die gleichzeitige Aufbringung von Alkalimetallen mit dem Silber auf die Trägersubstanz, v/obei die Alkalimetalle in ihrer endgültigen Form auf dem Träger als Oxid vorhanden sind«, Die Oxide bestehen dabei aus Zäsium, Rubidium oder deren Gemischen in freigestellter Kombination mit einem kleineren Mengenanteil eines Oxides des Kaliums. Die Mengenanteile solcher Oxide belaufen sich auf etwa 4s0 χ 10"*^ Massel/kg bis etwa 8,0 χ 10°^ Massel/kg des Gesamtkatalysators. Die US-PS 4 010 1.15 vom 1« März 1977 unterscheidet sich jedoch dadurch, daß hier als Oxid des Alkalimetalles das Oxid des Kaliums unter freigestellter Kombination mit einem kleineren Mengenanteil eines Oxides des Rubidiums oder Zäsiums verwendet wird. Die Patentanmeldung mit der lfd. Hr* 317 349 vom 21. Dezember 1972 als Quelle für die US-PS 3 962 136 und 4 010 115 und andere enthält einige interessante Angaben, die es verdienen, erwähnt zu v/erden.vatoren. The preferred amount of the activating material is stated to be about 0.03 to 0.5% by weight of metal oxide based on the base of the carrier. US Pat. No. 3,585,217 states that of the alkali metal chlorides it is known Formation of carbon dioxide "and these" chlorides "can be included in the catalyst" US Pat. No. 3,125,538 discloses a silver supported catalyst having a co-deposited alkali metal selected from the group consisting of potassium, rubidium and cesium in a specified gram atom ratio relative to that Silver * The weight of silver is preferably from 2 to 5% by weight of the catalyst. "The patentees characterize this catalyst as being particularly suitable for the reaction of nitrogen H) oxide with propylene. U.S. Patent Nos. 3,962,136 and 4,012,425 the identical catalyst suitable for the production of ethylene oxide. US Pat. No. 3,962,136 describes the simultaneous application of alkali metal all with the silver on the support, v / obei the alkali metals in their final form on the support as oxide present, the oxides consist of cesium, rubidium or mixtures thereof in optional combination with a smaller amount of an oxide of potassium. The proportions of such oxides are from about 4 s 0 χ 10 -5 mass% / kg to about 8.0 -10 mass% / kg of the total catalyst, but US Pat. No. 4,010,115, issued March 1, 1977, differs thereby in that the oxide of the potassium is used here as an oxide of the alkali metal with optional combination with a smaller proportion of an oxide of rubidium or cesium The patent application with the number Hr * 317 349 of 21 December 1972 as source for the US-PS 3 962 136 and 4 010 115 and others contain some interesting information that deserves to be mentioned.
In dem Beispiel 2, welches einige vergleichende Experimente enthält, wird die Herstellung eines Katalysators beschrieben,In Example 2, which contains some comparative experiments, the preparation of a catalyst is described,
8β 10. 1980 8β 10th 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
1976219762
- ίο -- ίο -
der 310 ppm Mengenanteile an gleichzeitig zugesetztem Kalium enthält. Es wurde in diesem Zusammenhang festgestellt, daß sich dieser Katalysator beim Einsatz als Katalysator zur Ethylenozydation für die Herstellung von Ethylenoxid inaktiv verhält» Wir haben jedoch festgestellt, daß Jener Mengenan~ teil an Kalium in dem Katalysator innerhalb des Bereiches, wie er in der US-PS 4 010 115 beschrieben ist, für die Herstellung von Ethylenoxid wirksam ist, obgleich keine Angaben in dem betreffenden Patent wiedergegeben sind, um diese An·=» sieht zu bekraftigenβ containing 310 ppm proportions of simultaneously added potassium. It has been found in this context that when used as a catalyst for ethylene oxidation, this catalyst is inactive for the production of ethylene oxide. However, we have found that that amount of potassium in the catalyst is within the range of that disclosed in US Pat. PS described 4,010,115, is effective for the production of ethylene oxide, although no details are given in the relevant patent to "see this on · = β to reaffirm
Die BE-PS 821 439 auf der Grundlage der GB-PS 1 489 335 beschreibt, daß ein Katalysator hergestellt γ/erden kann,, der dem in den US-PS 3 962 136, 4 012 425 und 4 010 115 (Nielsen und andere) äquivalent ist, indem das Verfahren abgeändert wird, durch welches das Alkalimetall der Trägersubstanz zugeleitet v/ird* In dem belgischen Patent und dem britischen Äquivalent wird zunächst ein poröser Feuerfestträger mit einer spezifizierten wirksamen Oberfläche mit einem Alkali« metall imprägniert, um dieses auf das Trägermaterial in spezifizierten Mengen aufzubringen (sowohl die Mengenanteile als auch die Beschaffenheit des porösen Trägers sind denjeni» gen Werten äquivalent, die in den weiter oben erwähnten US-PS (Meisen und andere) erläutert sind). Das Trägermaterial wird anschließend getrocknet, um das Alkalimetall zu binden, und sodann wird das Silber dem Träger zugeführt· Dieses Verfahren entspricht einem aufeinanderfolgenden Aufbringen des Alkalimetallaktivators und des Silberkatalysators, und dennoch wurde im wesentlichen derselbe Katalysatortyp durch die simultane Aufbringung des Alkalimetalles und des Silbers gewonnen« Dies ließ sich durch einen Vergleich der Daten in den Beispielen der belgischen PS mit den Daten in den weiter oben erwähnten US-PS von Nielsen und anderen be™ weisen« Das kritische Element in der Methode des AufbringensBritish Pat. No. 821,439 based on British Patent 1,489,335 discloses that a catalyst can be prepared which is as described in US Pat. Nos. 3,962,136, 4,012,425 and 4,010,115 (Nielsen et al ) in the Belgian patent and the British equivalent, a porous refractory support having a specified effective surface is first impregnated with an alkali metal in order to apply it to the substrate To apply support material in specified amounts (both the proportions and the nature of the porous support are equivalent to those which are explained in the US-PS (Meisen and others) mentioned above). The support material is then dried to bind the alkali metal, and then the silver is added to the support. This method corresponds to sequential deposition of the alkali metal promoter and the silver catalyst, and yet substantially the same type of catalyst was obtained by the simultaneous application of the alkali metal and silver "This could be demonstrated by comparing the data in the examples of the Belgian PS with the data in the above mentioned Nielsen et al. US patent" The critical element in the method of application
8, 10. 19808, 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
' 2 1 9762 - 11 -'2 1 9762 - 11 -
des Alkalimetalleg auf die Trägersubstanz scheint zweifelhaft angesichts jener Art der Beschreibung und der Beschreibung in den US-PS 4 033 903 und 4 125 480, in denen beschrieben wird, daß ein verwendeter silberhaltiger Katalysator einer nach« träglichen Zugabe eines Elementes oder mehrerer Elemente an Kalium, Rubidium oder Zäsium ausgesetzt wird· Es liegt auf der Hand, daß eine derartige Behandlung die Fähigkeit des Katalysators regeneriert, die Selektivität gegenüber dem Ethylenoxid zu verbessern* Ein anderes Patent, welches darauf verweist $ daß eine nachträgliche Zugabe von Alkalimetall, wie etwa des Zäsiums, zu Ergebnissen führt, die entweder einer vorherigen Zugabe oder einer simultanen Zugabe äquivalent eind, ist die US-PS 4 066 575.of the alkali metal alloy on the carrier seems doubtful in the light of that kind of description and description in US Pat. Nos. 4,033,903 and 4,125,480, which teach that a silver-containing catalyst used is a convenient addition of one or more elements of potassium It is obvious that such a treatment regenerates the ability of the catalyst to improve the selectivity towards the ethylene oxide. Another patent which refers to a post-addition of alkali metal such as cesium , which gives results equivalent to either a previous addition or a simultaneous addition, is U.S. Patent No. 4,066,575.
Die US~PS 3 962 136 und die zugehörigen Patente wurden der US-Patentanmeldung mit der Ifde Hr. 216 188 vom 7. Januar 1972 entnommen, ^etzt aufgegeben« Die US-PS 3 962 136 beschreibt, daß "die höchste Selektivität mit kaliummodifizierten Katalysatoren unter sonst vergleichbaren Zustandsbedingungen typischerweise geringer ist als die mit rubidium«» oder zäsiummodifizierten Katalysatoren erzielbare" (siehe die Spalte 2, Zeilen 38» 42). Die US-Patentanmeldung mit der Ifd, Ur· 216 188 enthält eine Zeichnung, die die relative Wirksamkeit von Rubidium, Zäsium und Kalium zur Verbesserung der Selektivität des Ethylenoxides wiedergibt, wenn diese Elemente in einem Silberkatalysator verwendet werden. Die Zeichnung zeigt, daß die Kurve C, die die Zugabe des Zäsiums wiedergibt, den größten Grad der Verbesserung der Selektivität ergibt, während die Kurve B, die für die Zugabe des Rubidiums steht j eine Zwischenstufe einnimmt und der durch die Kurve A repräsentierten Kaliumzugabe überlegen ist« In einer Änderung vom 11· April 1975 in der US-Patentanmeldung mit der Ifd· Kr0 480 896 vom 19. Juni 1974, die als Quelle für die Anmeldung der US-PS 4 010 115 anzusehen ist, geht derUS Pat. No. 3,962,136 and related patents have been assigned to U.S. Patent Application to Ifd e Hr. US Pat. No. 3,962,136 states that "the highest selectivity with potassium-modified catalysts is typically less than that achievable with rubidium" or cesium-modified catalysts under otherwise comparable state conditions "(See US Pat column 2, lines 38 »42). U.S. Patent Application to Ifd, Ur. 216,188, contains a drawing that illustrates the relative effectiveness of rubidium, cesium, and potassium to improve the selectivity of ethylene oxide when these elements are used in a silver catalyst. The graph shows that curve C, which represents the addition of cesium, gives the greatest degree of selectivity enhancement, while curve B, which represents the addition of rubidium, takes an intermediate and is superior to the potassium addition represented by curve A. In a change of 11 April 1975 in the US patent application with the Ifd · Kr 0 480 896 of June 19, 1974, which is to be regarded as the source for the application of the US-PS 4,010,115, goes
8. 10, 19808. 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 1 9762 -12-2 1 9762 -12-
Antragsteller davon aus, daß die Erfindung und die Punkte des Erfindungsanspruches keine "synergistischen Effekte mit der Verwendung der Gemische" der Alkalimetalle beinhalten. Dieselbe Aussage findet sich in der Änderung vom 11* April 1975 in der US-Patentanmeldung mit der lfd* ITr* 471 398 vom 20, Mai 1974» die als Quelle für die Anmeldung der US-PS 4 012 anzusehen ist·Applicant believe that the invention and the points of the invention claim do not include "synergistic effects with the use of the mixtures" of the alkali metals. The same statement can be found in the change of 11 April 1975 in the US patent application with the Lfd * ITr * 471 398 of 20, May 1974 »which is to be regarded as the source for the application of US Pat. No. 4,012.
Die DE-OS 2 64O 540 beschreibt in ihren Beispielen einen Silberkatalysator für die Herstellung von Ethylenoxid mit einem Gehalt an Natrium und entweder Rubidium, Kalium oder Zäsium· Tabelle 1 dieser Beschreibung enthält den Alkaligehalt sämtlicher Katalysatoren, wie sie in den Beispielen erhalten wurden, von denen vieleNatrium, Kalium und Zäsium enthalten· Eine Pußnote zu der Tabelle stellt fest, daß das Vorhandensein des Kaliums in allen untersuchten Katalysatoren (außer einem, der kein Zäsium aufwies) den Verunreinigungen in der Trägersubstanz zuzuschreiben war· Die Konzentration solcher Verunreinigungen lag unter der für die Brauchbarkeit im Rahmen der Erfindung spezifizierten· Die Beschreibung sagt nicht aus, daß das Zäsium mit dem Kalium und/oder Natrium in vorteilhafter Weise kombiniert werden kann, noch veranschaulichen, die in der Tabelle enthaltenen Angaben über den Wirkungsgrad irgendeine synergistische Wechselwirkung des Zäsiums mit dem natrium oder mit den Kaliumverunreinigungen in den Katalysatoren*DE-OS 2 640 540 describes in its examples a silver catalyst for the production of ethylene oxide containing sodium and either rubidium, potassium or cesium. Table 1 of this specification contains the alkali content of all the catalysts obtained in the examples of A note to the table states that the presence of potassium in all the catalysts studied (except one that did not have cesium) was attributed to the impurities in the vehicle. The concentration of such impurities was below that for The description does not state that the cesium can be advantageously combined with the potassium and / or sodium nor does the efficiencies reported in the table illustrate any synergistic interaction of the cesium with the catalyst sodium or with de n Potassium impurities in the catalysts *
Die Beschreibung der JP-Patentanmeldung mit der lfd· 3STr* 95 213/75 betrifft ein Verfahren für die Herstellung von . Ethylenoxid unter·Verwendung einer Katalysatorzusammensetzung aus Silber, Barium, Kalium und Zäsium in spezifizierten Atom« Verhältnissen· Tabelle 1 dieser Beschreibung faßt die Wirkungsgrade zusammen, die mit den verschiedenen Katalysatorzusammensetzungen der Beispiele erzielt werden» Kein Synergismus mitThe specification of Japanese Patent Application Lfd. 3STR. 95 213/75 relates to a process for the preparation of. Ethylene oxide using a catalyst composition of silver, barium, potassium and cesium in specified atomic ratios. Table 1 of this specification summarizes the efficiencies achieved with the various catalyst compositions of the Examples. No synergism with
8c 10c 19808c 10c 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 19762 - 13 -2 19762 - 13 -
Zäsium und Kalium wurde durch irgendeines der Zäsium-Kalium-, Barium-Gemische der Beispiele demonstriert» In der Tat scheint ein Vergleich von einigen Beispielen aus Tabelle 1 das Fehlen eines Zäsium-Kalium-Synergismus zu veranschaulichen, es wird nämlich gezeigt, daß der mit einem. Zäsium-Kalium-Gemisch erzielte Wirkungsgrad kleiner als der Wirkungsgrad ist, der mit derselben Menge an.Zäsium bei Fehlen von Kalium erreicht wird«Cesium and potassium were demonstrated by any of the cesium-potassium, barium mixtures of the Examples. "Indeed, a comparison of some of the examples in Table 1 appears to illustrate the absence of cesium-potassium synergism, namely, that with a. Cesium-potassium mixture achieves efficiency lower than the efficiency achieved with the same amount of cesium in the absence of potassium
Beispielsweise beziehen sich die beiden Beispiele 3 und 7 auf Katalysatoren mit einem identischen Atomverhältnis zwischen Zäsium und Silber (0,05 Atome/100 Atome Ag), aber mit unterschiedlichen Kaliuingehalten«, Das Atomverhältnis des Kaliums in Beispiel 3 ist gleich 0,001 Atome K/100 Atome Ag, und das entsprechende Verhältnis in Beispiel 7 entspricht 0,05· Der in Beispiel 3 erreichte Wirkungsgrad entsprach 76,4 %t und der in Beispiel 7 war gleich 75,9 %. Somit führte der größere Kaliumgehalt in Beispiel 7 zu einer Abnahme des Wirkungsgrades des Katalysators· In ähnlicher Weise beziehen sich die Beispiele 1 und 4 auf Katalysatoren mit einem identischen Atomverhältnis zwischen dem Zäsium und dem Silber, wobei der Katalysator in Beispiel 1 einen Mengenanteil an Kalium eine Größenordnung größer als bei dem Katalysator in Beispiel 4 aufweist* Dennoch sind die berichteten Wirkungsgrade für beide Katalysatoren im wesentlichen dieselben, 76,7 % und 76,6 % für die Beispiele 1 bzw· 4*For example, the two examples 3 and 7 relate to catalysts having an identical atomic ratio between cesium and silver (0.05 atoms / 100 atoms Ag) but with different potassium contents. The atomic ratio of potassium in Example 3 is 0.001 atoms K / 100 Atoms Ag, and the corresponding ratio in Example 7, corresponds to 0.05. The efficiency achieved in Example 3 was 76.4 % t and that in Example 7 was 75.9 %. Thus, the larger potassium content in Example 7 resulted in a decrease in the efficiency of the catalyst. Similarly, Examples 1 and 4 relate to catalysts having an identical atomic ratio between cesium and silver, the catalyst in Example 1 containing an amount of potassium Magnitude greater than that of the catalyst in Example 4 * Nevertheless, the reported efficiencies for both catalysts are essentially the same, 76.7 % and 76.6% for Examples 1 and 4, respectively *
Die US-PS 4 039 561 beschreibt einen Katalysator für die Herstellung von Ethylenoxid· Dieser Katalysator enthält Sil~ ber, Zinns Antimon, Thalium, Kalium, Zäsium und Sauerstoff in spezifizierten Atomverhältnissen« Gemische aus Zäsium und Kalium sind nicht als wünschenswerte Kombinationen beschrie« ben* In der Tat beschreibt die Tabelle 1 des Patentes eine Silber-Zäsium-Kalium-Kombination. die im Sinne einesUS Pat. No. 4,039,561 describes a catalyst for the production of ethylene oxide. This catalyst contains silver, tin, s, antimony, thalium, potassium, cesium, and oxygen in specified atomic ratios. "Cesium-potassium mixtures are not described as desirable combinations." In fact, Table 1 of the patent describes a silver-cesium-potassium combination. in the sense of a
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
219762 -η- 219762-η-
"Kontroll"-Beispiels angesehen wird, nicht in Übereinstimmung mit der beschriebenen Erfindung, und wobei eine Selektivität von 73*0 % erreicht wird* Es "ist ein Wert, der in merklicher Tfeise kleiner als die Selektivitäten ist, die in den 45 Beispielen in den Tabellen 2 und 3 zu finden sind· Darüber hinaus können die Wirkungsgrade in den Tabellen 2 und 3 für die verschiedenen Katalysatoren nicht dazu herangezogen werden, um die Existenz irgendeiner synergetischen Kombination zwischen dem Zäsium und dem Kalium unter den zahlreichen Kombinationen der Elemente zu demonstrieren, die in den Katalysatoren benutzt wurden* Es ist ebenfalls bemerkenswert, daß die weiter oben erwähnte US-PS 4 039 561 die Priorität gegenüber einer japanischen Patentanmeldung aus dem Jahre 1973 beansprucht und im Anschluß an diese Anmeldung derselbe Antragsteller die JP-Patentanmeldung mit der Nr. 25 703/77 anmelde-=" te, in der ein Katalysator für die Herstellung von Ethylenoxid aus denselben metallischen Elementen gemäß der Beschreibung in dem US-Patent mit Ausnahme von Zäsium und Kalium beschrieben wird« Die in den Beispielen der letzteren japanischen Patentanmeldung beschriebenen Wirkungsgrade sind ähnlich denjenigen in dem US-Patent. Der Einfluß von Zäsium und Kalium in der Katalysatorzusammensetzung gemäß der Beschreibung in dem US-Patent ist daher wahrscheinlich unbedeutend."Control" example, not in accordance with the invention described, and with a selectivity of 73 * 0 % is achieved * It is a value that is significantly smaller than the selectivities shown in the 45 examples in Moreover, the efficiencies in Tables 2 and 3 for the various catalysts can not be used to demonstrate the existence of any synergetic combination between cesium and potassium among the numerous combinations of elements. It is also noteworthy that the above-mentioned US Pat. No. 4,039,561 claims priority over a Japanese Patent Application of 1973, and following this application, the same applicant claims Japanese Patent Application No. Hei. 25 703/77, in which a catalyst for the production of ethylene oxide from the same metal The elements described in the examples of the latter Japanese patent application are similar to those in the US patent. The influence of cesium and potassium in the catalyst composition as described in the US patent is therefore likely to be insignificant.
Die BE-PS 854 904 beschreibt Silberkatalysatoren mit verschiedenen Gemischen von Natrium und Zäsium. Die GE-Patentanmeldung GB 2 002 252 A beschreibt in Tabelle 2 Trägersilberkatalysatoren mit verschiedenen Gemischen von Zäsium und Thallium von denen einige zusätzlich Kalium oder Antimon enthalten. Die US-PS 4 007 135 beschreibt allgemein (in Spalte 2, Zeilen 25 - 30) Silberkatalysatoren für die Herstellung von Alkylen- ©xid mit einem Gehalt an Silber "Zusammen mit einer beschleunigenden Menge wenigstens eines Aktivators, ausgewählt aus der Gruppe Lithium, Kalium, Natrium, Rubidium, Zäsium, Kupfer,The BE-PS 854 904 describes silver catalysts with various mixtures of sodium and cesium. GE patent application GB 2 002 252 A describes in Table 2 carrier silver catalysts with various mixtures of cesium and thallium some of which additionally contain potassium or antimony. US Pat. No. 4,007,135 generally describes (in column 2, lines 25-30) silver catalysts for the production of alkylene oxide containing silver. Together with an accelerating amount of at least one activator selected from the group lithium, potassium , Sodium, rubidium, cesium, copper,
8. 10, 19808. 10, 1980
AP B.01 J/219 762AP B.01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
219762 -15-219762 -15-
Gold, Magnesium, Zink, Kadmium j Strontium, Kalzium, Mob, Tantal, Molybdän, Wolfram, Chrom, Vanadin und Barium ·*.". Die Europäische Patentveröffentlichung Nr. 0003 642 beschreibt in Tabelle 3 silberhaltige Katalysatoren, die Gemische von Kalium und Zäsium beinhalten, sowie einen Katalysator mit einem Natrium- und Zäsiumgehalt* Die obigen Veröffentlichungen enthalten keine Hinweise auf eine synergistische Wechselwirkung des Zäsiums mit anderen Alkalimetallen·Gold, magnesium, zinc, cadmium, strontium, calcium, mob, tantalum, molybdenum, tungsten, chromium, vanadium and barium. * European Patent Publication No. 0003,642, in Table 3, describes silver-containing catalysts containing mixtures of potassium and cesium and the catalyst with a sodium and cesium content * The above publications contain no evidence of a synergistic interaction of the cesium with other alkali metals.
Die BE-PS 867 045 beschreibt Trägersilberkatalysatoren mit einem Gehalt an Lithium, den man als wirksamen Mengenanteil auffaßt, und einem im wesentlichen geringeren Hengenanteil eines Alkalimetalles, ausgewählt aus der Gruppe Zäsium, Rubidium und/oder Kalium, Tabelle 1 des Patentes beschreibt drei Katalysatoren, die alle Zäsium, natrium, Kalium und Lithium enthalten, wobei die Lithiumkonzentration wenigstens eine Größenordnung größer ist als die Konzentration des Zäsiums odor Kaliums* Unter Bezugnahme auf die Tabelle 1 weisen die Katalysatoren L1, L2 und L3 merklich unterschiedliche Konzentrationen an Zäsium, Kalium und natrium auf, in der Tabelle 2 wird aber gezeigt, daß diese Katalysatoren im wesentlichen ähnliche Selektivitäten aufweisen. Es gibt keine Hinweise auf eine synergistische Y/echselwirkung des Zäsiums entweder mit dem *valium oder mit dem liatrium in den beschriebenen Silberkatalysatoren,The BE-PS 867 045 describes carrier silver catalysts containing an amount of lithium, and a substantially lower Hengenanteil of an alkali metal selected from the group of cesium, rubidium and / or potassium, Table 1 of the patent describes three catalysts, all contain cesium, sodium, potassium and lithium, the lithium concentration being at least an order of magnitude greater than the concentration of cesium or potassium. Referring to Table 1, the catalysts L1, L2 and L3 have appreciably different concentrations of cesium, potassium and sodium but in Table 2 it is shown that these catalysts have substantially similar selectivities. There is no evidence of synergistic Y / echselwirkung cesium either the * v alium or by liatrium in the described silver catalysts
Die BE-PS 867 185 beschreibt Trägersilberkatalysatoren für die Herstellung von Ethylenoxid mit einem spezifizierten Mengenanteil an Kalium und wenigstens einem anderen Alkalimetall, ausgewählt aus der Gruppe Rubidium und Zäsium, Tabelle 1 beschreibt die Zusammensetzung, von 14 kaliumhaltigen Katalysatoren, von denen zwei Kalium in einer Kombination mit Zäsium enthalten (Katalysator G und H), Es istThe BE-PS 867 185 describes carrier silver catalysts for the production of ethylene oxide with a specified amount of potassium and at least one other alkali metal selected from the group of rubidium and cesium, Table 1 describes the composition of 14 potassium-containing catalysts, of which two potassium in one Combination with cesium contained (catalyst G and H), It is
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 13762 - 16 -2 13762 - 16 -
zu entnehmen, daß die Selektivitäten der Katalysatoren G und H bei einem Druck von 1,03 bar identisch sind, sich aber bei dem höheren Druck von 16,55 bar geringfügig unterscheiden. Aus den Daten kann kein Silber-Kalium-Zäsium-Synergismus gefolgert v/erden· . .it can be seen that the selectivities of catalysts G and H are identical at a pressure of 1.03 bar, but slightly different at the higher pressure of 16.55 bar. From the data, no silver-potassium-cesium synergism can be inferred. ,
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Katalysators für die Herstellung von Ethylenoxid, v/elcher einen synergistischen Effekt als Ethylenoxidselektivitat und eine Selektivität aufweist, die größer ist als die gemäß dem früheren Stand der Technik vorausgesehene oder beschriebene.The object of the invention is to provide a catalyst for the production of ethylene oxide which has a synergistic effect as ethylene oxide selectivity and a selectivity greater than that anticipated or described in the prior art.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplaining the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für bei der Her» stellung von Ethylenoxid verwendete Silberkatalysatoren wenigstens zwei Alkalimetalle (unter Ausschluß von Prankum) zu verwenden, von denen das eine Alkalimetall dem Zäsium ent« spricht und oedes der Alkalimetalle in einem solchen Mengenanteil anzuwenden ist, daß die Kombination davon in bezug auf den Mengenanteil an Silber in dem Katalysator einen synergistischen Effekt bezüglich der Ethylenausbeute ergibt.It is an object of the present invention to use at least two alkali metals (excluding prankum) for silver catalysts used in the production of ethylene oxide, of which one alkali metal corresponds to cesium and each of the alkali metals is to be used in such a proportion. that the combination thereof with respect to the proportion of silver in the catalyst gives a synergistic effect on the ethylene yield.
Der Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Silberträgerkatalysator«, Der Katalysator enthält eine Kombination aus (a) Zäsium und (b) v/enigstens einem anderen Alkalimetall unter Auswahl aus der Gruppe, bestehend aus Lithium, Natrium,' Kalium und Rubidium, wobei (a) und (b) in solchen Iviengenanteilen in bezug auf die Menge des Silbers darin vorhanden sinds die ausreichen, um den Wirkungsgrad der Herstellung von Ethylenoxid auf einen 'Wert zu vergrößern, der über den Wirkungsgraden liegts die im Rahmen der. allgemeinenThe catalyst according to the present invention consists of a silver support catalyst. The catalyst contains a combination of (a) cesium and (b) v / at least one other alkali metal selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium and rubidium (a) and (b) in such Iviengenanteilen with respect to the amount of silver therein are present s suffice the order to a 'value to increase the efficiency of the production of ethylene oxide which is higher than the efficiencies s of the frame. general
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 j/219 762AP B 01 j / 219 762
57 155 1857 155 18
2 197 62 - 17 -2 197 62 - 17 -
Arbeitsbedingungen mit Hilfe der betreffenden Katalysatoren erhalten werden, die dem erfindungsgemäßen Katalysator entsprechen, ausgenommen allerdings, daß ein Katalysator die betreffende Menge von (a) und der andere Katalysator die betreffende Menge von (b) enthält, statt sowohl (a) als auch (b) zu enthalten* Somit enthält der Katalysator während des Einsatzes bei der Herstellung von Ethylenoxid eine Kombination von Zäsium und einem oder mehreren anderen Alkalimetallen (unter Ausschluß von Frankium) in einem Mengenanteil, wodurch eine synergistische Wirkung gemäß der weiter unten angegebenen Definition erreicht wird· Außerdem definiert das Verfahren der vorliegenden Erfindung einen derartigen Synergismus als Punktion des Silbergehaltes des Katalysators«. So« mit liefert für irgBndeinen gegebenen Mengenanteil an Silber in dem Katalysator die vorliegende Erfindung die entsprechende Korrelation zwisehen dem Alkalimetall und dem Silber, wodurch spezielle Kombinationen von Zäsium und einem oder mehreren anderen Alkalimetallen ausgewährt v/erden können, die es gestatten, daß Wirkungsgrade bei der Herstellung von Ethylenoxid erreicht werden, die den höheren Y/irkungsgrad übertreffen, der mit einem derartigen Mengenanteil an Silber zu erreichen ist, wenn eine Kombination mit der betreffenden Menge entweder an Zäsium oder den anderen Alkalimetallen in einem derartigen Gemisch vorliegt·Working conditions can be obtained with the aid of the catalysts in question, which correspond to the catalyst according to the invention, except that one catalyst contains the relevant amount of (a) and the other catalyst the relevant amount of (b), instead of both (a) and (b Thus, during use in the production of ethylene oxide, the catalyst contains a combination of cesium and one or more other alkali metals (excluding francium) in an amount which provides a synergistic effect according to the definition given below For example, the process of the present invention defines such synergism as a puncture of the silver content of the catalyst. Thus, for any given amount of silver in the catalyst, the present invention provides the appropriate correlation between the alkali metal and the silver, thereby permitting specific combinations of cesium and one or more other alkali metals to permit efficiencies the production of ethylene oxide which exceeds the higher efficiency which can be achieved with such an amount of silver when combined with the relevant amount of either cesium or the other alkali metals in such a mixture.
Die weiter unten näher beschriebene Erfindung definiert die binären Alkalimetallkombinationen Zäsium-Lithium, Zäsium=· Natrium, Zäsium-Kalium und Zäsium-Rubidium, die in einer Kombination mit Silber bei einem besonderen Katalysatorträger und bei einer entsprechenden Katalysatorherstellung zu einem synergistischen Ergebnis beitragen· Die erfindungsgemäßen Katalysatoren sind jedoch nicht auf binäre Kombinationen des Alkalimetalles beschränkt· Andere. Alkalimetalle können in vorteilhafter Weise jeder der vorerwähnten synergistischen binä-The invention described in more detail below defines the binary alkali metal combinations cesium lithium, cesium = sodium, cesium potassium and cesium rubidium, which, in combination with silver in a particular catalyst support and with a corresponding catalyst preparation contribute to a synergistic result However, catalysts are not limited to binary combinations of the alkali metal. Others. Alkali metals may advantageously comprise any of the aforesaid synergistic binary
219762 _219762 _
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
ren Kombinationen zu dem Zweck hinzugefügt werden, die Arbeit stempera tür des Katalysators zu erhöhen oder zu erniedrigen, die Anfangskatalysatorwirksamkeit während der Inbetriebnahme zu verbessern und/oder die Alterungseigenschaften des Katalysators über längere Arbeitszeiten zu überbieten, . In einigen Pällen wird die Zugabe eines dritten oder sogar eines vierten Alkalimetalles zu einer sonst synergistischen binären Kombination eine weitere Zunahme des Wirkungsgrades des Katalysators bewirken*be added to the purpose of increasing or decreasing the work tempera ture of the catalyst, to improve the initial catalyst efficiency during commissioning and / or to outperform the aging properties of the catalyst over longer working hours,. In some cases, the addition of a third or even a fourth alkali metal to an otherwise synergistic binary combination will cause a further increase in the efficiency of the catalyst.
Die mathematischen Beziehungen, aus denen die synergistischen binären Alkalimetallkombinationen der vorliegenden Er» findung abgeleitet sind, werden weiter unten erläutert und zu Veranschaulichungszwecken durch eine Zäsium-Kalium-Kombination beschrieben« Binäre Kombinationen des Zäsiums mit irgendwelchen anderen Alkalimetallen gemäß der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres durch ein analoges Verfahren bestimmt, wobei das spezielle Alkalimetall von Interesse für Kalium in dem weiter unten beschriebenen Verfahren substituiert wird.The mathematical relationships from which the synergistic binary alkali metal combinations of the present invention are derived are discussed below and described for illustrative purposes by a cesium-potassium combination. Binary combinations of cesium with any other alkali metals in accordance with the present invention are readily understood an analogous method is determined wherein the particular alkali metal of interest for potassium is substituted in the method described below.
Die Beziehung zwischen Zäsium, Kalium und Silber zur Erzielung eines synergistischen Resultates gemäß der hier wiedergegebenen Definition wird mit Hilfe einer mathematischen Gleichung oder eines mathematischen Modelles charakterisiert, wobei der Wirkungsgrad als eine Punktion des Silbers in Masse-%, des Zäsiums in Masse-% und des Kaliums in Masse-% aufeinander bezogen wird* Dabei sind diese Elemente auf der Trägersubstanz des Katalysators abgeschieden· Somit kann ein Synergismus mit Gemischen aus Zäsium und Kalium bei jeder Konzentration an Silber in dem fertigen Katalysator erhalten werden*The relationship between cesium, potassium and silver to achieve a synergistic result, as defined herein, is characterized by a mathematical equation or mathematical model, the efficiency being expressed as a puncture of the silver in mass%, cesium in mass% and of potassium in mass% of each other * These elements are deposited on the carrier substance of the catalyst. Thus, a synergism with mixtures of cesium and potassium can be obtained at any concentration of silver in the finished catalyst *
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 7β2AP B 01 J / 219 7β2
57 155 1857 155 18
2 197 62 .. ig -'2 197 62 .. ig - '
Die allgemeine Form der mathematischen Gleichung unter Be-.zugnahme als "Y/irkungsgradmodell" definiert den Wirkungsgrad (oder die Selektivität) als Punktion der Masse-$ an Silber, Zäsium und Kalium unter Abscheidung dieser Elemente auf der irägersubstanz des Katalysators wie folgt:The general form of the mathematical equation under reference as an "efficiency model" defines the efficiency (or selectivity) as a puncture of the mass $ of silver, cesium, and potassium with deposition of these elements on the catalyst as catalyst:
Wirkungsgrad in % s bQ + b1(BG) + b2(BCs) + b-(BK)Efficiency in % sb Q + b 1 (BG) + b 2 (BCs) + b- (BK)
+ b4 (BG)2 + b^BCs)2 + bg(BK)2 * b?(BG χ BGs) + bg(BG χ BK) + b^BCs χ BK)+ b 4 (BG) 2 + b ^ BCs) 2 + b g (BK) 2 * b ? (BG χ BGs) + bg (BG χ BK) + b ^ BCs χ BK)
wobei b0, b^, bg, b«, b.s b^, bg, brj9 bg und bq die betreffenden Koeffizienten für jedes Glied des Y/irkungsgradmodelles sind und sich aus einer Reihe von Konstanten zusammensetzen, die für eine besondere Katalysatorträgersubstanz und ein spezielles Verfahren der Katalysatorherstellung unter Einhaltung einer vorgesehenen Reihe von Experimenten gemäß der Beschreibung..weiter unten bestimmt wurden. Der Wert einiger dieser Koeffizienten kann dabei gleich UuIl sein.where b 0 , b ^, bg, b «, b. s b ^, bg, brj 9 bg and bq are the respective coefficients for each member of the ion exchange model and are composed of a series of constants specific to a particular catalyst support and a particular method of catalyst preparation in accordance with a designated series of experiments the description below. The value of some of these coefficients can be equal to UuIl.
BG -ss (Masse-% Ag - Masse-jS Äg);BG -ss (mass% Ag - mass-jS Aeg);
wobei Masse-% Ag = Durchschnittswert der Masse-% Ag unter Verwendung in der vorgesehenen Reihe von Experimenten.where mass -% Ag = average value of mass% Ag using in the intended series of experiments.
BGs = (Massel Cs - Mas se-^ Cs);BGs = (Mass Cs - Mas se- ^ Cs);
wobei Masse-^ Cs = Durchschnittswert der Masse~% Cs unter Verwendung in der vorgesehenen Reihe von Experimenten«where mass-> Cs = average value of mass ~% Cs using in the intended series of experiments «
BK = (Masse-% K - Masse-% K);BK = (mass% K - mass% K);
wobei Masse-^ K = Durchschnittswert der Masse-% K unter Verwendung in der vorgesehenen Reihe von Experimenten«where mass ^ K = average value of mass% K using in the intended series of experiments «
8. 10. 1980 AP B 01 J/219 762 ' 57 155 188. 10. 1980 AP B 01 J / 219 762 '57 155 18
2 1 9 7 62 ^20.2 1 9 7 62 ^ 20 .
Die vorgesehene Reihe von Experimenten wird in der bequemsten Weise in der Anordnung eines zusammengesetzten Aufbaus mit drei unabhängigen Veränderlichen gemäß der Beschreibung durch Ο« L· Davies in der Arbeit "Die Ausführung und Analyse von Industrieexperimenten", Hafner Publishing Company, 1960, Seiten 532 - 535, geplant. Zu diesem Zweck entsprechen die drei unabhängigen Veränderlichen den Masse-% des Silbers, Zäsiums bzw* Kaliums« Die Bereiche der jeY/eiligen Veränderlichen v/erden in der Weise ausgewählt, daß die Selektivität und Aktivität aller Katalysatoren in der vorgesehenen Reihe von Experimenten unter den gewünschten Versuchsbedingungen gemessen werden können« Es ist daher wünschenswert, zunächst einige vorläufige Experimente zum Herausfinden des jeweiligen Bereiches durchzuführen, um die zweckmäßigen Bereiche des Zäsiums und des Kaliums für diesen Zweck zu bestimmen. Hull Masse-% an Zäsium und/oder Kalium entspricht einer bequemen unteren Grenze für die Verwendung im Rahmen des zusammengesetzten Aufbaues* Die obere Konzentrationsgrenze an Zäsium und Kalium kann ohne weiteres durch eine Reihe von Experimenten mit Katalysatoren bestimmt werden, die sukzessiv größere Mengen entweder an Zäsium oder an Kalium aufweisen. Dies geschieht wie folgt: Ein Ausgangskatalysator wird hergestellt (unter Verwendung eines Herstellungsverfahrens, falls gewünscht, wie es weiter.unten in den Beispielen beschrieben wird), der eine kleine Menge (in der Größenordnung von etwa 0,001 Masse-%) entweder an Zäsium oder an Kalium mit einer konstanten Menge von, sagen wir, 7 Hasse«% Silber enthält« Die Selektivität dieses Katalysators wird dann für die Gewinnung von Ethylenoxid unter den gewünschten Ver->. Suchsbedingungen bestimmt. Dieses Experiment wird dann mit einem Katalysator wiederholt, der die doppelte Menge (0,002 Massel) des Alkaliinetalles enthält· Es werden somit Experimente in einer Reihe von Experimenten wiederholt, wobei jedes folgende Experiment einen Katalysator benutzt, der den dop-The intended series of experiments is most conveniently constructed in the form of a composite structure with three independent variables as described by · «L · Davies in the paper" The Execution and Analysis of Industrial Experiments, "Hafner Publishing Company, 1960, p. 532 . 535, planned. For this purpose, the three independent variables correspond to the mass% of silver, cesium, or potassium. The ranges of each variable are chosen so that the selectivity and activity of all catalysts in the foreseen series of experiments among the It is therefore desirable to first perform some preliminary experiments to find out the particular area in order to determine the appropriate ranges of cesium and potassium for this purpose. Hull% by mass of cesium and / or potassium corresponds to a convenient lower limit for use in the composite setup * The upper concentration limit of cesium and potassium can be readily determined by a series of experiments with catalysts which either successively add larger quantities Cesium or potassium. This is done as follows: A starting catalyst is prepared (using a manufacturing process, if desired, as further described below in the Examples) containing a small amount (of the order of about 0.001% by weight) of either cesium or Potassium with a constant amount of, say, 7% Hasse contains "% silver." The selectivity of this catalyst is then selected to yield ethylene oxide among the desired. Search conditions determined. This experiment is then repeated with a catalyst containing twice the amount (0.002 mass) of the alkali metal allene. Thus, experiments are repeated in a series of experiments, each successive experiment using a catalyst which absorbs the double
8. 10, 19808. 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 19 7 6 2 - 21 -2 19 7 6 2 - 21 -
pelten Alkalimetallgehalt des Katalysators des vorhergehenden Experimentes aufweist, bis die gemessene Selektivität des letzten geprüften Katalysators kleiner :als die des Ausgangskatalysators ist«, Die obere Grenze der Zäsium- oder Kaliumkonzentration wird auf diese Weise für den zusammengesetzten Aufbau definiert·pelten alkali metal content of the catalyst of the previous experiment, until the measured selectivity of the last tested catalyst is smaller than that of the starting catalyst, the upper limit of the cesium or potassium concentration is defined in this way for the composite structure ·
Das weiter oben beschriebene iterative Verfahren kann in vorteilhafter Weise geändert werden, um die obere Grenze der Konsentration für den Fall rascher zu bestimmen, wo beobachtet wird, daß eine doppelte Zunahme des Alkalimetallgehaltes des Katalysators keine signifikante Änderung der Selektivität des Katalysators hervorruft. Ein solcher Pail tritt im besonderen sehr wahrscheinlich beispielsweise dann auf, wenn es eich um Katalysatoren mit Lithium oder natrium handelt (in Abhängigkeit von dem besonderen Trägermittel und dem verwendeten Herstellungsverfahren), und zwar im Gegensatz zu Katalysatoren mit anderen Alkalimetallen, bei denen im Sinne einer allgemeinen Regel der Wirkungsgrad empfindlicher auf eine zunehmende Alkalimetallkonzentration reagiert. Demzufolge ist in dem Falle, daß der Wirkungsgrad des Katalysators im wesentlichen unverändert bleibt, wenn der Alkalime«· tallgehit des Katalysators verdoppelt worden ist, eine 10-fache Zunahme des Alkalimetallgehaltes bei der weiter oben beschriebenen Iteration zu benutzen, bis der gemessene Wirkungsgrad des letzten Katalysators kleiner als der des Ausgangskatalysators ist. Im Anschluß daran kann es erwünscht sein, den letzten Iterationsschritt unter Verwendung einer geringeren Alkalimetallkonzentration zu wiederholen, wie etwa unter Verwendung einer 3- oder 5fachen 'Zunahme des Alkalimetallgehaltes, um genauer die obere Grenze der Alkalimetallkonzentration für den zusammengesetzten Aufbau zu bestimmen*The iterative method described above can be advantageously changed to more quickly determine the upper limit of the concentration in the case where it is observed that a double increase in the alkali metal content of the catalyst does not produce a significant change in the selectivity of the catalyst. In particular, such a peak is very likely to occur, for example, when dealing with lithium or sodium catalysts (depending on the particular carrier and manufacturing process used), as opposed to other alkali metal catalysts in the context of the art general rule the efficiency is more sensitive to an increasing alkali metal concentration. Accordingly, in the event that the efficiency of the catalyst remains substantially unchanged when the alkali metal content of the catalyst has been doubled, use a 10-fold increase in the alkali metal content in the iteration described above until the measured efficiency of the last one Catalyst is smaller than that of the starting catalyst. Following this, it may be desirable to repeat the last iteration step using a lower alkali metal concentration, such as using a 3 or 5 fold increase in the alkali metal content to more accurately determine the upper limit of the alkali metal concentration for the composite construction *
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
2 19762 _22_2 19762 _ 22 _
Der Bereich der Silberkonzentration in der zusammengesetzten Ausführung kann typischerweise 6 bis 16 Masse-% ausmachen, wobei ein Durchschnittswert an Silber (Masse-% Ag) von 11 Hasse-% zu nehmen ist. In ähnlicher Weise entsprechen die Bereiche der Zäsium- und Kaliumkonzentrationen in typischer Weise 0,0 bis 0,02 Hasse-%. Für Rubidium ist der Konzentrationsbereich ebenfalls typischerweise gleich 0,0 bis 0,02 Massel, während für Lithium und natrium die Bereiche in charakteristischer Weise 0,0 bis 0,1 Masse-$ entsprechen* Bei einigen Trägersubstanzen kann die obere Konzentrationsgrenze an Zäsium und/oder Kalium um das 5- bis 1Ofaehe größer sein« Dies trifft im besonderen wahrscheinlich zu für !Träge rsub stanzen, die austauschbare Kationen enthalten«,The range of silver concentration in the composite embodiment may typically be 6 to 16 mass%, with an average value of silver (mass% Ag) of 11 Hasse% to be taken. Similarly, the ranges of cesium and potassium concentrations typically correspond to 0.0 to 0.02 Hasse%. For rubidium, too, the concentration range is typically 0.0-0.02 mass%, while for lithium and sodium, the ranges are characteristically 0.0-0.1 mass%. * For some vehicles, the upper concentration limit may be cesium and / or or potassium may be about 5 to 10 times larger. "In particular, this probably applies to" inert substances containing exchangeable cations, "
Tabelle 11#5 auf Seite 533 eier weiter oben erwähnten Veröffentlichung von Davies beschreibt einen zusammengesetzten Aufbau mit drei Variablen unter Zugrundlegung der Einheiten von -oC, -1, 0, +1 und +C^, wobei -1 ein "niedriges liveau" der betreffenden Variablen repräsentiert; +1 ein "hohes Niveau" einer solchen Variablen ausdrückt; 0 den Durchschnittswert der Veränderlichen repräsentiert; -o( einen Wert bezeichnet, der etwas niedriger ist als der durch -1 repräsentierte Wert; und wobei +CK ein Niveau bezeichnet, das etwas höher ausfällt als der Wert +1, Die spezielle Wahl von ~# und +α ist nicht kritisch. Tabelle 11.6 auf Seite 534 der Daviesschen Veröffentlichung schlägt jedoch Werte für -CC und -ΐ-CX vor, die besonders brauchbar sind für einen zusammengesetzten Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung.Table 11 # 5 on page 533 of the above-mentioned Davies publication describes a three variable composite construction based on the units of -oC, -1, 0, +1 and + C ^, where -1 is a "low level" of represents the variable concerned; +1 expresses a "high level" of such a variable; 0 represents the average value of the variables; -o (denotes a value slightly lower than the value represented by -1, and where + CK denotes a level slightly higher than the value +1, the specific choice of ~ # and + α is not critical. However, Table 11.6 on page 534 of the Davies publication suggests values for -CC and -ΐ-CX that are particularly useful for a composite construction according to the present invention.
Die vorgesehene Reihe von Experimenten setzt sich somit typische rweise aus 16 bis 20 Experimenten zusammen, wobei Katalysatoren mit unterschiedlichen Konzentrationen an Silber, Zäsium und Kalium geprüft werden« So ergibt sich beispielsweise ein bevorzugter zusammengesetzter Aufbau, bei welchemThe envisaged series of experiments is thus typically composed of 16 to 20 experiments, testing catalysts with different concentrations of silver, cesium and potassium ". Thus, for example, a preferred composite construction results in which
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 1 Q 1 e> O I ^ / b £ - 23 -2 1 Q 1 e> O I ^ / b £ - 23 -
aie Masse-% an Silber 7,0 bis 15,0, die Masse-% an Zäsium 0,0 bis 0,02 und die Masse-% an Kalium 0,0 bis 0,01 ausmachen s wie folgt:mass% of silver is 7.0 to 15.0, mass% of cesium is 0.0 to 0.02 and mass% of potassium is 0.0 to 0.01 s as follows:
Masse-% Silber Masse-$ Zäsium Masse-% KaliumMass% Silver Mass- $ Cesium Mass% Potassium
Die Katalysatoren der vorgesehenen Reihe von Experimenten werden durch Mittel geprüft, die auf diesem Gebiet der Technik zur Messung ihrer Selektivität und Aktivität gut bekannt sind« Ein bequemes Maß für die Aktivität, d«, iu für den Grad der Umwandlung des Reaktionsteilnehmers in ein Produkt je Zeiteinheit, ist die Temperatur, die erforderlich ist, um ent~ weder eine feststehende Ethylenoxidproduktion zu erhalten oder einen ausgewählten Wert der Ethylenumwandlung (oder der Sauer-" st off Umwandlung) in Hol«.-^ zu erzielen«, So kann eine mathematische Gleichung für die Katalysatortemperatur (Temperatur«-The catalysts of the foreseen series of experiments are tested by means well known in the art for measuring their selectivity and activity. A convenient measure of the activity, d, for the degree of conversion of the reactant into a product, respectively Time unit, is the temperature required to obtain either a fixed ethylene oxide production or to obtain a selected value of ethylene conversion (or oxygen-off conversion) in H 2 O. Thus, a mathematical equation for the catalyst temperature (temperature «-
2 197622 19762
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
modell) in einer Art und Weise entwickelt werden, die dem Wirkungsgradmodell ähnlich ist, d, tu für jeden Katalysator v/erden zwei Verhaltensweisen (Selektivität und Temperatur) erhalten, die zu den drei kontrollierten Veränderlichen (liasse-% an Silber, Zäsium und Kalium) in Beziehung stehen. Die Beziehung zwischen der jeweiligen Verhaltensweise und den kontrollierten Variablen wird in der Weise erhalten, indem diese Daten den Gleichungen oder mathematischen Modellen nach der Methode der kleinsten Quadrate gemäß der Beschreibung in Kapitel .8 des Buches "Statistische Verfahren in Forschung und Produktion" von 0« L. Davies und P, L. Goldsmith, Longman Group, Ltd«, London, 4» Auflage, 1976, angepaßt werden. In der Praxis erfolgt das Anpassen der mathematischen Modelle an solche Daten routinegemäß mit Hilfe eines Digitalrechners gemäß der Beschreibung in dem Buch "Angewandte Regressionsanalyse" von Ii, R, Draper und H» Smith, John Wiley and Sons, Ine, 1966, Die sich dabei ergebenden Modelle (das YßLrkungsgradmodell und das Temperaturmodell) beschreiben die Beziehung zwischen den Verhaltensweisen und den kontrollierten Variablen,model) in a manner similar to the efficiency model, we obtain two behaviors (selectivity and temperature) for each catalyst that correspond to the three controlled variables (percent of silver, cesium, and potassium ). The relationship between the respective behavior and the controlled variables is obtained by applying these data to equations or mathematical models according to the least squares method as described in Chapter 8 of the book "Statistical Methods in Research and Production" of 0 «. L. Davies and P, L. Goldsmith, Longman Group, Ltd., London, 4th Edition, 1976. In practice, the mathematical models of such data are routinely fit with the aid of a digital computer as described in the book "Applied Regression Analysis" by Ii, R, Draper and H. Smith, John Wiley and Sons, Ine, 1966, p resulting models (the efficiency model and the temperature model) describe the relationship between the behaviors and the controlled variables,
Es ist auf diesem Gebiet der Technik gut bekannt, daß die Anzahl der Experimente, die erforderlich sind, um mathematische Beziehungen unter zahlreichen Veränderlichen festzulegen, von der Reproduzierbarkeit der Daten abhängt* So kann es bei einem zusammengesetzten Aufbau mit ungefähr 16 Experimenten gelegentlich notwendig sein, die gesamte Reihe der vorgesehenen Experimente oder einen Teil dieser Experimente zu wiederholen, um die Beziehung zwischen dem Wirkungsgrad und den . Massed an Silber, Zäsium und Kalium exakt festzulegen, damit ein akzeptables Niveau des statistischen Vertrauens erreicht wird« In der Praxis ist festgestellt worden, daß bei einer vorgesehenen Reihe von etwa 16 Experimenten, wobei die l an Silber zwischen etwa 7 und etwa 15 variiert wer«It is well known in the art that the number of experiments required to establish mathematical relationships among many variables depends on the reproducibility of the data. Thus, in a compound setup with approximately 16 experiments, it may occasionally be necessary to to repeat the whole series of the intended experiments or a part of these experiments to determine the relationship between the efficiency and the. Determine the Mass of Silver, Cesium, and Potassium Accurately to Achieve an Acceptable Level of Statistical Confidence "In practice, it has been found that in a given series of about 16 experiments, the silver is varied between about 7 and about 15 "
8« 10. 1980 8, 10, 1980
AP B 01 J/219 762 57 155 18AP B 01 J / 219 762 57 155 18
2 19762 - 25 -2 19762 - 25 -
den, eine vollständige Wiederholung der vorgesehenen Experimente in der Regel ausreicht, um diese Beziehung aufzustellen, wobei vorauszusetzen ist, daß die Standardabweichung eines einzelnen experimentellen Versuchsergebnisses nicht größer ist als etwa 0,7 % Wirkungsgradeinheiten. Während des Verlaufes des Experimentierens können Daten, die nicht der vorgesehenen Reihe von Experimenten entsprechen, übernommen ¥/erden, die für die Entwicklung des weiter oben beschriebenen Modelies von Nutzen sind. Beispielsweise werden Daten sowohl aus den weiter oben erwähnten vorläufigen Experimenten zum Auffinden der entsprechenden Bereiche als auch alle zusätzlichen experimentellen Daten, die in bezug auf den besonderen Katalysatorträger und das Herstellungsverfahren von Interesse sind, zur Verfügung stehen, in wünschenswerter Weise zusammen mit denjenigen Daten berücksichtigt, die auf Grund des zusammengesetzten Aufbaues abgeleitet wurden. Die Gleichungen v/erden auf diese Weise den Daten angepaßt. Infolgedessen können unter praktischen Einsatzbedingungen Daten von etwa 30 bis 60 Experimenten für die Entwicklung der Wir-,kungsgrad- und Temperaturmodelle zur Verfugung stehen.a complete repetition of the intended experiments is usually sufficient to establish this relationship, assuming that the standard deviation of a single experimental test result is not greater than about 0.7 % efficiency units. During the course of the experimentation, data which does not correspond to the intended series of experiments can be taken over, which are useful for the development of the model described above. For example, data from both the above-mentioned preliminary experiments for finding the respective regions and any additional experimental data of interest with respect to the particular catalyst carrier and preparation process are desirably taken into account together with those data. which were derived on the basis of the composite structure. The equations are thus adapted to the data. As a result, under practical conditions, data from about 30 to 60 experiments may be available for the development of the Wir, kungsgrad and temperature models.
Die allgemeine Form der mathematischen Gleichung unter Bezugnähme weiter unten als "Temperaturmodell" definiert die Temperatur als Funktion der Masse-% von Silber, Zäsium und Kalium unter Abscheidung auf der Trägersubstanz des Katalysa-DieSchreibweise lautet wie folgt:The general form of the mathematical equation below referred to as the "temperature model" defines the temperature as a function of mass% of silver, cesium, and potassium deposited on the support of the catalase. The notation is as follows:
temperatur in 0C = aQ + a^BG) -S- a2(BCs) +temperature in a 0 C = Q + a ^ BG) a 2 -S- (BCs) +
+ a4(BG)2 + a5(BCs)2++ a 4 (BG) 2 + a 5 (BCs) 2 +
χ BG) + a8(BG x BK)χ BG) + a 8 (BG x BK)
χ BK)χ BK)
wobei a , a-, a2, a-, a,, a,-, ag, a~, ag und a«'den betreffenden Koeffizienten für jedes Glied in dem Temperaturmodell ent"where a, a-, a 2 , a-, a ,, a, -, ag, a ~, a g and a "'denote the respective coefficients for each term in the temperature model."
8c 10. 19808c 10. 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
219762 -26-219762 -26-
sprechen und sich, aus einer Reihe von Konstanten zusammensetzen, die für eine besondere Katalysatorträgersubstanz und ein spezielles Verfahren der Katalysatorherstellung unter Einhaltung einer vorgesehenen Reihe von Experimenten gemäß der Beschreibung weiter oben bestimmt wurden· Der Wert einiger dieser Koeffizienten kann gleich Hull sein, BG, BCs und BK entsprechen den weiter oben angegebenen Definitionen.The values of some of these coefficients may be Hull, BG, BCs. The value of some of these coefficients may be Hull, BG, BCs. The value of some of these coefficients may be Hull, BG, BCs and BK correspond to the definitions given above.
Die bequemste Verwendung der Wirkungsgrad- und Temperaturmodelle für die Definition des Bereiches des Synergismus für irgendeinen ausgewählten Masse~%~Wert des Silbers in dem Katalysator besteht darin, die Wirkungsgrad- und Temperatur«· Verhaltensweisen in graphischer Porm darzustellen, worunter im allgemeinen Niveaulinienbilder zu verstehen sind, wie der Beschreibung in Kapitel 11 des weiter oben erwähnten Buches "Die Ausführung und Analyse von Industrieexperimenten" zu entnehmen ist. So enthalten die Abbildungen 1 und 2 die Hiveaulinienbilder des 7/irkungsgrades und der Temperatur für eine ausgewählte Trägersubstanz und ein Katalysatorherstellungsverfahren mit 7 bzw. 13 Masse-% Silber« Die Niveaulinienbilder wurden aus einer vorgesehenen Reihe von Experimenten abgeleitet, bei denen die Hasse-% an Silber 5»88 bis 16,05, die Masse-% an Zäsium 0,00 bis 0,019 und die Masse-% an Kalium 0,00 bis 0,021 entsprachen. Tabelle 1 weiter unten enthält eine Zusammenfassung der experimentellen Daten, die für die ausgewählte Katalysatorträgersubstanz und das Kata~ lysatorherstellungsverfahren verfügbar waren und aus denen die ITiveaulinienbilder abgeleitet wurden* Die Experimente wurden in zwei verschiedenen Versuchsumsetzern entsprechend dem Standardprüfverfahren durchgeführt, beschrieben weiter unten unter der Überschrift "Katalysatorvergleiche". Bei den Experimenten wurden zwei ähnliche, aber geringfügig verschiedene Trägersubstanzen verwendet« Tabelle 1 repräsentiert dieThe most convenient use of the efficiency and temperature models for defining the range of synergism for any selected mass% of silver in the catalyst is to represent the efficiency and temperature responses in graphical form, generally to understand level line images as described in Chapter 11 of the above-mentioned book "The Execution and Analysis of Industrial Experiments". Thus, Figures 1 and 2 contain the level diagrams and the temperature for a selected vehicle and a catalyst preparation method with 7 and 13 mass% silver, respectively. The level line images were derived from a designated series of experiments in which the hate% on silver 5 »88 to 16.05, the mass% of cesium 0.00 to 0.019 and the mass% of potassium 0.00 to 0.021 corresponded. Table 1 below contains a summary of the experimental data available for the selected catalyst support and catalyst preparation process from which the ITIVA line images were derived. The experiments were performed in two different experimental transducers according to the standard test procedure described below under the heading " catalyst comparisons ". The experiments used two similar but slightly different carriers. Table 1 represents the
219762219762
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
- 27 -- 27 -
experimentellen Daten auf einer geineinsamen Basis, d, h. die Daten v/urden in der Weise eingestellt, um die beobachteten Differenzen zwischen den Umsetzern und den verwendeten Katalysatorträgersubstanzen zu kompensieren,experimental data on a synthetic basis, d, h. the data are adjusted to compensate for the observed differences between the reactors and the catalyst supports used,
Tabelle 1 : Experimentelle DatenTable 1: Experimental data
8. 10, 19808. 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 19762 -29-2 19762 -29-
Die spezifischen Wirkungsgrad- und Temperaturmodelle unter Ableitung aus den obigen Daten gemäß dem weiter oben erwähnten Verfahren der kleinsten Quadrate lassen sich wie folgt angeben:The specific efficiency and temperature models derived from the above data according to the above-mentioned least squares method can be stated as follows:
Wirkungsgrad in % = 77,19.+ 0,196(BG) + 133,4(BCs)Efficiency in % = 77.19. + 0.196 (BG) + 133.4 (BCs)
+ 120,5(BK) - 63787,0(BCs)2 «- 47229,0(BK)2 + 52,1(BC χ BCe) - -.60823,0(BCs x BK) und+ 120.5 (BK) - 63787.0 (BCs) 2 "- 47229.0 (BK) 2 + 52.1 (BC χ BCe) - .60823.0 (BCs x BK) and
Temperatur in 0C = 259,44 - 1279(BG) + 1555,8(BCs)Temperature in 0 C = 259.44 - 1279 (BG) + 1555.8 (BCs)
+ 794,1 (BK).+ 0,3466(BG)2 + 168544,0(BCs)2 + 146856,0(BK)2 + 132807,0(BCs χ BK)+ 794.1 (BK). + 0.3466 (BG) 2 + 168544.0 (BCs) 2 + 146856.0 (BK) 2 + 132807.0 (BCs χ BK)
v/obei: BG = (Masse-% Ag - 11,0) BCs = (Masse-% Cs - 0,01) BK = (Masse-% K - 0,003)v / obei: BG = (mass% Ag - 11.0) BCs = (mass% Cs - 0.01) BK = (mass% K - 0.003)
Die Abbildungen 1 und 2 zeigen Hiveaulinienbilder mit konstantem Wirkungsgrad und bei einer konstanten Temperatur im Kalium/Zäsium-Konzentrationsraum. Die dunkleren Linien repräsentieren Selektivitätsniveaulinien mit Selektivitätswerten unter Angabe für die jeweilige linie. Die helleren, unterbrochenen .Linien repräsentieren Temperaturniveaulinien mit Temperaturen unter Angabe in 0C* Der Wirkungsgrad und die Temperatur für Punkte zwischen den bezeichneten Niveaulinien können interpoliert werden* Die maximal für jede Kombination von Zäsium und Kalium erreichbare Selektivität ist · als Funktion, der Zäsiuinkonzentration durch die Kurve mit der Bezeichnung SeI1., wiedergegeben. Diese Kurve repräsentiert den maximalen Synergismus, der für jeden gegebenen Zäsiumwert zu erzielen ist· Die Synergismuskurve (in den Abbildungen 1 und 2 mit "A" bezeichnet) trennt den Bereich desFigures 1 and 2 show high-efficiency level line images at a constant potassium / cesium concentration space temperature. The darker lines represent selectivity levels with selectivity values for each line. The brighter, discontinuous lines represent temperature level lines with temperatures indicated in 0 C * The efficiency and temperature for points between the designated level lines can be interpolated * The maximum selectivity achievable for each combination of cesium and potassium is as a function of the cesium concentration the curve labeled SeI 1 , reproduced. This curve represents the maximum synergism that can be achieved for any given cesium value. The synergism curve (denoted "A" in Figures 1 and 2) separates the range of
8. 10. 1930' AP B 01 J/219 762 2 19762 .30. 57 155 188. 10. 1930 'AP B 01 J / 219 762 2 19762. 30 . 57 155 18
Synergismus gemäß der hier erfolgten Definition und die Bereiche der additiven und antagonistischen Effekte« Additive Effekte treten in Erscheinung, wenn der mit einer Kombination von Zäsium und Kalium erhaltene Wirkungsgrad einem gewogenen Mittelwert der Wirkungsgrade entspricht, zu erzielen unter allgemeinen Bedingungen mit den betreffenden Katalysatoren, die dieselben sind wie der Katalysator, der die besagte Kombination enthält, außer daß sie statt sowohl Kalium als auch Zäsium enthalten, der eine Katalysator die betreffende Menge an Zäsium und der andere Katalysator die betreffende Menge an Kalium enthält«, Antagonistische Effekte treten auf, wenn der Wirkungsgrad, der mit einem Gemisch aus Zäsium und Kalium erhalten wird, kleiner als die Wirkungsgrade iDt, die erzielt v/erden mit entsprechenden Katalysatoren, die die betreffende Menge an Zäsium und die betreffende Menge an Kalium individuell gemäß der obigen Beschreibung enthalten. Die Fläche zwischen der Ordinate, der Abszisse und der Synergismuskurve (Kurve "A") definiert den Bereich des Synergismus in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, Die Pläche auf der rechten Seite der Synergismuskurve "A" repräsentiert den Bereich der additiven und antagonistischen Effekte gemäß der obigen Beschreibung und definiert somit Gemische, die sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befinden. Für irgendein gegebenes Kiveaulinienbild sind die bevorzugten Kombinationen zvd.sch.en dem Zäsium und dem Kalium diejenigen, die Selektivitäten gemäß der SeI11 -Kurve oder in der Nähe dersel«- ben hervorrufen« Im allgemeinen sind jedoch bevorzugte Gemische diejenigen, bei denen Zäsium und Kalium in einem Masseverhältnis von etwa 100:1 bis 1:100 in Abhängigkeit von der besonderen Katalysatorträgersubstanz und dem ausgewählten Herstellungsverfahren vorhanden sind« Bei Gemischen von Zäsium und Lithium oder Zäsium und Natrium entsprechen die bevorzugten Gemische meistens denjenigen, bei denen die Alkalimetalle in einem Masseverhältnis von etwa 1000:1 bisSynergism as defined herein and the ranges of additive and antagonistic effects. "Additive effects appear when the efficiency obtained with a combination of cesium and potassium corresponds to a weighted average of the efficiencies to be achieved under general conditions with the catalysts in question they are the same as the catalyst containing the said combination, except that instead of containing both potassium and cesium, one catalyst contains the relevant amount of cesium and the other catalyst the amount of potassium in question Efficiency, which is obtained with a mixture of cesium and potassium, less than the efficiencies iDt obtained with appropriate catalysts containing the relevant amount of cesium and the relevant amount of potassium individually as described above. The area between the ordinate, the abscissa and the synergistic curve (curve "A") defines the area of synergism in accordance with the present invention. The right place plains of the synergistic curve "A" represents the range of additive and antagonistic effects according to the present invention above description and thus defines mixtures which are not in accordance with the present invention. The preferred combinations are zvd.sch.en the cesium and potassium those selectivities in accordance with the curve 11 for any given SeI Kiveaulinienbild or near dersel "- ben cause" In general, however, preferred mixtures, those in which cesium and Potassium is present in a weight ratio of about 100: 1 to 1: 100, depending on the particular catalyst carrier and manufacturing process selected. For mixtures of cesium and lithium or cesium and sodium, the preferred mixtures are most often those in which the alkali metals are in a mass ratio from about 1000: 1 to
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
219762219762
- 31 -- 31 -
1 :1000 vorhanden sind.1: 1000 are present.
Unter Bezugnahme auf die Abbildung 1 weist ein Katalysator mit beispielsweise 0,003 Masse-% Cs. und 0 Masse-% K einen V/irkungsgrad von etwa 73 % auf. Die Zugabe von ungefähr 0,008 Masse-% K zu diesem Katalysator führt zu einer Zunahme des Wirkungsgrades auf etwa 76,0 %t wobei die maximale Selektivität bei dieser Zäsiumkonzentration zu verzeichnen ist (d· h. gemeint ist der Wert auf der SeLy, -Kurve). Weitere Zugaben von Kalium bis etwa 0,016 Masse-% K (d. h. gemeint ist der Y/ert auf der Kurve "A") würden ffirkungsgrade gleich denjenigen oder größer als diejenigen ergeben, die mit der gegebenen Menge an Zäsium allein (0,003 Masse~%) zu erhalten sind (de h» kein Alkalimetall außer dem Zäsium ist vorhanden) ; Kaliumzugaben über die 0,016 Massel K hinaus führen zu Wirkungsgraden kleiner als diejenigen, die mit 0,003 Masse-% Zäsium allein zu erhalten sind, d. h» wir befinden uns in dem Bereich entweder der additiven Effekte oder der antagonistischen Effekte« Trotzdem kann eine derartige Menge an Kalium, die derartige antagonistische Effekte hervorruft, noch einen Katalysator mit einer ziemlich wünschenswerten Selektivität und Aktivität für eine gegebene Betriebsart liefern*Referring to Figure 1, a catalyst having, for example, 0.003 mass% Cs. and 0 mass% K has an efficiency of about 73 % . The addition of about 0.008 mass% K to this catalyst results in an increase in efficiency to about 76.0 % t with the maximum selectivity at this cesium concentration (i.e., the value on the SeYy, curve) ). Further additions of potassium to about 0.016 mass% K (ie, the Y on the curve "A") would give efficiencies equal to or greater than those given with the given amount of cesium alone (0.003 mass%). are to be obtained (d e h »no alkali metal except the cesium is present); Additions of potassium in excess of the 0.016 mass K result in efficiencies lower than those obtainable with 0.003 mass% cesium alone, d. h »we are in the range of either additive effects or antagonistic effects« Nevertheless, such an amount of potassium that produces such antagonistic effects may still provide a catalyst with a rather desirable selectivity and activity for a given mode of operation *
Der Synergismusbereich variiert mit dem Silbergehalt des Katalysators gemäß der Beschreibung durch das Wirkungsgradmodell. Abbildung 2 veranschaulicht den Bereich des Synergismus bei einem Silbergehalt von 13 Masse~%e Die SeL. Kurve und die Synergismuskurve (Kurve "A") der Abbildung 2 entsprechen der vorhergehenden Definition unter Bezugnahme auf Abbildung 1. Ein Vergleich der Abbildungen 1 und 2 zeigt, daß die Wirkungsgradniveaulinien ähnlich verlaufen, aber mit Bezug auf die Zäsium- und- Kaliumachsen verschoben sind« Beispielsweise umhüllt die Wirkungsgradniveaulinie für den Wirkungsgrad gleich 76 % in Abbildung 1 eine Fläche, dieThe range of synergism varies with the silver content of the catalyst as described by the efficiency model. Figure 2 illustrates the region of synergism in a silver content of 13 mass% e ~ SEL. The curve and the synergistic curve (curve "A") of Figure 2 correspond to the previous definition with reference to Figure 1. A comparison of Figures 1 and 2 shows that the efficiency levels are similar, but shifted with respect to the cesium and potassium axes "For example, the efficiency level line for efficiency equal to 76 % in Figure 1 covers an area that
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 19762 -32-2 19762 -32-
kleiner ist als die Flache, die durch die entsprechende Hiveaulinie in Abbildung 2 eingegrenzt wird. Des weiteren befindet sich der Maximalwert der Selektivität, der bei 7 läasse-% Silber erhalten wird, d. tu das Maximum längs der SeIj^x-MrLLe, geringfügig oberhalb 76 % (Abbildung 1), während das entsprechende Maximum für 13 Masse-% Silber geringfügig oberhalb von 77,8 % (Abbildung 2) liegt.smaller than the area bounded by the corresponding divisional line in Figure 2. Furthermore, the maximum value of selectivity obtained at 7 % silver is d. the maximum along the SeIj ^ x MRLs is slightly above 76 % (Figure 1), while the corresponding maximum for 13% by mass silver is slightly above 77.8 % (Figure 2).
Das Wirkungsgradmodell und das Temperaturmodell, die zur Entwicklung gelangten, sind für eine spezielle Methode der Katalysatorherstellung, für eine spezielle Katalysatorträgersubstanz sowie für eine besondere binäre Alkalimetallkombination spezifisch· Veränderungen entweder im Rahmen des Verfahrens zur Katalysatorherstellung oder bei der Trä« gersubstanz oder in bezug auf die spezielle binäre Kombination können die Koeffizienten der Modelle verändern und daher die Form der Niveaulinienbilder, die daraus abgeleitet wurden· So können die Kurven "A" und Sei,. aus Geraden oder aus Kurven bestehen und ein oder beide Achsen schneiden (nämlich die Zäsiumachse und die des anderen Alkalimetalles in der binären Kombination)· Beispielsweise schneiden in den Abbildungen 1 und 2 die Kurven "A" und Sei,, beide Achsen und die Zäsiumachse unter einem Winkel größer als 90 °» Bei einem unterschiedlichen Trägermittel, einem unterschiedlichen Verfahren der Katalysatorherstellung oder einer verschiedenen binärenAlkalimetallkombination mit Zä~ sium können jedoch die sich ergebenden Kurven "A" und Sei,- die Zäsiumachse unter einem Winkel kleiner als 90The efficiency model and the temperature model that have been developed are specific for a particular method of catalyst preparation, for a particular catalyst support substance, as well as for a particular binary alkali metal combination, either as part of the catalyst preparation or support process, or special binary combinations can change the coefficients of the models and therefore the shape of the level line images derived from them · Thus, the curves "A" and Sei ,. consist of straight lines or curves and intersect one or both axes (namely the cesium axis and that of the other alkali metal in the binary combination) · For example, in Figures 1 and 2, the curves "A" and Se "intersect both axes and the cesium axis an angle greater than 90 °. However, for a different support, a different method of catalyst preparation, or a different binary-alkali combination with cesium, the resulting curves "A" and Sei, - the cesium axis at an angle may be less than 90
MaxMax
schneiden oder parallel zu einer der Achsen verlaufen. Die Koeffizienten für das Modell und sich sich ergebenden ITiveaulinienbilder können ohne weiteres für jede der weiter oben erwähnten Änderungen unter Verwendung der vorgesehenen Reihe von Experimenten gemäß der weiter oben angegebenen Beschreibung bestimmt werden»cut or parallel to one of the axes. The coefficients for the model and resulting ITi-line maps may be readily determined for each of the above-mentioned changes using the intended set of experiments as described above. "
8, 10. 19808, 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 19762 -33-2 19762 -33-
Die Konzentration an Silber in dem fertigen Katalysator kann zwischen 2 Haßse-% und 20 Masse-% variieren, der bevorzugte Bereich entspricht dabei etwa 6 Masse-% bis etwa 16 Masse-$ Silber.The concentration of silver in the final catalyst may vary between 2 hss and 20 mass%, the preferred range being about 6% to about 16 mass% silver.
Vom wirtschaftlichen Standpunkt sind geringere Silberkonzentrationen zu bevorzugen. Die optimale Silberkonzentration für irgendeinen besonderen Katalysator wird jedoch sowohl von den wirtschaftlichen Paktoren als auch von den Leistungscharakte«» ristika abhängig sein, wie etwa von dem Y/irkungsgrad des Katalysators, von der Alterungsgeschwindigkeit des Katalysators und der Reaktionstemperatur.From an economic point of view, lower silver concentrations are preferable. However, the optimum silver concentration for any particular catalyst will depend on both the economic factors and the performance characteristics of the catalyst, such as the degree of catalyst activity, the rate of catalyst aging, and the reaction temperature.
Eine Vielzahl von Verfahren kann Verwendung finden, um Katalysatoren herzustellen, die Kombinationen des Zäsiums mit einem anderen Alkalimetall oder mit mehreren anderen Alkalimetallen (außer dem Prankium) gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten. Das bevorzugte Verfahren setzt sich wie folgt zusammen:A variety of methods can be used to prepare catalysts containing combinations of cesium with another alkali metal or with several other alkali metals (other than proline) according to the present invention. The preferred method is composed as follows:
(1) Eine poröse Katalysatorträgersubstanz wird mit einer Lösung imprägniert, die aus einem Lösungsmittel oder einem löslichmachenden Mittel, aus einem Silbersalz in einer Menge, die ausreicht, um die gewünschte Silbermasse auf der Trägersubstanz zum Abscheiden zu bringen, und aus Salzen (a) des Zäsiums und (b) wenigstens eines anderen Alkalimetalles besteht, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Lithium, Natrium, Kalium und Rubidium, in einer ausreichenden Menge,um die betreffenden Anteile an (a) und (b) auf der Trägersubstanz zum Abscheiden zu bringen derart, daß der Wirkungsgrad des fertigen Katalysators zur Herstellung des Ethylenoxides auf einen Wert vergrößert wird, der über den ?/irkungsgraden liegt, die unter allgemeinen Bedingungen mit den betreffenden Katalysatoren erhalten werden, die dieselben sind wie(1) A porous catalyst carrier substance is impregnated with a solution consisting of a solvent or a solubilizing agent, a silver salt in an amount sufficient to deposit the desired silver mass on the carrier, and salts (a) of Cesium and (b) at least one other alkali metal selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium and rubidium, in an amount sufficient to cause the respective proportions of (a) and (b) to deposit on the support such that the efficiency of the finished catalyst for producing the ethylene oxide is increased to a level above the levels obtained under general conditions with the respective catalysts being the same as
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
19 7 6 2 - 34 -19 7 6 2 - 34 -
der besagte Katalysator, außer daß sie statt sowohl (a) als auch (b) enthalten, der eine Katalysator die betreffende Menge an (a) und der andere Katalysator die betreffende Menge an (b) enthält; und anschließend wird (2) die imprägnierte Trägersubstanz in der Weise behandelt, daß wenigstens eine Fraktion des Silbersalzes in Silbermetall umgewandelt wird und die Abscheidung von Silber, (a) bzw. (b) auf der Oberfläche der Trägersubstanz zustande kommt· Die Abscheidung des Silbers und des Alkalimetalles geschieht im allgemeinen durch Erwärmung der Trägersubstanz bei erhöhten Temperaturen zum Zwecke des Verdampfens der Flüssigkeit innerhalb der Trägersubstanz und des Abscheidens des Silbers und des Alkalimetalles auf den inneren und äußeren Oberflächen der Trägersubstanz· Alternativ dazu kann ein Überzug aus Silber und Alkalimetallen auf der Trägersubstanz aus einer Emulsion oder Aufschlämmung gebildet werden, in der sich die abzuscheidenden Elemente befinden, gefolgt von einer Erwärmung der Trägersubstanz gemäß der weiter oben angegebenen Beschreibung, Die Imprägnierung der Trägersubstanz ist im allgemeinen diesaid catalyst, other than containing both (a) and (b), one catalyst contains the amount of (a) and the other catalyst the amount of (b) in question; and then (2) the impregnated vehicle is treated such that at least a fraction of the silver salt is converted to silver metal and deposition of silver, (a) and (b), respectively, occurs on the surface of the substrate. · Deposition of the silver and the alkali metal is generally accomplished by heating the support at elevated temperatures for the purpose of vaporizing the fluid within the support and depositing the silver and the alkali metal on the interior and exterior surfaces of the support. Alternatively, a coating of silver and alkali metals may be used on the substrate Carrier substance can be formed from an emulsion or slurry in which the elements to be deposited are, followed by heating of the carrier substance as described above. The impregnation of the carrier substance is generally the
bevorzugte Technik für die Silberabscheidung, ¥/eil hierbei das Silber wirkungsvoller ausgenutzt wird als bei den Überzugs- bzw. Beschichtungsverfahren. Die letzteren sind im allgemeinen nicht in der Lage, eine wesentliche Silberabscheidung auf den inneren Oberflächen der Trägersubstanz zu bewirken. Außerdem sind beschichtete Katalysatoren gegenüber Silberverlusten durch mechanischen Verschleiß empfindlicher.preferred technique for the silver deposition, hereby the silver is used more effectively than in the coating or coating process. The latter are generally unable to cause significant silver deposition on the interior surfaces of the support. In addition, coated catalysts are more sensitive to silver losses due to mechanical wear.
Die Reihenfolge des Imprägnierens oder Abscheidens im Hinblick auf die Oberflächen der Trägersubstanz mit Silber und Alkalimetallen ist freigestellt. So können Imprägnierung und Abscheidung von Silber und Alkalimetallen gleichzeitig oder aufeinanderfolgend vorgenommen werden, d» he die Alkalimetalle können vor, während oder nach der Silberzugabe zu der Trägersubstanz'zur Abscheidung gelangen. Die AlkalimetalleThe order of impregnation or deposition with respect to the surfaces of the carrier with silver and alkali metals is optional. Thus, impregnation and deposition of silver and alkali metals can be made simultaneously or sequentially, d "h e alkali metals before, during or get to silver addition to the Trägersubstanz'zur deposition. The alkali metals
8* 10. 1980 AP B 01 J/219 57 155 188 * 10. 1980 AP B 01 J / 219 57 155 18
2 19 7 6 2 - 35 -2 19 7 6 2 - 35 -
können zusammen oder aufeinanderfolgend abgeschieden v/erden. Beispielsweise kann Zäsium zuerst abgeschieden werden, gefolgt von dem gleichzeitigen oder aufeinanderfolgenden Abscheiden des Silbers und der anderen Alkalimetalle (des anderen Alkalimetalles), oder ein solches anderes Alkalimetall (solche anderen Alkalimetalle) kann (können) zuerst abgeschieden werdenj gefolgt von dem gleichzeitigen oder aufeinanderfolgenden Abscheiden des Silbers und Zäsiums.can be deposited together or sequentially. For example, cesium may be deposited first, followed by the simultaneous or sequential deposition of the silver and other alkali metals (the other alkali metal), or such other alkali metal (s) may be deposited first followed by simultaneous or sequential deposition of silver and cesium.
Die Imprägnierung der Katalysatorträgersubstanz wird unter Verwendung einer Lösung oder von mehreren Lösungen mit Silber- und Alkalimetallverbindungen in Übereinstimmung mit den gut bekannten Verfahren für gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Abscheidungen vorgenommene Im Falle der gleichzeitigen Abscheidung wird im Anschluß an die Imprägnierung die imprägnierte Trägersubstanz erwärmt oder chemisch behandelt, um die Silberverbindung zu Silbermetall zu reduzieren und die Alkalimetalle auf die Katalysatoroberflächen zum Abscheiden zu bringen» Im Falle der aufeinanderfolgenden Abscheidung wird die Trägersubstanz anfänglich mit Silber öder Alkalimetall imprägniert (in Abhängigkeit von der benutzten Eeihenfolge) und dann erwärmt oder chemisch behandelt, wie weiter oben beschrieben wurde· Es schließt sich .hierauf ein zweiter Imprägnierungsabschnitt an und eine entsprechende Erwärmungsoder chemische Behandlung, um zu dem fertigen Katalysator mit dem Gehalt an Silber und Alkalimetallen zu gelangen.The impregnation of the catalyst support is carried out using one or more solutions of silver and alkali metal compounds in accordance with well-known simultaneous or sequential deposition methods. In the case of simultaneous deposition, following impregnation, the impregnated support is heated or chemically treated. In the case of sequential deposition, the vehicle is initially impregnated with silver or alkali metal (depending on the order of use) and then heated or chemically treated, as above This is followed by a second impregnation section and a corresponding heating or chemical treatment to obtain the finished catalyst containing silver and alkali metals.
Die zum Imprägnieren der Trägersubstanz verwendete Silberlösung weist ein Silbersalz oder eine Silberverbindung in einem Lösungsmittel oder in einem komplexbildenden/löslichmachenden Mittel auf, wie dies etwa bei den Silberlösungen der Fall ist, die auf diesem Gebiet der Technik bekannt sind* Das verwendete besondere Silbersalz ist nicht kritisch und kann zum Beispiel aus Silbernitrat, Silber-(I)-oxid oderThe silver solution used to impregnate the vehicle has a silver salt or a silver compound in a solvent or in a complexing / solubilizing agent, such as in the silver solutions known in the art * The particular silver salt used is not critical and can be made of silver nitrate, silver (I) oxide or
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 19 7 6 2 - 36 -2 19 7 6 2 - 36 -
Silberkarboxylaten, wie etwa Silberazetat, Silberoxalat, Silberzitrat, Silberphtiialat, Silberlaktat, Silberpropionat und Silberbutyrat, sowie aus Salzen der höheren Fettsäuren ausgewählt werden.Silver carboxylates, such as silver acetate, silver oxalate, silver citrate, silver phthalate, silver lactate, silver propionate and silver butyrate, as well as salts of the higher fatty acids.
Eine große Vielzahl von Lösungsmitteln oder komplexbildenden/ löslichmaciienden Mitteln kann Verwendung finden, um das Silber in dem Imprägnierungsmedium auf die gewünschte Konzentration löslich zu machen. Unter den Lösungsmitteln, die auf diesem Gebiet der Technik bekannt sind und sich für diesen Zweck eignen, sind zu erwähnen: Milchsäure (US-PS 2 477 435 (Aries) und 3 501 417 (DeHaio))} Ammoniak (US-PS 2 463 228 (West und andere)); Alkohole wie beispielsweise Ethylenglykol (US-PS 2 825 701 (Endler und andere) und 3 563 914 (Wattima)); sowie Amine und wäßrige Gemische von Aminen (US-PS 2 459 896 (Schwarz), 3 563 914 (Wattimena), 3 702 259 (Meisen) und 4 097 114 (Cavitt)).A wide variety of solvents or complexing / solubilizing agents can be used to solubilize the silver in the impregnation medium to the desired concentration. Among the solvents known and suitable for this purpose in the art are lactic acid (U.S. Patents 2,477,435 (Aries) and 3,501,417 (DeHaio))} ammonia (U.S. Patent 2,463,137) 228 (West and others)); Alcohols such as ethylene glycol (U.S. Patent 2,825,701 (Endler et al.) And 3,563,914 (Wattima)); and amines and aqueous mixtures of amines (U.S. Patent 2,459,896 (Schwarz), 3,563,914 (Wattimena), 3,702,259 (Meisen) and 4,097,114 (Cavitt)).
Geeignete Alkalimetallsalze umfassen alle diejenigen Salze, die in dem verwendeten besonderen Lösungsmittel oder löslichmachenden Mittel löslich sind. Demzufolge können anorganische und organische Salze der Alkalimetalle verwendet werden, wie zum Beispiel nitrate, Halogenide, Hydroxide, Sulfate und Karboxylate. Beim gleichzeitigen Abscheiden zusammen mit dem Silber ist das verwendete Alkalimetallsalz vorzugsweise ein solches Salz, das in der Lösung nicht mit dem Silbersalz reagiert, um eine vorzeitige Silberpräzipitation aus dem Salz zu vermeiden* So werden beispielsweise Alkalimetallhalogenide vorzugsweise in Milchsäurelösung nicht verwendet, weil sie mit den darin enthaltenen Silberionen reagiaren.Suitable alkali metal salts include all those salts which are soluble in the particular solvent or solubilizing agent used. Accordingly, inorganic and organic salts of the alkali metals may be used, such as nitrates, halides, hydroxides, sulfates and carboxylates. When co-deposited together with the silver, the alkali metal salt used is preferably such a salt that does not react with the silver salt in the solution to prevent premature silver precipitation from the salt. For example, alkali metal halides are preferably not used in the lactic acid solution because they interfere with the Reactive silver ions contained therein.
Im Anschluß an die Imprägnierung der Katalysatorträgersubstanz mit Silber- und Alkalimetallsalzen werden die imprägnierten Trägerteilchen von irgendwelchen Resten an nichtabsorbierterFollowing impregnation of the catalyst support with silver and alkali metal salts, the impregnated support particles are unabsorbed from any residues
8, 10. 19308, 10, 1930
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
.' 2 1 9 7 6 2 . - 37 -. ' 2 1 9 7 6 2. - 37 -
Lösung oder Aufschlämmung befreit· Dies wird in geeigneter V/eise durch Entfernen des überschüssigen Imprägnierungsmediums bewirkt oder alternativ durch die Benutzung von Trenntechniken, wie etwa durch Filtration oder Zentrifugieren· Die imprägnierte Trägersubstanz wird dann im allgemeinen wärme-, behandelt (zum Beispiel durch Rösten), um das Silbermetallealz in metallisches Silber zu zersetzen und zu reduzieren und das Abscheiden des Alkalimetallions zu erreichen» Ein derartiges Rösten kann bei einer Temperatur von etwa 100 0C bis 900 0C, vorzugsweise von 200 0C bis 700 0C, während einer Zeitspanne ausgeführt werden, die ausreicht, um im wesentlichen das gesamte Silbersalz in Silbermetall umzuwandeln. Im allgemeinen gilt, daß, je höher die Temperatur, desto kür~ zer die erforderliche Reduktionszeitβ Beispielsweise kann bei einer Temperatur von 400 0G bis 900 0C die Reduktion in etwa 1 bis 5 Minuten durchgeführt werden* Obgleich ein umfangreicher Bereich von Zeitspannen für das Erwärmen auf diesem Gebiet der Technik vorgeschlagen worden ist, um die imprägnierte Trägersubstanz· thermisch zu behandeln (zum Beispiel schlägt die US-PS 3 563 914 eine Erwärmung unter 300 Sekunden vor, wobei ein Trocknen, aber kein Rösten bewirkt wird, um den Katalysator zu reduzieren; die US-PS 3 702 259 beschreibt eine Erwärmung 2 bis 8 Stunden lang bei einer Temperatur von 100 0C bis 375 0C, um das Silbersalz in dem Katalysator zu reduzieren; und die US-PS 3 962 136 bringt 1/2 bis 8 Stunden für denselben Temperaturbereich in Vorschlag), ist es nur von Wichtigkeit, daß die Zeitspanne für die Reduktion mit der Temperatur in einer solchen Korrelation steht, daß im wesentlichen eine komplette Reduktion des Silbersalzes zu dem metallischen Silber bev/irkt wird« Pur diesen Zweck kann ein kontinuierliches oder stufenweises Erwärmungsprogramm verwendet werden«Solution or slurry removed. This is conveniently effected by removal of the excess impregnation medium, or alternatively by the use of separation techniques such as filtration or centrifugation. The impregnated support is then generally heat treated (e.g., by roasting). to decompose and reduce the silver metal alloy to metallic silver and to achieve deposition of the alkali metal ion. Such roasting may be carried out at a temperature of about 100 ° C to 900 ° C, preferably 200 ° C to 700 ° C, for a period of time sufficient to convert substantially all of the silver salt to silver metal. In general that the higher the temperature is valid, the kür ~ zer the required reduction period β example, the reduction may be carried out in about 1 to 5 minutes at a temperature of 400 0 G to 900 0 C * Although an extensive range of time intervals for heating in the art has been proposed to thermally treat the impregnated support (for example, US Pat. No. 3,563,914 proposes heating below 300 seconds, with drying but no roasting being effected around the catalyst U.S. Patent 3,702,259 discloses heating for 2 to 8 hours at a temperature of 100 ° C to 375 ° C to reduce the silver salt in the catalyst, and U.S. Patent 3,962,136 provides 1 / 2 to 8 hours for the same temperature range in proposal), it is only important that the time period for the reduction with the temperature be in such a correlation that substantially a k complete reduction of the silver salt to the metallic silver is considered "Purely for this purpose a continuous or stepwise heating program can be used"
Die Y/ärmebehandlung wird vorzugsweise an der Luft ausgeführt,The Y / heat treatment is preferably carried out in air,
8, 10. 19808, 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 197 62 - 38 -2 197 62 - 38 -
aber eine Stickstoff- oder Kohlendioxidatmosphäre kann ebenfalls benutzt werden. Die für eine derartige Wärmebehandlung benutzte technische Anlage kann von einer statischen oder strömenden Atmosphäre solcher Gase Gebrauch machen, um zu der Reduktion zu gelangen.but a nitrogen or carbon dioxide atmosphere can also be used. The technical equipment used for such a heat treatment may make use of a static or flowing atmosphere of such gases to achieve the reduction.
Die Teilchengröße des auf der Trägersubstanz abgeschiedenen Silbermetalles stellt eine Punktion des benutzten Verfahrens zur Herstellung des Katalysators dar* So kann die spezielle Auswahl des Lösungsmittels und/oder komplexbildenden Mittels, des Silbersalzes, der Wärmebehandlungsbedingungen und des Katalysatorträgers in unterschiedlichen Graden die Größe der sich ergebenden Silberteilchen affizieren. Bei Trägersubstanzen von allgemeinem Interesse für die Herstellung von Ethylenoxid wird eine Verteilung der Silberteilchengrößen in dem Bereich von 0,05 bis 2,0 yum typischerweise erhalten. Die Rolle der Teilchengröße des Silberkatalysators auf die Wirksamkeit des Katalysators bei der Herstellung von Ethylenoxid ist jedoch nicht eindeutig verständlich. In Anbetracht der Tatsache, daß von den Silberteilchen bekannt ist, auf der Oberfläche des Katalysators zu wandern, wenn dieser bei einer katalytischen Reaktion eingesetzt wird, wobei sich merkliche Änderungen der Größe und der Form der Silberteilchen ergeben, kann die Silberteilchengröße nicht als ein signifikanter Paktor bei der Einwirkung auf eine katalytische Umsetzung angesehen werden.The particle size of silver metal deposited on the support constitutes a punction of the process used to prepare the catalyst. Thus, the particular choice of solvent and / or complexing agent, silver salt, heat treatment conditions and catalyst support to varying degrees may increase the size of the resulting silver particles of affecting. For excipients of general interest for the production of ethylene oxide, a distribution of silver particle sizes in the range of 0.05 to 2.0 μm is typically obtained. However, the role of the particle size of the silver catalyst on the effectiveness of the catalyst in the production of ethylene oxide is not clearly understood. In view of the fact that the silver particles are known to migrate on the surface of the catalyst when used in a catalytic reaction, resulting in significant changes in the size and shape of the silver particles, the silver particle size can not be considered as a significant factor be considered when acting on a catalytic reaction.
Auswahl der TrägersubstanzSelection of the carrier substance
Die Katalysatorträgersubstanz, von der bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung Gebrauch gemacht wird, kann aus bekannten, porösen, feuerfesten Materialien ausgewählt werden, die sich im ?/esentliehen gegenüber Ethylen, Ethylenoxid und anderen Reaktionsteilnehmem und Pro-The catalyst support material utilized in the practice of the present invention may be selected from known porous refractory materials which are resistant to ethylene, ethylene oxide, and other reactants and prodrugs.
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2,19 7.62 -39-2,19 7.62 -39-
dukten unter Reaktionsbedingungen inert verhalten. Diese Materialien werden im allgemeinen als "makroporös" bezeichnet und bestehen aus porösen Materialien mit wirksamen Oberflächen kleiner als 10 m /g (Quadratmeter je Gramm der Trägersubstanz) und vorzugsweise kleiner als 1 m /ge Die wirksame Oberfläche wird nach der bekannten B. -E. -T0 -Methode gemessen, v/ie sie von Brunauer, S,, Emmet, P* und Teller E. in Jo Am, Chem. SoC9 Band 60, Seiten 309 bis 316 (1938) beschrieben wurde« Die Materialien v/erden des weiteren gekennzeichnet durch Porenvolumina im Bereich von etwa 0,15 bis 0,8 ein /g, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,2 bis 0,6 cnr/g. Die Porenvolumina können durch die bekannte Quecksilber-Porosimetrie oder durch Wasserabsorptionstechniken gemessen v/erden. Mittlere Porendurchmesser für die weiter oben beschriebenen Trägersubstanzen liegen im Bereich von etwa 0,01 bis 100 /um, ein bevorzugter Bereich entspricht etwa 0,5 bis 50 /um·inert under reaction conditions. These materials are generally referred to as "macroporous" and consist of porous materials with effective surface areas less than 10 m / g (square meter per gram of support) and preferably less than 1 m / g e . E. T 0 method, as described by Brunauer, S, Emmet, P * and Teller E. in Jo Am, Chem. Soc. 9 Vol. 60, pp. 309-316 (1938). furthermore characterized by pore volumes in the range of about 0.15 to 0.8 g / g, preferably in the range of about 0.2 to 0.6 cnr / g. The pore volumes can be measured by known mercury porosimetry or by water absorption techniques. Average pore diameters for the above-described carrier substances are in the range of about 0.01 to 100 μm, a preferred range corresponds to about 0.5 to 50 μm.
Die Trägersubstanz daif vorzugsweise keine Ionen enthalten, die mit den Alkalimetallen austauschbar sind, die in den Katalysator eingebracht wurden, und zwar entweder bei der Herstellung oder bei der Verwendung des Katalysators, damit es zu keiner Störung der Alkalimetallmenge kommt, durch die der gewünschte Synergismus bedingt wird« Wenn die Trägersubstanz derartige Ionen enthält, müssen diese durch chemische Standardverfahren entfernt werden, wie etwa durch Herauslösen« Darüber hinaus ist, falls die Trägersubstanz einen Mengenanteil an Alkalimetall enthält, der auf das Silber übertragbar ist, wodurch die synergistische Kombination gestört wird, die Trägersubstanz anschließend in der Weise zu behandeln, um ein derartiges überschüssiges Alkalimetall zu entfernen, oder der Mengenanteil an dem Alkalimetall, der in den Katalysator eingebracht wurde, muß kleiner sein als die synergistische Menge, v/o durch die Möglichkeit besteht, daßThe support preferably does not contain ions which are exchangeable with the alkali metals introduced into the catalyst, either in the preparation or use of the catalyst, so as not to interfere with the amount of alkali metal resulting in the desired synergism If the carrier contains such ions, they must be removed by standard chemical procedures, such as by dissolution. In addition, if the carrier contains a proportion of alkali metal that is transferable to the silver, thereby interfering with the synergistic combination The carrier may then be treated to remove such excess alkali metal, or the amount of the alkali metal incorporated into the catalyst must be less than the synergistic amount
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 19 7 6 2 - 40 -2 19 7 6 2 - 40 -
das übertragene Alkalimetall die gewünschten synergistischen Mengen bewirkt·the transferred alkali metal brings about the desired synergistic amounts.
Die chemische Zusammensetzung der Trägersubstanz ist nicht genau kritisch· Die Trägersubstanzen können beispielsweise aus alpha-Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Siliziumdioxid, ZirlConerde, Magnesia und verschiedenen Tonen bestehen· Im allgemeinen werden Materialien auf der Basis des alpha-Aluminiumoxides bevorzugt. Diese Materialien auf der Basis des alpha-Aluminiumoxides können eine sehr hohe Reinheit aufweisen, d. h· 98 Masse»% alpha-Aluminiumoxid, wobei die restlichen Bestandteile Silizium~(IV)-oxid, Alkalimetalloxiden (zum Beispiel dem Hatriuminonoxid) und Spurenmengen von anderen Metall- und Mchtmetallverunreinigungen entsprechen· Oder die Materialien können eine geringe Reinheit aufweisen, d· h» etwa 80 Masse-% alpha-Alurniniumoxid, wobei der Ausgleich durch ein Gemisch von Siliziumdioxid, verschiedenen Alkalioxiden, Erdalkalioxiden, Eisenoxid und anderen Metall- und Hichtmetalloxiden erfolgt. Die Trägersubstanzen mit der geringeren Reinheit v/erden in der Weise hergestellt, im Rahmen der Herstellung des Katalysators und unter Reaktionsbedingungen inert zu sein. Eine große Vielzahl solcher Trägersubstanzen steht kommerziell zur Verfügung. Die Trägersubstanzen können in der Form von Pellets, stranggepreßten Seilchen, Kugeln, Ringen und dgl. vorigen. Die Größe der Trägersubstanzen kann von etwa 1/16 Zoll bis 1/2 Zoll variieren. Die Größe der Trägersubstanz wird so ausgewählt, mit der Art des verwendeten Umsetzers verträglich zu sein. Im allgemeinen ist festgestellt worden, daß bei Pestbettumsetzeranwendungen Größen im Bereich von 1/8 Zoll bis 3/8 Zoll in dem typischen Röhrenumsetzer am geeignetsten sind, von dem unter kominerziellen Arbeitsbedingungen Gebrauch gemacht wird.The chemical composition of the carrier substance is not exactly critical. The carrier substances may consist, for example, of alpha-alumina, silicon carbide, silicon dioxide, zirconium, magnesia and various clays. In general, materials based on the alpha-alumina are preferred. These alpha alumina-based materials can have a very high purity, i. h * 98% alpha alumina, with the remainder being silicon (IV) oxide, alkali metal oxides (e.g., the sodium hydroxide), and trace amounts of other metal and metal contaminants. Or, the materials may be of low purity; h »about 80% by weight of alpha-Alurniniumoxid, wherein the compensation by a mixture of silicon dioxide, various alkali oxides, alkaline earth oxides, iron oxide and other metal and Hichtmetalloxiden occurs. The lower purity carriers are prepared in such a way as to be inert during the preparation of the catalyst and under reaction conditions. A wide variety of such vehicles are commercially available. The vehicles may be in the form of pellets, extruded rope, balls, rings and the like. The size of the carriers may vary from about 1 / 16th inch to 1/2 in. The size of the carrier is chosen to be compatible with the type of converter used. In general, it has been found that when Pestbettumsetzeranwendungen sizes in the range of 1/8 inch to 3/8 inch are typical in the tube converter most suitable from the use is made under kominerziellen working conditions.
8« 10. 19808, 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 1 9 7 6 2 ' - 41 -2 1 9 7 6 2 '- 41 -
Herstellung von EthylenoxidProduction of ethylene oxide
Die Silberkatalysatoren gemäß der vorliegenden Erfindung eignen sich ganz besonders bei der Herstellung von Ethylenoxid durch die Dampfp.hasenoxydat.ion des Ethylene mit molekularem Sauerstoff* Die Reaktionsbedingungen für die Ausführung der Oxydationsreaktion sind gut bekannt und im Rahmen der früheren Verfahren umfassend beschrieben worden. Dies bezieht sich auf die Reaktionsbedingungen, wie etwa auf die Temperatur, den Druck, die Verweilzeit, die Konzentration der Reaktionsteilnehmer, die Verdünnungsmittel (zum Beispiel Stickstoff, Methan und C0?), die Verzögerer (zum Beispiel Ethylendichlorid) und dgl«, Außerdem kann die Erwünschtheit des Zurückführens von unverbrauchtem Einsatzgut in den Kreislauf oder die Benutzung eines Durchlaufsystems oder die Verwendung von sukzessiven Reaktionen zur Verstärkung der Ethylenumv/andlung durch die Benutzung von Stoffumsetzern in Reihenanordnung ohne weiteres durch die Personen festgestellt v/erden, die auf diesem Gebiet der Technik versiert sind. Die besondere Auswahl der Art und Weise des Arbeitsablaufes wird meistens durch die Wirtschaftlichkeit des technischen Verfahrens bestimmt.The silver catalysts according to the present invention are particularly useful in the production of ethylene oxide by the vapor phase hydrogen peroxide epoxide of molecular weight * The reaction conditions for carrying out the oxidation reaction are well known and have been extensively described in the prior art processes. This refers to the reaction conditions such as the temperature, pressure, residence time, concentration of reactants, diluents (for example, nitrogen, methane and C0?), The retarder (e.g., ethylene dichloride) and the like, "In addition, the desirability of recycling unconsumed feedstock to the circulation or use of a continuous flow system, or the use of successive reactions to enhance ethylene turnover through the use of mass transfer devices, is readily ascertained by those skilled in the art are well versed. The particular choice of the way of working is usually determined by the economics of the technical process.
Im allgemeinen wird das Verfahren in der Y/eise ausgeführt, daß ein Einsatzgut, welches sich aus Ethylen und Sauerstoff zusammensetzt, kontinuierlich einem den Katalysator enthaltenden Stoffumsetzer bei einer Temperatur von etwa 200 0C bis 300 0C und. einem Druck zugeführt wird, der von 1 Atmosphäre bis zu etwa 30 Atmosphären in Abhängigkeit von der Massengeschwindigkeit und der gewünschten Produktivität variieren kann* Die Verweilzeiten in großtechnischen Stoff-Umsetzern weisen im allgemeinen Größenordnungen von etwa 1 bis 5 Sekunden auf. Der Sauerstoff kann der Reaktion in .einem sauerstoffhaltigen Strom zugeleitet werden, so etwaGenerally, the process in the Y / executed else that a feedstock, which is composed of ethylene and oxygen, continuously C containing a catalyst converter material at a temperature of about 200 0 C to 300 0 and. a pressure which can vary from 1 atmosphere to about 30 atmospheres depending on the mass velocity and the desired productivity * The residence times in large-scale material converters generally have orders of magnitude of about 1 to 5 seconds. The oxygen may be supplied to the reaction in an oxygen-containing stream, such as
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 1 9762 - 42 -2 1 9762 - 42 -
als Luftstrom oder als Strom aus kommerziellem Sauerstoff. Das sich ergebende Ethylenoxid wird abgetrennt und aus den Reaktionsprodukten unter Verwendung von bekannten Methoden v/iedergewonnen.as an air stream or as a stream of commercial oxygen. The resulting ethylene oxide is separated and recovered from the reaction products using known methods.
Katalysatorvergleichecatalyst comparisons
Die in den Tabelleii weiter unten angegebenen Katalysatoren wurden allesamt zu Vergleichszwecken unter Standardprüfbedingungen ausgewertet. Hierzu wurden Autoklaven der Bauart "Magnedrive" mit Rückvermischung und Bodenumrührung verwertet, wie sie in Abbildung 2 der Abhandlung von J. M. Berty "Stoffumsetzer für katalytisch^ Dampfphasenuntersuchungen" in Chemical Engineering Progress, Band 70, Hr. 5, Seiten 78 - 84» beschrieben wurden. Der Stoffumsetzer wurde bei 1,0 Mol-%. Ethylenoxid in dem Austrittsgas unter den folgenden Standardeintrittsbedingungen betrieben:The catalysts given in Table II below were all evaluated for comparison under standard test conditions. For this purpose autoclave type "Magnedrive" with backmixing and soil agitation were used, as shown in Figure 2 of the paper by J. M. Berty "Substance converter for catalytic vapor phase studies" in Chemical Engineering Progress, Volume 70, Hr. 5, pages 78 - 84 ». The material converter became 1.0 mol%. Ethylene oxide operated in the exit gas under the following standard entry conditions:
Bestandteil Mol~#Component Mol ~ #
Sauerstoff · 6,0Oxygen · 6.0
Ethylen 8,0Ethylene 8.0
Ethan 0,50Ethane 0.50
Kohlendioxid 6,5Carbon dioxide 6.5
Stickstoff zur Herstellung des GleichNitrogen for the production of the same
gewichtes der Gaseweight of the gases
Ethylenchlorid in ppm 7*5Ethylene chloride in ppm 7 * 5
Der Druck wurde auf 19,3 at (275 psig) konstant gehalten und die Gesamtaustrittsmenge auf 0,640 iir/h (22,6 SGPH, dabei bedeutet SCPH Kubikfuß pro Stunde bei der Standardtemperatur und dem Standarddruck, nämlich bei 0 0C und 1 Atmosphäre). Die Konzentration des austretenden Ethylenoxides wurde auf '1,0 % aufrechterhalten, indem die Reaktionstemperatur ent-The pressure was maintained at 19.3 at (275 psig) is constant and the total discharge amount on 0.640 iir / h (22.6 SGPH, thereby SCPH cubic feet per hour at standard temperature and standard pressure, means namely at 0 0 C and 1 atmosphere) , The concentration of the exiting ethylene oxide was maintained at 1.0 % by reducing the reaction temperature.
8, 10, 19808, 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 19 7 6 2 - 43 -2 19 7 6 2 - 43 -
sprechend einreguliert wurde· So werden die. Temperatur (in 0C) und der Katalysatorwirkungsgrad als die Verhaltensweisen erhalten, die die Leistungsfähigkeit der Katalysatoren be~ schreiben.That 's how the people are. Temperature (in 0 C) and the catalyst efficiency obtained as the behaviors that describe the performance of the catalysts.
Ein typisches Prüfverfahren zur Prüfung eines Katalysators setzt sich dabei aus den folgenden Stufen zusammen:A typical test procedure for testing a catalyst consists of the following steps:
1, 80 cm des Katalysators werden in einem Autoklaven mit Rückvermiscluing eingegeben· Das Volumen des Katalysators wird in einem Meßzylinder mit einein Innendurchmesser von 25 »4 mm (1 Zoll) gemessen, nachdem der Zylinder mehrere Male abgeklopft wurde, um den Katalysator völlig in den Meßzylinder hineinzubekommen· Die Masse des Katalysators wird ermittelt und protokolliert·1.80 cm of the catalyst are charged in a backwashed autoclave. The volume of the catalyst is measured in a 25 "4 mm (1") ID measuring cylinder after the cylinder has been knocked out several times to allow the catalyst to fully submerge Measuring cylinder into it · The mass of the catalyst is determined and logged ·
2* Der rückvermischte Autoklav wird in einem Stickstoffstrom von 0,566 m-fyh (20 SCPH), wobei das Gebläse mit I500 U/min arbeitet, fast bis zur Reaktionstemperatur erwärmt· Der Stickstoffstrom wird dann unterbunden und das weiter oben beschriebene Einsatzgut in den Stoffumsetzer eingeleitet· Die Gesamtaustrittsmenge des Gases wird auf 0,640 Er/h (22,6 SCPH) einreguliert· Die Temperatur wird in den nächsten Stunden so eingestellt, daß die Konzentration des Ethylenoxides in dem austretenden Gas auf ungefähr 1,0 % kommt·2 * The backmixed autoclave is heated in a nitrogen flow of 0.566 m-fyh (20 SCPH), with the fan operating at 1500 rpm, almost to the reaction temperature. The nitrogen stream is then stopped and the feedstock described above is introduced into the material converter The total exit gas quantity is regulated to 0.640 Er / h (22.6 SCPH). The temperature is adjusted in the next few hours so that the concentration of ethylene oxide in the exiting gas comes to about 1.0 % .
3* Die Konzentration des austretenden Oxides wird in den nächsten 4 bis 6 Tagen überwacht, um sich davon zu vergewissern, daß der Katalysator seine maximale stationäre Lei·» stungsfähigkeit erreicht hat· Die Temperatur wird periodisch eingestellt, um ein austretendes Oxid in einem Mengenanteil von 1 % zu erhalten* Die Selektivität des Katalysators gegenüber dem Ethylenoxid und der Temperatur wird somit erhalten·3 * The concentration of the exiting oxide is monitored over the next 4 to 6 days to assure that the catalyst has reached its maximum steady-state performance. The temperature is periodically adjusted to produce an outgoing oxide in an amount of 1 % * The selectivity of the catalyst over the ethylene oxide and the temperature is thus obtained
2 1 Q 7 Q O 2 1 Q 7 QO
8. 10, 19808. 10, 1980
AP B 01 J/219AP B 01 J / 219
57 155 1857 155 18
- 44 -- 44 -
Die Standardabweichung eines einzelnen Versuchsergebnisses unter Protokollierung des Katalysatorwirkungsgrades entsprechend dem weiter oben beschriebenen Verfahren ist gleich 0,7 % Wirkungsgradeinheiten·The standard deviation of a single test result with logging of the catalyst efficiency according to the method described above is equal to 0.7 % efficiency units.
Die Tabellen 2 bis 6 weiter unten geben Prüfergebnisse in einer Zusammenfassung v/ieder, die mit Silberkatalysatoren ohne Zugabe von Zusatzstoffen und mit Silberkatalysatoren mit Zäsium in Verbindung mit einem Alkalimetall oder mit mehreren Alkalimetallen, ausgewählt unter Lithium, Natrium, Kalium und Rubidium, erhalten wurden. Die Prüfungen wurden ausgeführt unter Verwendung einer Vielzahl von Katalysatorträgersubstanzen und unterschiedlicher Herstellungsverfahren« Katalysatoren, die nach demselben Herstellungsverfahren auf einer ähnlichen Trägersubstanz hergestellt wurden, v/erden in den Tabellen durch eine gemeinsame Ziffer identifiziert.Tables 2 to 6 below give test results in a summary obtained with silver catalysts without addition of additives and with silver catalysts with cesium in conjunction with an alkali metal or with several alkali metals selected from lithium, sodium, potassium and rubidium , The tests were carried out using a variety of catalyst supports and different manufacturing processes. Catalysts prepared on a similar support by the same production process are identified in the Tables by a common numeral.
Tabelle 2: ErgebnisseTable 2: Results
1976219762
8. 10, 19808. 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
+) Auf Grund der raschen Inaktivierung dieses Katalysators v/erden die Anfangs-=· bzw* die Endleistungen angegeben*+) Due to the rapid inactivation of this catalyst, the initial values are given as the final outputs.
-j·+) "EPP" entspricht der Abkürzung für den Wirkungsgrad ge«· maß der vorhergehenden Definition.-j * +) "EPP" corresponds to the abbreviation for the efficiency according to the previous definition.
Die Experimente 1B und 1C demonstrieren den Synergismus, der mit Silberkatalysatoren mit einem Gehalt an Gemischen von Zäsium und Kalium gemäß der vorliegenden Erfindung relativ zu dem Katalysator IA "nur mit Zäsium" erzielt v/urde, der im wesentlichen dieselbe Konzentration an Silber und Zäsium enthielt, aber kein Kalium» Gemäß der Benutzung hier bezieht sich die Bezeichnung "nur mit Zäsium" auf einen Katalysator, bei dem das Zäsium das einzige Alkalimetall ist, welches auf der Trägersubstanz zur Abscheidung gelangte* Die Bezeichnungen "nur mit Kalium", "nur mit Lithium" und "nur mit Natrium" sind entsprechend für die betreffenden Katalysatoren defi~Experiments 1B and 1C demonstrate the synergism achieved with silver catalysts containing cesium and potassium mixtures according to the present invention relative to the "cesium only" catalyst IA, which contained substantially the same concentration of silver and cesium , but not potassium. "As used herein, the term" cesium only "refers to a catalyst in which cesium is the only alkali metal which has been deposited on the carrier. * The terms" potassium only "," only " Lithium "and" only with sodium "are defined accordingly for the catalysts in question
8. 10« 19808. 10 "1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
2 19762 _46_2 19762 _ 46 _
niert· So vrar der Wirkungsgrad mit dem Kombination der Alkalimetalle in dem Experiment 1B etwa 2 % höher als der mit dem entsprechenden Katalysator "nur mit Zäsium" erzielte Wirkungsgrad des Experimentes 1A. Die weitere Zugabe von Kalium in einer Menge von 0,00158 Masse-% (Beispiel 1B) bis. zu einem Mengenanteil von 0,0045 Masse-% (Experiment 1C), wobei Ag und Cs im wesentlichen konstant gehalten wurden, ergab eine sogar noch größere Verbesserung des Y/irkungsgrades relativ zu 1A, es handelte sich dabei um etwa 3,7 %* Der Katalysator gemäß dem Experiment 1D enthielt kein Zäsium oder Kalium und ergab einen relativ niedrigen Wirkungsgrad von 68,4 %· Die Experimente 1E, 1P und 1G demonstrieren, daß Katalysatoren "nur mit Kalium", die im wesentlichen denselben Mengenanteil an Silber aufwiesen, wie die Katalysatoren 1B und 1C, eine Selektivität ergaben, die nicht höher als 73i3 f° lag, wesentlich unter derjenigen, die mit den Katalysatoren 1B und 1C mit den Gemischen aus Zäsium und Kalium erzielt wurde· Es ist ebenfalls darauf hinzuweisen, daß zusätzlich zu einem höheren Wirkungsgrad die Katalysatoren (1B und 1C) gemäß der vorliegenden Erfindung bei niedrigeren !Temperaturen arbeiteten als die Katalysatoren (1Ξ, 1P und-IG) "nur mit Kalium", woraus sich eine höhere Aktivität der Katalysatoren (1B und 1C) ergibt. Obwohl der Katalysator "nur mit Zäsium" (1A) bei derselben niedrigen Temperatur arbeitete, wie die Katalysatoren 1B und 1C, lieferte er einen im ?/esentlichen geringeren Wirkungsgrad.Thus, the efficiency with the combination of the alkali metals in Experiment 1B was about 2 % higher than the efficiency of Experiment 1A achieved with the corresponding "cesium only" catalyst. The further addition of potassium in an amount of 0.00158% by mass (Example 1B) to. to a level of 0.0045 mass% (Experiment 1C), with Ag and Cs kept substantially constant, gave an even greater improvement in the efficiency relative to 1A, which was approximately 3.7 % *. The catalyst according to Experiment 1D did not contain cesium or potassium and gave a relatively low efficiency of 68.4 %. Experiments 1E, 1P and 1G demonstrate that "potassium only" catalysts having substantially the same amount of silver as Catalysts 1B and 1C, which gave selectivity not higher than 73 ° -3 ° , was significantly lower than that achieved with Catalysts 1B and 1C with the mixtures of cesium and potassium. It should also be noted that in addition to a higher efficiency, the catalysts (1B and 1C) according to the present invention at lower temperatures than the catalysts (1Ξ, 1P and IG) "only with potassium", resulting in a h gives higher activity of the catalysts (1B and 1C). Although the "cesium only" (1A) catalyst operated at the same low temperature as the catalysts 1B and 1C, it provided significantly lower efficiency.
Der Katalysator des Experimentes 1H war ein Katalysator "nur mit Zäsium" mit einem Zäsiumgehalt, der fast doppelt so hoch war, wie der der Katalysatoren 1A, 1B und 1C. Die Zugabe von 0,0031 Masse-% Kalium zu einem Katalysator solcher Zusammensetzung verursachte eine Verbesserung des Wirkungsgrades größer als 1 %t wie dem Beispiel 1 entnommen werden kann.The catalyst of Experiment 1H was a "cesium only" catalyst with a cesium content almost twice as high as that of catalysts 1A, 1B and 1C. The addition of 0.0031% by mass of potassium to a catalyst of such composition caused an improvement in efficiency greater than 1 % t as can be seen in Example 1.
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 4 Q7CO j ^ / b rf£ -47-2 4 Q7CO j ^ / b rf £ -47-
Die Experimente U und 1K veranschaulichen eine nichtsynergistisehe Kombination von Zäsium und Kalium. So ergab die Zugabe von Kalium zu dem Katalysator "nur mit Zäsium" U mit einem Gehalt an Silber von etv/a 11 Masse-% und einer relativ hohen Zäsiumkonzentration von 0,0186 Masse-% einen Katalysator (1K) mit einem geringeren Wirkungsgrad und einer höheren Arbeitstemperatür» Es kann also festgestellt v/erden, daß die Kombination von Kalium und Zäsium bei dem Experiment 1K zu keinem synergistischen Ergebnis führte» Polglich befindet sich ein derartiges Zäsium/Kaliuni-Gemisch mit der vorliegenden Erfindung nicht in Übereinstimmung«Experiments U and 1K illustrate a non-synergistic combination of cesium and potassium. Thus, the addition of potassium to the "cesium only" U containing etv / a 11 wt.% Silver and a relatively high cesium concentration of 0.0186 wt.% Gave a lower efficiency (1K) catalyst "It can therefore be stated that the combination of potassium and cesium in the experiment 1K did not lead to a synergistic result." However, such a cesium / potassium ion mixture is not in agreement with the present invention. "
Die Experimente IL bis 10 demonstrieren den Synergismus der vorliegenden Erfindung für Katalysatoren mit einem Silbergehalt von ungefähr 8 Masse-%. Der 'Wirkungsgrad des Katalysators 1L mit einer synergistischen Kombination von Zäsium und Kalium war um 1 % höher als bei dem Katalysator 1M nur mit Kalium und um mehr als 2 % höher als bei dem Katalysator 11 nur mit Zäsium. Der Silberkatalysator 10, der kein Zäsium oder Kalium enthMt, erreichte einen Wirkungsgrad von fast 9 % unter dem des Katalysators 1L.Experiments IL through 10 demonstrate the synergism of the present invention for catalysts having a silver content of about 8 mass%. The efficiency of Catalyst 1L with a synergistic combination of cesium and potassium was 1 % higher than that of Catalyst 1M with only potassium and more than 2 % higher than that with Catalyst 11 only. The silver catalyst 10, which does not contain cesium or potassium, achieved an efficiency of almost 9 % below that of the catalyst 1L.
Die Experimente IP bis 1S demonstrieren den Synergismus der vorliegenden Erfindung für Katalysatoren mit einem Silbergehalt von fast 15 Masse-%» Der Wirkungsgrad des Katalysators 1S, der ein synergistisches Gemisch von Zäsium und Kalium enthielt, war um mehr als 5 % höher als der Wirkungsgrad des Katalysators 1Q nur mit Zäsium, der die betreffende Menge an Zäsium in einem solchen Gemisch enthiäLt·, und um etwa 2,5 % höher als der Wirkungsgrad des Katalysators 1R nur mit Kalium, der die betreffende Menge an Kalium in einem solchen Gemisch enthielt. Der Katalysator 1P, der keine Zusatzstoffe enthielt, erreichte einen Wirkungsgrad von etwa 11 % unter dem Wirkungsgrad des Katalysators 1S·Experiments IP to 1S demonstrate the synergism of the present invention for catalysts with a silver content of almost 15 mass%. The efficiency of Catalyst 1S, which contained a synergistic mixture of cesium and potassium, was more than 5 % higher than the efficiency of the catalyst Catalyst 1Q only with cesium, containing the relevant amount of cesium in such a mixture, and about 2.5 % higher than the efficiency of the catalyst 1R containing only potassium, containing the relevant amount of potassium in such a mixture. The catalyst 1P, which contained no additives, achieved an efficiency of about 11 % below the efficiency of the catalyst 1S ·
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2.1 9 7 62 - 48 -2.1 9 7 62 - 48 -
Die Experimente 2B und 2C demonstrieren die Wirkungsgrade, die mit Kalium/Zäsium-Gemischen bei einem Katalysator mit einem Silbergehalt von etwa 17 Masse-% erreicht wurden, ver~ glichen mit dem Katalysator nur mit Kalium des Experimentes 2A, Die Zugabe von 0,0044 Masse-% Zäsium bei dem Experiment 2B führte zu einem verbesserten Wirkungsgrad von 74»7 %f verglichen mit dem 73»5-%-Wirkungsgrad, der bei dem Experiment 2A erreicht wurde. Der Silberkatalysator 2D, der keine Alkalimetallabscheidung auf der Trägersubstanz aufwies, ist in der Tabelle zu Yergleichszwecken angegeben.Experiments 2B and 2C demonstrate the efficiencies achieved with potassium / cesium mixtures with a catalyst containing about 17% by weight of silver compared with the catalyst with only potassium of experiment 2A, the addition of 0.0044 Mass% cesium in Experiment 2B resulted in an improved efficiency of 74 »7 % f compared to the 73» 5% efficiency achieved in Experiment 2A. The silver catalyst 2D, which did not have alkali metal deposition on the support, is shown in the table for comparison purposes.
Ein Vergleich der Experimente 2E und 2F zeigt, daß bei einer Vergrößerung der Kaliumkonzentration von 0,0016 Hasse-% auf 0,069 Masse-$ und bei Konstanthaltung der Zäsiumkonzentration eine Verbesserung des Wirkungsgrades von über 3 % erreicht wurde. Desgleichen veranschaulicht ein Vergleich der Experimente 2G und 2H, daß sich bei einer Vergrößerung der Kaliumkonzentration unter Konstanthaltung der Silber- und Zäsiumkonzentrationen eine 1%ige Verbesserung des Wirkungsgrades ergab.A comparison of experiments 2E and 2F shows that an increase in the potassium concentration of 0.0016 Hasse-% to 0.069 mass- $ and at a constant cesium concentration, an improvement in the efficiency of over 3 % was achieved. Similarly, comparison of experiments 2G and 2H illustrates that increasing the potassium concentration while keeping the silver and cesium concentrations constant resulted in a 1% improvement in efficiency.
Drei Katalysatoren mit einem Silbergehalt von 7 Masse-% wurden mit der optimalen Zäsiumkonzentration gemäß der Bestimmung auf Grund des Wirkungsgradmodelles, wie weiter oben beschrieben, hergestellt, erhalten aus einer vorgesehenen Reihe von Experimenten. Die Katalysatoren (Experimente 3A, 3B und 3C) enthielten alle etwa 7. Masse-% Silber und 0,00906 Hasse~% Zäsium ohne Kalium. Um die Wirkungsweise des Wirkungsgradmodelles zu demonstrieren, wurden drei v/eitere Katalysatoren hergestellt (Experimente 3D» 3Ξ und 3E1)» jeweils mit etwa 7,0 Masse-% Silber; 0,00906 Masse-% Zäsium und 0,004 Masse-% Kalium,, Die Differenz in der Leistungsfähigkeit der Zäsium/Kalium-Katalysatoren relativ zu den Katalysatoren nur mit Zäsium wurde auf Grund des 'Wirkungsgradmodelles mit etwa 0,6 % Wirkungsgradeinheiten vorausgesagt. Wie derThree catalysts with a silver content of 7% by mass were prepared with the optimum cesium concentration as determined by the efficiency model as described above, obtained from a designated series of experiments. The catalysts (Experiments 3A, 3B, and 3C) all contained about 7% by mass of silver and 0.00906% of cesium without potassium. To demonstrate the mode of action of the efficiency model, three further catalysts were prepared (Experiments 3D »3Ξ and 3E 1 )» each containing about 7.0% by mass of silver; 0.00606% by mass of cesium and 0.004% by mass of potassium. The difference in the performance of the cesium / potassium catalysts relative to the cesium-only catalysts was predicted based on the efficiency model with about 0.6% efficiency units. Again
2 19 7 6 22 19 7 6 2
8. 1Οβ 19808. 1Ο β 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
Tabelle 3 weiter "unten zu entnehmen ist, v/urde die tatsächlich beobachtete Differenz in der Leistungsfähigkeit mit 0,7 % ermittelt, was als Widerspiegelung der Übereinstimmung mit der Vorhersage aus dem Wirkungsgradmodell anzusehen ist. Das Experiment 3G liefert den Wirkungsgrad eines Katalysators "nur mit Kalium" mit einem Silber- und Kaliumgehalt derselben Konzentration ?d.e bei den Katalysatoren der Experimente 3-D, 3E und 32?« So wird der mit der Zäsium/Kalium-»Kombination erreichte Synergismus demonstriert«,Table 3 below "shows that the actually observed difference in performance is 0.7%, which is to be regarded as a reflection of the agreement with the prediction from the efficiency model." Experiment 3G only provides the efficiency of a catalyst " with potassium "containing the same concentration of silver and potassium in the catalysts of experiments 3-D, 3E and 32?" This demonstrates the synergism achieved with the cesium / potassium combination ",
Tabelle 3:ErgebnisseTable 3: Results
+) Diese Werte entsprechen den Standardabweichungen+) These values correspond to the standard deviations
8. 10, 1980 AP.B01 J/219 762 57 155 188. 10, 1980 AP.B01 J / 219 762 57 155 18
2 19762 - 50 -2 19762 - 50 -
Tabelle 4 weiter unten veranschaulicht den mit einer Kombination von Zäsium und Lithium (Experiment 4G) erreichten Synergismus relativ zu dem entsprechenden Katalysator nur mit Zäsium des Experimentes 4A und zu dem entsprechenden Katalysator nur mit Lithium des Experimentes 4B· So wies der Katalysator des Experimentes 4C einen Wirkungsgrad auf, der etwa 10 % über dem des Katalysators 4B nur mit Lithium lag und etwa 3» 5 % über dem des Katalysators 4A nur mit Zäsium*Table 4 below illustrates the synergism achieved with a combination of cesium and lithium (Experiment 4G) relative to the corresponding catalyst only with cesium of Experiment 4A and to the corresponding catalyst with lithium only of Experiment 4B. Thus, the catalyst of Experiment 4C had one Efficiency, which was about 10 % higher than that of the catalyst 4B only with lithium and about 3 »5% above that of the catalyst 4A only with cesium *
Das Experiment 4D demonstriert, daß bei einer Vergrößerung der Lithiumkonzentration des Katalysators 4C um etwa das 10fache der sich ergebende Wirkungsgrad um mehr als 3 % reduziert wurde. Ein Vergleich der Katalysatoren 4D und 4E zeigt jedoch, daß der mit dem Katalysator 4D erzielte Wirkungsgrad durch die Erhöhung der Zäsiumkonzentration von 0,0053 Masse-^ auf 0,0300 Masse-% vergrößert wurde· Es ist an dieser Stelle anzumerken, daß der Katalysator des Experimentes 4G nur mit Zäsium (entsprechend der Zäsiumkonzentration des Experimentes 4Ξ) inaktiv war; d. h. bei jener Zäsiumkonzentration wurde kein Ethylenoxid gewonnen. Die Kombination dieser Konzentration an Zäsium mit 0,0300 Masse-% Lithium ergab jedoch einen sehr aktiven Katalysator (4E). In ähnlicher Weise war bei dem Katalysator 4P nur mit Lithium (entsprechend der Lithiumkonzentration des Experimentes 4E) ein relativ niedriger Wirkungsgrad von 65,4 % zu verzeichnen. So wird der bei dem Katalysator 4E ersielte Synergismus durch den scharfen Gegensatz seines Wirkungsgrades relativ zu den schlechten Ergebnissen, die mit den Katalysatoren 451 und 4G erreicht wurden, unterstrichen·Experiment 4D demonstrates that when the lithium concentration of the catalyst 4C was increased by about 10 times, the resulting efficiency was reduced by more than 3 % . A comparison of the catalysts 4D and 4E shows, however, that the efficiency achieved with the catalyst 4D was increased by increasing the cesium concentration from 0.0053 mass% to 0.0300 mass%. It should be noted at this point that the catalyst of experiment 4G was inactive only with cesium (corresponding to the cesium concentration of experiment 4Ξ); ie at that cesium concentration no ethylene oxide was recovered. However, the combination of this concentration of cesium with 0.0300 mass% lithium gave a very active catalyst (4E). Similarly, catalyst 4P was found to have a relatively low efficiency of 65.4 % with only lithium (corresponding to the lithium concentration of experiment 4E). Thus, the synergism inherent in catalyst 4E is underlined by the sharp contrast of its efficiency relative to the poor results achieved with catalysts 45 1 and 4G.
2 197 622 197 62
Tabelle 4: ErgebnisseTable 4: Results
- 51- 51
8, 10. 19808, 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
+ ) Es wurde kein meßbares Ethylenoxid gewonnen«+) No measurable ethylene oxide was recovered «
Tabelle 5 weiter'unten demonstriert den mit dem Katalysator des Experimentes 5C relativ zu dem entsprechenden Katalysator des Experimentes 5A nur mit Zäsium und zu dem entsprechenden Katalysator des Experimentes 5B nur mit Natrium erzielten Synergismus» So weist der Katalysator 5C einen um 6 % größeren Wirkungsgrad auf als bei dem Katalysator 5A nur mit Zäsium und einen um 7j2 % größeren Wirkungsgrad als bei dem Katalysator 5B nur mit Natrium. Das Experiment 5D zeigt, daß die Vergrößerung der Natriumkonzentration um das 10fache relativ zu der Konzentration in dem Katalysator 5C den Einfluß einer Erniedrigung des Katalysatorwirkungsgrades aufweist*Table 5 below demonstrates the synergism achieved with the catalyst of Experiment 5C relative to the corresponding catalyst of Experiment 5A only with cesium and to the corresponding catalyst of Experiment 5B with only sodium. Thus, catalyst 5C has a 6 % greater efficiency as with the catalyst 5A only with cesium and a 7j2 % greater efficiency than the catalyst 5B only with sodium. Experiment 5D shows that increasing the sodium concentration by 10 times relative to the concentration in the catalyst 5C has the effect of lowering the catalyst efficiency *
2197 622197 62
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
tabelle 5: ErgebnisseTable 5: Results
Katalysatoren mit synergistischen Kombinationen von Silber, Zäsium imd NatriumCatalysts with synergistic combinations of silver, cesium and sodium
Experi- llasse-fo Masse-% .Hasse«/!? ?/irkungs~ Temperatur ment Silber Zäsium !atrium grad in % in CExperimental - mass%. "Hasse" / !? Temperature Silver cesium atrium degrees in % in C
Tabelle 6 weiter unten demonstriert den mit einem Katalysator mit Silber und Zäsium in Kombination mit Kalium, Natrium und Lithium gemäß dem Experiment 6A erzielten Synergismus·Table 6 below demonstrates the synergism achieved with a silver and cesium catalyst in combination with potassium, sodium and lithium according to Experiment 6A.
Das Vorhandensein von Chloridionen in den Katalysatorkonzentrationen der Experimente 6A, 6B und 6C gibt an, daß wenigstens ein Teil der Alkalimetallsalze, von denen bei den Verfahren zur Herstellung des Katalysators Gebrauch gemacht wurde, in der Form der Chloride vorlag. Der mit der synergistischen Kombination des Experimentes 6A erzielte Wirkungsgrad lag um etwa 1,2 % über dem Wirkungsgrad des entsprechenden Katalysators 6C nur mit Zäsium und um etwa 9 % über dem Wirkungsgrad des entsprechenden Katalysators des Experimentes 6b mit der Kombination aus Kalium, Natrium und Lithium.The presence of chloride ions in the catalyst concentrations of Experiments 6A, 6B and 6C indicates that at least a portion of the alkali metal salts which were used in the catalyst preparation processes were in the form of the chlorides. The efficiency achieved with the synergistic combination of Experiment 6A was about 1.2 % higher than the efficiency of the corresponding 6C only cesium catalyst and about 9 % higher than the efficiency of the corresponding 6b catalyst with the combination of potassium, sodium and lithium ,
8. 10, 19808. 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 19 7 6 2 . 53 .2 19 7 6 2. 53.
Tabelle 6: ErgebnisseTable 6: Results
Katalysatoren mit synergistischen Kombinationen von Silber, Zäsium, Kalium, Natrium und LithiumCatalysts with synergistic combinations of silver, cesium, potassium, sodium and lithium
Ex- Masse- Masse» Masse- Masse- Masse- Masse- Wir- Tempepe- % % % % % % kungs- ratur ri- Silber Zäsium Kalium Na- Li- ChIo- grad in 0C ment trium thium rid in % Ex mass mass "mass mass mass mass WIR Tempepe-%%%%%% Substandard temperature ri- Silver Cesium potassium Na Li CHIO degree 0 C ment trium thium chloride in%
0,006 0,0137 78,4 +) 262 0,006 0,0137 69,4 267 0,000 0,0035 77,2 2650.006 0.0137 78.4 +) 262 0.006 0.0137 69.4 267 0.000 0.0035 77.2 265
+) Die Werte für den Wirkungsgrad repräsentieren den Durchschnittswert zweier Experimente·+) The values for the efficiency represent the average value of two experiments ·
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren können unter Verwendung einer Vielzahl von Trägersubstanzen und Herstellungsverfahren hergestellt werden. Der definierte Synergismus, der mit Kombinationen des Zäsiums mit den anderen Alkalimetallen erhalten werden kann, ist beispielsweise nicht auf eine besondere Art oder eine spezielle chemische Zusammensetzung der Katalysatorträgersubstanz, auf eine besondere Reihenfolge der Abscheidung des Silbers und des Alkalimetalles oder auf eine spezielle Klasse von Lösungsmitteln oder löslichmachenden Mitteln, von denen bei dem Herstellungsverfahren Gebrauch gemacht wird, beschränkt.The catalysts of the invention can be prepared using a variety of excipients and methods of preparation. For example, the defined synergism that can be obtained with combinations of cesium with the other alkali metals is not due to a particular type or chemical composition of the catalyst support, to a particular order of deposition of the silver and the alkali metal, or to a particular class of solvents or solubilizing agents used in the manufacturing process.
Die Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen näher erläuterte In den weiter unten folgenden Beispielen handelt es sich um detaillia?te Verfahren zur Veranschaulichung der Methoden und der Trägersubstanzen, von denen zur Herstellung der erfindungsgeiiäßen Katalysatoren Gebrauch gemacht werden kann«, Diese Beispiele dienen nur zur Veranschaulichung undThe invention is explained in more detail below with reference to some examples. The examples below are detailed procedures for illustrating the methods and the carriers which can be used to prepare the catalysts according to the invention. These examples are given by way of illustration only and
8, 10. 19808, 10, 1980
AP B 01 J/219AP B 01 J / 219
57 155 1857 155 18
2 19 762 - 54 -2 19 762 - 54 -
dürfen nicht in der Weise ausgelegt werden, den Anwendungsbereich der .hier beschriebenen Erfindung einzuschränken.must not be construed to limit the scope of the invention described herein.
Ein Katalysator mit 11,14 Hasse»% Silber, 0,00477 Masse-% Zäsium und 0,00158 Masse-% Kalium wurde gemäß der nachfolgenden Beschreibung auf einer Trägersubstanz "A1' aus alpha-Aluminiumoxid mit der folgenden chemischen Zusammensetzung und den folgenden physikalischen Eigenschaften hergestellt:A catalyst containing 11.14% Hasse, 0.00477 mass% cesium and 0.00158 mass% potassium was prepared as described below on a carrier "A 1 " of alpha alumina having the following chemical composition and the following physical properties:
Chemische Zusammensetzung der Trägersubstanz "A":Chemical composition of the carrier "A":
alpha-Aluminiunioxid 98,5 Masse-%alpha alumina 98.5% by mass
Siliziumdioxid 0,74 Hasse~%Silica 0.74 Hasse ~%
Kalziumoxid 0,22 Masse-SSCalcium oxide 0.22 mass SS
Hatriummonoxid 0,16 Hasse-%Hatrium monoxide 0.16 Hasse%
Eisen-(III)-oxid 0,14 Masse-%Iron (III) oxide 0.14 mass%
Kaliuminonoxid 0,04 Masse-%Potassium in oxide 0.04 mass%
Magnesiumoxid 0,03 Masse-%Magnesium oxide 0.03 mass%
Physikalische Eigenschaften der Trägersubstanz "A":Physical properties of the carrier "A":
¥/irksame Oberfläche (1) 0,3 m2/g¥ / effective surface (1) 0.3 m 2 / g
Porenvolumen (2) οPore volume (2) ο
(oder Wasserabsorption) 0,50 cm /g(or water absorption) 0.50 cm / g
Packungsdichte (3) 0,70 g/mlPacking density (3) 0.70 g / ml
Mittlerer Porendurchmesser (4) 21 /UmMean pore diameter (4) 21 / Um
8« 10. 19808, 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 197 62 «55-2 197 62 «55-
Verteilung der Porengröße und Gesamtporenvolutnen in % (4): Porengröße in ,um Gesamtporenvolumen in % Distribution of pore size and total pore volume in % (4): pore size in, to total pore volume in %
0,1 bis 1,0 ' 1,50.1 to 1.0 '1.5
2,0 bis 10,0 38,52.0 to 10.0 38.5
10,0 bis 30,0 20,010.0 to 30.0 20.0
30 bis 100 32,030 to 100 32.0
100 8,0100 8.0
(1) Das Meßverfahren ist beschrieben in dem Buch "Adsorption, wirksame Oberfläche und Porosität" von S. J. Gregg und K, S. W· Sing, Academic Press (1967), Seiten 316 - 321.(1) The measuring method is described in the book "Adsorption, Effective Surface and Porosity" by S.J. Gregg and K, S. W · Sing, Academic Press (1967), pages 316-321.
(2) Das Meßverfahren ist beschrieben in dem ASTM~Standard C 20 - 46.(2) The measuring method is described in ASTM standard C 20-46.
(3) Der berechnete Wert beruht auf der bekannten Messung der Masse der Trägersubstanz in einem Meßzylinder mit bekanntem Volumen»(3) The calculated value is based on the known measurement of the mass of the carrier in a graduated cylinder of known volume ».
(4) Das Meßverfahren ist beschrieben in dem Aufsatz "Anwen~ dung der Quecksilbereindringung im Rahmen der Analyse von Materialien" von C« Orr, Jr., Pov/der O-'echnology, Band 3t Seiten 117 - 123 (1970).(4) The measuring method is described in the article "appli ~ extension of the mercury intrusion in the analysis of materials" C "Orr, Jr., Pov / O-'echnology, Volume 3 t pages 117-123 (1970).
Die Trägersubstanz "A" wurde unter Vakuumbedingungen gemäß der weiter unten folgenden Beschreibung mit einer Lösung von Silbersalzen und Alkalimetallen imprägniert. Die Imprägnierlösung wurde mit einer solchen Konsentration angesetzt, daß der fertige Katalysator die gewünschten Mengenanteile an Silber, Zäsium und Kalium enthielt«, Die erforderliche Konzentration an Silber, Zäsium und Kalium in der Lösung für dieCarrier "A" was impregnated under vacuum conditions as described below with a solution of silver salts and alkali metals. The impregnating solution was prepared in such a concentration that the finished catalyst contained the desired proportions of silver, cesium and potassium. The required concentration of silver, cesium and potassium in the solution for the
gegebene Trägersubstanz wird aus der Packungsdichte (g/cm ) und dem Porenvolumen der Trägersubstanz berechnet, die entweder bekannt sind oder ohne weiteres bestimmt werden können* Wenn wir von der Annahme ausgehen daß das gesamte Silber ingiven carrier substance is calculated from the packing density (g / cm) and the pore volume of the carrier, which are either known or can be readily determined. * Assuming that the total silver in
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 197 62 -56-2 197 62 -56-
der Imprägnierlösung, das sich, in den Poren' der Trägersubstanz befand, auf dem Trägermittel abgeschieden wird, sind ungefähr 21 Hasse-% Silber in der Lösung notwendig, um einen Katalysator mit etwa 11 Masse-% Silber auf dem Katalysator herzustellen» Die erforderliche Konzentration des Alkalimetalles in Lösung wird in der Weise erhalten, daß die Silberkonzentration in der Lösung durch das Verhältnis des Silbers au dem Zäsium oder zu dem Kalium dividiert wird, das in dem fertigen Katalysator gewünscht wird» So ist, um 11,0 Masse-% Silber und 0,0047 Masse-% Zäsium zu erhalten, das Verhältnis ungefähr gleich 2330 und die erforderliche Zäsiumkonzentration in der Lösung gleich 0,009 Masse-%. In der gleichen Art und Weise wurde die Konzentration an Kalium in der Lösung mit 0,003 Masse-% berechnet. Die Lösung mit den gewünschten Konzentrationen an Silber und Alkalimetallen wurde gemäß der weiter unten angegebenen Beschreibung hergestellt.of the impregnating solution, which was in the 'pores' of the carrier, is deposited on the carrier, about 21 Hasse% silver in the solution is necessary to produce a catalyst of about 11 mass% silver on the catalyst. »The required concentration of the alkali metal in solution is obtained by dividing the silver concentration in the solution by the ratio of silver to cesium or to the potassium desired in the final catalyst. Thus, by 11.0 mass% of silver and 0.0047% by mass of cesium, the ratio approximately equal to 2330, and the required cesium concentration in the solution equal to 0.009% by mass. In the same manner, the concentration of potassium in the solution was calculated to be 0.003 mass%. The solution with the desired concentrations of silver and alkali metals was prepared according to the description given below.
Herstellung der'· Imprägnierlösung Production of the impregnating solution
80,16 mg Ethylendiamin (von hoher Reinheit) wurden mit 176 g destilliertem Wasser gemischt. 60,06 g wasserfreie Oxalsäure (analysenrein) wurden anschließend langsam der Lösung bei Umgebungstemperatur (23 °C) zugegeben, wobei ständig umgerührt wurde· Während dieser Zugabe der Oxalsäure stieg die Temperatur der Lösung auf etwa 40 0C an, was durch die exotherme Reaktion bedingt war. 147»25 g Silber-(I)-Oxid-Pulver wurde sodann der Diamin-Oxalsäure-Wasser-Lösung zugegeben. Schließlich wurden 293 $0 g Monoethanolamin, 13»26 g wäßrige Zäsiumlösung als Hydroxid (0,00444 g Cs/ml Lösung oder 0,0589 g Cs), 34,28 g wäßrige Kaliumlösung als Karbonat (0,0005669 g K/ml Lösung oder 0,0194 g K) sowie 120,6 g destilliertes Y/asser zur Vervollständigung der Lösung zugegeben. Die Lösung wurde filtriert und 0,9 g unaufgelöstes Silber wiedergewonnen. Das spezifische Gewicht der sich er-80.16 mg of ethylenediamine (of high purity) was mixed with 176 g of distilled water. 60.06 g of anhydrous oxalic acid (reagent grade) was then added slowly to the solution at ambient temperature (23 ° C) was being constantly stirred · During this addition, the oxalic acid the solution temperature rose to about 40 0 C, which by the exothermic reaction was conditional. 147 »25 g of silver (I) oxide powder was then added to the diamine-oxalic acid-water solution. Finally, 293 $ 0 g of monoethanolamine, 13 »26 g aqueous cesium solution as hydroxide (0.00444 g Cs / ml solution or 0.0589 g Cs), 34.28 g aqueous potassium solution as carbonate (0.0005669 g K / ml solution or 0.0194 g K) and 120.6 g of distilled water to complete the solution. The solution was filtered and 0.9 g of undissolved silver recovered. The specific gravity of the
8. 10, 19808. 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
2 197 62 -57- 5715518 2 197 62 -57- 5715518
gebenden Lösung entsprach etwa 1,328 g/ml«giving about 1,328 g / ml «
Herstellung des KatalysatorsPreparation of the catalyst
125 g der Trägersubstanz "A" wurden in einem Meßzylinder aus Glas mit einer Länge von 12 Zoll und einem Innendurchmesser von 50,S mm (2 Zoll) imprägniert, ausgestattet mit einem Seitenarm und geeigneten Absperrhähnen für das Imprägnieren der Trägersubstanz unter Vakuumbedingungen· Ein 500~ml~Scheidetrichter, in dem sich die Imprägnierlösung befand, vmrde durch einen Guiamistopfen in den oberen Teil des Imprägnier-» gefäßes eingesetzt. Das Imprägniergefäß mit der Trägersubstanz wurde etwa 20 Minuten lang auf ungefähr 50,8 mm (2 Zoll) Quecksilberdruck evakuiert, wonach die Imprägnierlösung langsam der Trägersubstanz zugegeben vmrde, indem der Absperrhahn zwischen dem Scheidetrichter und dem Imprägniergefäß geöffnet wurde, bis die Trägersubstanz völlig von der Lösung bedeckt vmrde« Der Druck innerhalb des Gefäßes vmrde dabei auf ungefähr 50,8 mm (2 Zoll) Quecksilbersäule aufrechterhalten« Im Anschluß an die Zugabe der Lösung wurde das Gefäß gegenüber der Atmosphäre geöffnet, um einen atmosphärischen Druck zu erlangen«. Die Trägersubstanz blieb dann in der Imprägnierlösung bei Umgebungsbedingungen etwa 1 Stunde lang. Im Anschluß daran wurde die überschüssige Lösung etwa 30 Minuten lang entfernt· Die imprägnierte Trägersubstanz wurde dann wie folgt wärmebehandelt, um die Reduktion des Silbersalzes und die Abscheidung der Zäsium- und Kaliumionen auf der Katalysatoroberfläche zu bewirken. Die imprägnierte Trägersubstanz vmrde sodann in einer einzelnen Schicht auf einem endlosen Gurt aus nichtrostendem Stahl (Spiralbindung) mit einer Breite von 66,7 mm (2 bis 5/8 Zoll) ausgebreitet und durch eine Heizzone mit den quadratischen Abmessungen (50,8 mm χ 50,8 mm (2 Zoll χ 2 Zoll) 2,5 Minuten-lang transportiert, wobei die Heizzone auf 500 0O gehalten vmrde, indem Heißluft von unten nach oben durch den Gurt hindurch und über die Katalysatorteilchen mit einer Strömungsgeschwindig-125 g of vehicle "A" were impregnated in a 12-inch, 50-mm (2-inch) ID glass graduated cylinder fitted with a side arm and suitable stopcocks for impregnating the vehicle under vacuum conditions ~ ml ~ separating funnel containing the impregnating solution was placed through a guiamist plug in the upper part of the impregnating vessel. The impregnation vessel with the vehicle was evacuated to approximately 50.8 mm (2 inches) of mercury pressure for about 20 minutes, after which the impregnation solution was slowly added to the vehicle by opening the stopcock between the separatory funnel and the impregnation vessel until the vehicle was completely free of the carrier Solution covered. "The pressure inside the vessel was maintained at approximately 50.8 mm (2 inches) of mercury." Following the addition of the solution, the vessel was opened to the atmosphere to obtain atmospheric pressure. " The vehicle then remained in the impregnation solution at ambient conditions for about 1 hour. Thereafter, the excess solution was removed for about 30 minutes. The impregnated vehicle was then heat treated as follows to effect reduction of the silver salt and deposition of the cesium and potassium ions on the catalyst surface. The impregnated support was then spread in a single layer on an endless stainless steel (spiral-wound) belt 66.7 mm (2 to 5/8 inches) wide and passed through a square-dimensioned heating zone (50.8 mm χ) 2.5 minutes-long transported 50.8 mm (2 inches χ 2 inches), wherein the heating zone vmrde maintained at 500 0 O by hot air from the bottom upward through the belt and over the catalyst with a Strömungsgeschwindig-
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 1 9 7 62 .2 1 9 7 62.
keit von 7,528 m^/h (2β6 SCJ1H) hinweggeleitet wurde· Die Heißluft wurde in der Weise erzeugt, daß sie durch eine Röhre aus nichtrostendem Stahl mit einer Länge von 152,4 cm (5 ft) und einem Innendurchmesser von 50,8 mm (2 Zoll) hindurchgeleitet wurde, die von außen durch einen elektrischen Ofen erwärmt wurde (Röhrenofen mit einem Innendurchmesser von 63,5 mm (2 bis 1/2 Zoll) und einer Heizzone von 91,44 cm (3 ft) Länge). Dieser elektrische Ofen war in der Lage, 5400 Y/ zu liefern· Die erhitzte Luft in der Röhre wurde aus einer Öffnung mit den Abmessungen 50,8 mm χ 50,8 mm (2 Zoll χ 2 Zoll) unmittelbar unter dem sich bewegenden Gurt, auf dem sich die Katalysatorträgersubstanz befand, zum Austrag gebracht, lach dem erfolgten Rösten in der Heizzone wurde der fertige Katalysator gewogen und auf der Basis der Massezunahine der Trägersubstanz und der bekannten Verhältnisse des Silbers zu dem Zäsium und zu dem Kalium in der Imprägnierlösung berechnet, daß der Katalysator 11,14 Masse-% Silber, 0,00477 Masse-^ Zäsium und 0,00158 LIasse-% Kalium enthielt. Durch chemische Analyse wurde gemäß der Beschreibung v/eiter unten ermittelt, daß dieser Katalysator 10,88 Masse-% Silber in enger Übereinstimmung mit dem berechneten Wert aufwies.speed of 7.528 m ^ / h (2β6 SCJ 1 H) was swept passed · The hot air was generated in such a manner as to pass through a tube of stainless steel having a length of 152.4 cm (5 ft) and an inner diameter of 50, 8 mm (2 inches) heated externally by an electric furnace (tube furnace having an inside diameter of 63.5 mm (2 to 1/2 inches) and a heating zone of 91.44 cm (3 ft) in length). , This electric furnace was capable of delivering 5400 Y /. The heated air in the tube was made from an opening 50.8 mm χ 50.8 mm (2 inches χ 2 inches) just below the moving belt, Upon completion of roasting in the heating zone, the finished catalyst was weighed and calculated on the basis of the mass of the carrier and the known ratios of silver to cesium and potassium in the impregnating solution the catalyst contained 11.14% by weight of silver, 0.00477% by mass of cesium and 0.00158 % by volume of potassium. By chemical analysis, as described below, it was determined that this catalyst had 10.88 mass% of silver in close agreement with the calculated value.
Die Analyse des Silbers wurde nach dem folgenden Verfahren ausgeführt: Ungefähr 50 g des Katalysators wurden in einer Mühle zu Pulver gemahlen und davon 10 g auf 0,1 mg genau abgewogen. Das Silber (und das Zäsium usw.) in der Katalysatorprobe wurde in einer warmen (80 0C) 50/äLgen (Vol-%) Salpetersäurelösung aufgelöst. Die unlöslichen Aliminiumosidteilchen wurden filtriert und mit destilliertem Wasser gev/aschen, um alle anhaftenden Nitratsalze von Silber, Zäsium usw. zu entfernen. Diese Lösung wurde unter Verwendung von destilliertem Wasser in einem Meßkolben auf 250 ml aufgefüllt. Ein aliquoter Teil von 25 ml dieser Lösung wurden gemäß den Standardverfahren unter Verwendung einer 0,1-H-Lösung von AmmoniumthiozyanatAnalysis of the silver was carried out according to the following procedure: Approximately 50 g of the catalyst was ground into powder in a mill and 10 g of it were weighed to the nearest 0.1 mg. The silver (and cesium etc.) in the catalyst sample is dissolved in a warm (80 0 C) 50 / ÄLGEN (vol%) nitric acid solution. The insoluble particles of alminoside were filtered and rinsed with distilled water to remove any adhering nitrate salts of silver, cesium, and the like. This solution was made up to 250 ml using distilled water in a volumetric flask. An aliquot of 25 ml of this solution was prepared according to standard procedures using a 0.1 H solution of ammonium thiocyanate
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219AP B 01 J / 219
57 155 1857 155 18
2 197 62 . 59 .2 197 62. 59.
und Eisen-(III)-Nitrat als Indikator tritriert. Der Mengenanteil an Silber, der auf diese V/eise in 250 ml Lösung "bestimmt, wurde, diente dann dazu, die'Maese-% an Silber in der Katalysatorprobe zu berechnen.and tritrates ferric nitrate as an indicator. The amount of silver determined to be that amount in 250 ml of solution then served to calculate the% of silver in the catalyst sample.
Die Silber- und Alkal ime talllconzent rationen für alle hier beschriebenen Katalysatoren sind berechnete Werte gemäß der weiter oben erfolgten Beschreibung.The silver and alkali metal concentrations for all of the catalysts described herein are calculated values as described above.
Ein Katalysator wurde mit 16,6 Masse-?S Silber, 0,0044 Masse-% Zäsium und 0,088 Masse-% Kalium gemäß der weiter unten folgenden Beschreibung auf einer Trägersubstanz "B" mit den folgenden Charakteristika hergestellt:A catalyst was prepared with 16.6 mass% silver, 0.0044 mass% cesium and 0.088 mass% potassium as described below on a vehicle "B" having the following characteristics:
Chemische Zusammensetzung der Trägersubstanz "B":Chemical composition of the carrier "B":
alpha-Aluminium 86,0 Masse-%alpha-aluminum 86.0% by mass
Siliziumdioxid 11,8 Masse-jSSilica 11.8 mass-jS
Kalziumoxid 0,24 MasselCalcium oxide 0.24 mass
Natriummonoxid 0,69 Masse-%Sodium monoxide 0.69 mass%
Eisen-(III)-Oxid 0,30 Masse-$Iron (III) oxide 0.30 mass- $
Kaliummonoxid . 0,54 Masse-%'Potassium monoxide. 0.54 mass% '
Titan»(IY)-Oxid 0,34 Masse-$Titanium »(IY) oxide 0.34 mass- $
Physikalische Eigenschaften der Trägersubstanz "B":Physical properties of the carrier "B":
Wirksame Oberfläche (1) 0,10 a /gEffective surface (1) 0.10 a / g
Porenvolumen (2) ~Pore volume (2) ~
(oder Wasserabsorption) 0,40 crcr/g(or water absorption) 0.40 crcr / g
Packungsdichte 0,72 g/mlPacking density 0.72 g / ml
Mittlerer Porendurchmesser (4) 22 /UmMean pore diameter (4) 22 / μm
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 18 .57 155 18.
2 197 62 .60-2 197 62 .60-
Verteilung der Porengröße (4):Distribution of pore size (4):
Gesamtporenvolumen in % Total pore volume in %
0,0 12 55 330,0 12 55 33
0,00.0
(1) Das Meßverfahren ist beschrieben in dem Buch "Adsorption, wirksame Oberfläche und Porosität", von S. J. Gregg und K. S* W. Sing, Academic Press (1967), Seiten 316 - 321.(1) The measuring method is described in the book "Adsorption, Effective Surface and Porosity" by S. J. Gregg and K. S * W. Sing, Academic Press (1967), pp. 316-321.
(2) Das Meßverfahren ist beschrieben in dem ASTM-Standard C 20 - 46.(2) The measuring method is described in ASTM standard C 20-46.
(3) Der berechnete Y/ert beruht auf der bekannten Messung der Hasse der Trägersubstanz in einem Meßzylinder mit bekanntem Volumen.(3) The calculated value is based on the known measurement of carrier hate in a graduated cylinder of known volume.
(4) Das Meßverfahren ist beschrieben in dem Aufsatz "Anwendung der Quecksilbereindringung im Rahmen der Analyse von Materialien" von C. Orr, Jr., Powder Technology, Band 3» Seiten 117 - 123 (1970).(4) The measuring method is described in the article "Application of mercury penetration in the context of the analysis of materials" by C. Orr, Jr., Powder Technology, Vol. 3, pages 117-123 (1970).
Das Herstellungsverfahren setzte sich, wie folgt zusammen: a) 333,5 g Milchsäure (88 % in Wasser) wurden auf etwa 75 0C erwärmt, und 1,44 g K2CC>3 vai^ 4»8^ β wäßrige CsOH-Lösung (mit einem Gehalt an Cs von 0,008 g/ml oder 0,039 g) wurden der erwärmten-MiIchsäure zugegeben, wobei die Lösung umgerührt wurde.The manufacturing method continued as follows: a) 333.5 g lactic acid (88% in water) were heated to about 75 0 C, and 1.44 g of K 2 CC> 3 vai ^ 4 »8 ^ β aqueous CsOH- Solution (containing Cs of 0.008 g / ml or 0.039 g) was added to the warmed-MiIchsäure, wherein the solution was stirred.
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
2 197 62 _61 _ 57 155 ie2 197 62 _ 61 _ 57 155 ie
b) 163,75 g AgpO wurden der erwärmten Milchsäure'.unter Umrühren in kleinen Portionen zugegeben, so daß die auf Grund der exothermen Reaktion des Ag„O mit der Milchsäure erzeugte Wärme etwa 85 0C nicht überstieg« Das meiste Ag2O und/oder Silber blieb in der Lösung suspendiert. Diese Suspension war dunkelbräunlichgrau in der Farbe·b) 163.75 g AgpO were added to the heated lactic acid in small portions with stirring, so that the heat generated by the exothermic reaction of Ag "O with the lactic acid did not exceed about 85 ° C. Most Ag 2 O and / or silver remained suspended in the solution. This suspension was dark brownish gray in color.
^«Wasserstoffperoxid (3j3 ml) wurde in kleinen Portionen der obigen AgpO-Milchsäure-Lösung zugegeben, wobei rasch umgerührt wurde,, um zu einer vollständigen Auflösung der suspendierten Substanzen zu gelangen. Erhalten wurde eine klare gelbe Lösung» wobei die Temperatur der Lösung etwa 80 0C betrug* (Kleine Mengen an Milchsäure oder Wasser wurden zugesetzt, um irgendwelche Verdampfungsverluste auszugleichen.). Diese Lösung enthielt etwa 30,4 % Silber, 0,12 % Kalium und 0,0078 % Zäsium.Hydrogen peroxide (3j3 ml) was added in small portions to the above AgPO-lactic acid solution, stirring rapidly to achieve complete dissolution of the suspended substances. A clear yellow solution was obtained »with the temperature of the solution being about 80 ° C. * (small amounts of lactic acid or water were added to compensate for any evaporation losses). This solution contained about 30.4 % silver, 0.12 % potassium and 0.0078 % cesium.
d) 189 g der Trägersubstanz "B" wurden evakuiert und mit der in c) erhaltenen Lösung imprägniert, wobei die Temperatur der Lösung etwa 80 C entsprach. Das Imprägnierverfahren zum Imprägnieren der Trägersübstanz war gleich dem in Beispiel 1 beschrieben mit einer zusätzlichen Maßnahme, daß nämlich das zum Imprägnieren dienende Rundgefäß mit der Trägersubstanz von einem Heizmantel umgeben wurde, der die Temperatur der Trägersubstanz während des Imprägnierens auf etwa 80 0C hielt, um zu gewährleisten, daß das Silberlaktat in Lösung blieb.d) 189 g of the carrier "B" were evacuated and impregnated with the solution obtained in c), the temperature of the solution corresponding to about 80 ° C. The impregnation method for impregnating the Trägerbstbstanz was similar to that described in Example 1 with an additional measure, namely, that the serving for impregnation round vessel with the carrier was surrounded by a heating mantle, which kept the temperature of the carrier during impregnation at about 80 0 C to to ensure that the silver lactate remained in solution.
e) Die imprägnierte Trägersubstanz gemäß d) wurde bei 400 0C 4 Minuten lang unter Verwendung der in Beispiel 1 beschriebenen apparativen Einrichtung und allgemeinen Methode wärmebehandelt.e) The impregnated carrier according to d) was heat-treated at 400 ° C. for 4 minutes using the apparatus and general method described in Example 1.
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 197 62 . 62„2 197 62. 62 "
Ein Katalysator mit 13,4 Masjse-% Silber, 0,0091 Masse-% Zäsium und 0,0027 Masse-Ja Kalium wurde nach dem folgenden Verfahren auf der Trägersubstanz; "A" (gemäß der Beschreibung in Beispiel 1) hergestellt·A catalyst containing 13.4% by mass of silver, 0.0091% by mass of cesium, and 0.0027% by mass of potassium was supported on the carrier by the following procedure; "A" (as described in Example 1)
Ansetzen der Imprägnierlösung Applying the impregnating solution
78,6 g Triethylentetramin (von hoher Reinheit) wurden mit 80 g destilliertem Wasser vermischt· 51»57 g Oxalsäuredihydrat (analysenrein) wurden anschließend langsam der kontinuierlich umgerührten Aminlösung zugegeben· Während dieser Zugabe stieg die Temperatur der Lösung auf Grund der exothermen Reaktion auf 60 0C an, 5»83 g wäßrige Zäsiumhydroxidlösung (0,009728 g Cs/g Lösung) und 4,46 g wäßrige Kaliumkarbonatlösung (0,00369 g K/g Lösung) wurden sodann der Lösung zugesetzt, gefolgt von der Zugabe von 89,26 g Silber-(I)-Oxid· Schließlich wurden 15>28 g Monoethanolaxnin der Lösung zusammen mit zusätzlichem destilliertem 7/asser zugegeben, um zu einem Gesamtvolumen der Lösung von 250 ml zu gelangen. Die Lösung wurde filtriert und etwa 5 g unaufgelöstes Silber wiedergewonnen·78.6 g of triethylenetetramine (of high purity) were mixed with 80 g of distilled water. 51 g of oxalic acid dihydrate (reagent grade) were then slowly added to the continuously stirred amine solution. During this addition, the temperature of the solution rose to 60 due to the exothermic reaction 0 C of, 5 »83 g aqueous cesium hydroxide solution (0.009728 g Cs / g solution) and 4.46 g aqueous potassium carbonate solution (0.00369 g K / g solution) were then added to the solution, followed by the addition of 89, 26 g of silver (I) oxide. Finally, 15-28 g of monoethanolaxin was added to the solution along with additional distilled water to make the total volume of the solution 250 ml. The solution was filtered and about 5 g of undissolved silver were recovered.
15Og der Trägersubstanz "A" v/urden bei Raumtemperatur evakuiert und mit der weiter oben beschriebenen Imprägnierlösung gemäß dem Verfahren in Beispiel. 1 imprägniert. Im Anschluß an die Imprägnierung wurde eine Wärmebehandlung der Trägersubstanz bei 500 0C 2,5 Minuten lang unter Verwendung der in Beispiel 1 beschriebenen apparativen Einrichtung und allgemeinen Methode durchgeführt· . · Die Zusammensetzung des fertigen Katalysators unter Berechnung auf Grund der Massezunahme der Trägersubstanz entsprach15 g of the carrier substance "A" were evacuated at room temperature and treated with the impregnating solution described above according to the procedure in Example. 1 impregnated. Subsequent to the impregnation, a heat treatment of the support was carried out at 500 ° C. for 2.5 minutes using the apparatus and general method described in Example 1. · The composition of the finished catalyst calculated on the basis of the mass increase of the carrier corresponded
2 19 7 6 22 19 7 6 2
den obigen Angaben.the above information.
- 63- 63
8, 10. 19808, 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
Ein Katalysator mit 13,04 Masse-% Silber, 0,0089 Masse-% Zäsium und 0,0026 Masse~% Kalium wurde nach dem folgenden Verfahren auf der Trägersubstanz "A" (gemäß der Beschreibung in Beispiel 1) hergestellt.A catalyst containing 13.04% by mass of silver, 0.0089% by mass of cesium and 0.0026% by mass of potassium was prepared by the following procedure on the carrier "A" (as described in Example 1).
Ansetzen der ImprägnierlösungApply the impregnation solution
114j25 g Aminoethylethanolamin (von hoher Reinheit) wurden init 80 g destilliertem Wasser vermischt. 50,42 g Oxalsäuredihydrat (analysenrein) wurden anschließend langsam der kontinuierlich umgerührten Aminlösung zugegeben, wobei die Temperatur der Lösung auf Grund der exothermen Reaktion auf etwa 60 C anstieg* 5*84 g wäßrige Zäsiumhydroxidlösung (0,009723 g Cs/g Lösung) und 4,52 g wäßrige Kaliumkarbonatlösung (0,00369 S K/g Lösung) wurden sodann der Lösung zugesetzt, gefolgt von der Zugabe von 89 g Silber~(I)-»Oxid. Im Anschluß daran wurde zusätzliches destilliertes Wasser der Lösung zugegeben, um ein Gesamtvolumen von 250 ml zu erhalten.114J25 g of aminoethylethanolamine (of high purity) were mixed with 80 g of distilled water. 50.42 g of oxalic acid dihydrate (reagent grade) were then added slowly to the continuously stirred amine solution, the temperature of the solution due to the exothermic reaction to about 60 C increase * 5 * 84 g aqueous cesium hydroxide solution (0.009723 g Cs / g solution) and 4.52 g of aqueous potassium carbonate solution (0.00369 S K / g solution) was then added to the solution, followed by the addition of 89 g of silver (I) oxide. Subsequently, additional distilled water was added to the solution to obtain a total volume of 250 ml.
Herstellung des KatalysatorsProduction of the catalyzer sector
150 g der Trägersubstanz "A" wurden evakuiert und mit der weiter oben beschriebenen Lösung gemäß dem Verfahren in Beispiel 1 imprägniert. Anschließend erfolgte die Wärmebehandlung der imprägnierten Trägersubstanz bei 500 0C 2,5 Minuten lang unter Verwendung der in Beispiel 1 beschriebenen apparativen Einrichtung und allgemeinen Methode,150 g of the carrier "A" were evacuated and impregnated with the solution described above according to the method in Example 1. Subsequently, the heat treatment of the impregnated carrier substance was carried out at 500 ° C. for 2.5 minutes using the apparatus described in Example 1 and the general method,
8· 1.0. 19808 · 1.0. 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 1 97 62 - 64 -2 1 97 62 - 64 -
Ein Katalysator mit nominell derselben Zusammensetzung wie bei dem Katalysator von Beispiel 1 (im besonderen mit 11,1 Masse-% Silber, 0,0048 Masse-% Zäsium und 0,0016 Masse-% Kalium) wurde gemäß der Beschreibung in Beispiel 1 hergestellt, v/obei die Ausnahme gemacht wurde, daß die Herstellung der Imprägnierlösung unter Verwendung von wäßrigen Lösungen des Zäsiumchlorides und des Kaliumchlorides statt des Zäsiumhydroxides bzw· des Kaliumhydroxides ausgeführt wurde· Nach der Zugabe solcher Chloridsalze zu der silberhaltigen Imprägnierlösung blieb die Lösung klar, d· h· es wurde keine Präzipitation des Silberchlorides beobachtet·A catalyst of nominally the same composition as in the catalyst of Example 1 (especially 11.1 mass% silver, 0.0048 mass% cesium, and 0.0016 mass% potassium) was prepared as described in Example 1, With the exception that the preparation of the impregnating solution was carried out using aqueous solutions of cesium chloride and potassium chloride instead of cesium hydroxide or potassium hydroxide. After addition of such chloride salts to the silver impregnating solution, the solution remained clear, ie · No precipitation of silver chloride was observed ·
Ein Katalysator mit nominell derselben Zusammensetzung wie bei dem Katalysator von Beispiel 1, v/obei die Ausnahme gemacht wurde, daß das Kalium durch Lithium ersetzt wurde (im besonderen mit 11,0 Masse-% Silber, 0,0047 Masse-% Zäsium und 0,003 Hasse-% Lithium), wurde gemäß der Beschreibung in Beispiel 1 hergestellt. Die Konzentration der Lösung an Lithium wurde dabei mit 0,00573 Masse-% berechnet· Polglich wurde das Herstellungsverfahren in Beispiel 1 eingehalten, außer daß statt der Zugabe der Kaliumkarbonatlösuiig zu der Imprägnierlösung 34 g einer wäßrigen Lithiuialösung als Karbonat (0,001094 g Lithium/ml oder 0,0372 g Lithium) zugegeben wurden·A catalyst of nominally the same composition as in the catalyst of Example 1, except that the potassium was replaced by lithium (more specifically, 11.0% by mass of silver, 0.0047% by mass of cesium and 0.003% by weight) Hasse% lithium) was prepared as described in Example 1. The concentration of the solution of lithium was calculated to be 0.00573 mass%. The method of preparation in Example 1 was followed except that instead of adding the potassium carbonate solution to the impregnating solution, 34 g of an aqueous lithium solution as carbonate (0.001094 g lithium / ml or 0.0372 g of lithium) were added.
Ein Katalysator mit nominell derselben Zusammensetzung wie bei dem Katalysator von Beispiel 1, wobei die Ausnahme gemacht wurde, daß das Kalium durch Natrium ersetzt wurde (im besonderen 11,0 Masse-% Silber, 0,0047 Masse-% Zäsium undA catalyst of nominally the same composition as the catalyst of Example 1 except that the potassium was replaced by sodium (more preferably 11.0% by mass of silver, 0.0047% by mass of cesium and .alpha
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 19 7 6 2 - 65 -2 19 7 6 2 - 6 5 -
0,01 Hasse-% Natrium), wurde gemäß dem Verfahren in Beispiel 1 hergestellt» Die Konzentration der Lösung an Natrium wurde dabei mit 0,0191 Massel berechnet· So wurde das Verfahren in Beispiel 1 eingehalten, außer daß statt der Zugabe des Kaliumkarbonates zu der Imprägnierlösung 34 g einer wäßrigen Natriumlösung als Karbonat (0,00365 g Natrium/ml oder 0,12415 g Natrium) zugegeben wurden,0.01 Hasse% sodium) was prepared according to the procedure in Example 1. The concentration of the solution of sodium was calculated to be 0.0191 mass. The procedure of Example 1 was followed except that instead of adding the potassium carbonate 34 g of an aqueous sodium carbonate solution (0.00365 g sodium / ml or 0.12515 g sodium) were added to the impregnating solution,
Ein Katalysator mit 12,59 Hasse-SS Silber, 0,0088 Masse-% Zäsium und 0,0025 Hasse-$ Kalium wurde; auf einer Trägersub«- stanz "A" (gemäß der Beschreibung in Beispiel 1)durch ein aufeinanderfolgendes Imprägnierverfahren hergestellt, wobei Kalium und Zäsium auf der Trägersubstanz vor der Abscheidung des Silbers wie folgt zur Abscheidung gebracht wurden: 146»1 g der Trägersubstanz "A" wurden mit 250 ml einer wäßrigen Lösung mit 0,05696 g Zäsium als Hydroxid und 0,1674 g Kalium als Karbonat unter Einhaltung der in Beispiel 1 beschriebenen allgemeinen Imprägniermethode imprägniert. Die imprägnierte Trägersubstanz wurde anschließend bei 400 0C 2,5 Minuten lang gemäß dem Verfahren in Beispiel 1 wärmeb erhandelt., um die Zäsium- und Kaliumionen auf der Oberfläche der Trägersubstanz zur Abscheidung zu bringen* Im Anschluß an diese Wärmebehandlung wurde die Trägersubstanz mit der silberhaltigen Imprägnierlösung gemäß der Beschreibung weiter unten imprägniert.A catalyst with 12.59 Hasse-SS silver, 0.0088 mass% cesium, and 0.0025 hasse-potassium was; on a carrier substance "A" (as described in Example 1) by a successive impregnation process, whereby potassium and cesium were deposited on the carrier prior to deposition of the silver as follows: 146 »1 g of vehicle" A were impregnated with 250 ml of an aqueous solution containing 0.05696 g of cesium as the hydroxide and 0.1674 g of potassium carbonate, while maintaining the general impregnation method described in Example 1. The impregnated carrier was then erhandelt at 400 0 C for 2.5 minutes according to the procedure in Example 1 wärmeb., To bring the Zäsium- and potassium ions on the surface of the carrier substance for depositing * Following this heat treatment, the carrier substance has been silver-containing impregnating solution as described below impregnated.
Ansetzen der silberhaltigen ImprägnierlösungPreparation of the silver-containing impregnation solution
48,9 g Ethylendiamin (von hoher Reinheit) wurden mit 80 cirr destilliertem Wasser vermischt. 50,6 g Oxalsäuredihydrat (analysenrein) wurden anschließend langsam der Lösung innerhalb 1 Stunde zugegeben, wobei kontinuierlich umgerührt wurde* Während dieser Zugabe der Oxalsäure stieg die Tempe-48.9 g of ethylenediamine (of high purity) was mixed with 80 cc of distilled water. 50.6 g of oxalic acid dihydrate (analytically pure) were then slowly added to the solution within 1 hour while stirring was carried out continuously. During this addition of the oxalic acid, the temperature rose.
8. 10. 1980October 8, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
2 19 7 6 2 - 66 -2 19 7 6 2 - 66 -
ratür der Lösung auf etwa 40 0C infolge der exothermen Reaktion an. 89,34 g Silber-(I)-Oxid-Pulver wurden sodann der Diamin-Qxalsäure-Wasser-LÖsung zugesetzt. Schließlich wurden 17,84 g Monoethanolamin der Lösung zusammen mit zusätzlichem destilliertem Wasser zugegeben, um zu einem Gesamtvolumen der Lösung von 250 ml zu gelangen.Tear of the solution to about 40 0 C due to the exothermic reaction of. 89.34 g of silver (I) oxide powder was then added to the diamine-qalicic acid-water solution. Finally, 17.84 g of monoethanolamine were added to the solution along with additional distilled water to arrive at a total volume of the solution of 250 ml.
Herstellung des Katalysators Production of the catalytic converter
Die weiter oben erwähnte Trägersubstanz "A" wurde mit der oben beschriebenen Imprägnierlösung imprägniert und anschließend bei 400 0C 2,5 Minuten lang entsprechend der in Beispiel 1 beschriebenen Methode wärmebehandelt.The above-mentioned carrier "A" was impregnated with the above-described impregnating solution and then heat-treated at 400 ° C. for 2.5 minutes according to the method described in Example 1.
Ein Katalysator mit 13,09 Masse-% Silber, 0,0089 Masse-% Zäsium und 0,0026 Masse-% Kalium wurde auf einer Trägersubstanz "A" (gemäß der Beschreibung in Beispiel 1) durch eine aufeinanderfolgende Imprägnierungsmethode hergestellt, v/obei das Silber auf der Trägersubstanz vor dem Abscheiden des Kaliums und des Zäsiums wie folgt aufgebracht wurde:A catalyst containing 13.09% by mass of silver, 0.0089% by mass of cesium and 0.0026% by mass of potassium was prepared on a support "A" (as described in Example 1) by a sequential impregnation method the silver was applied to the support before depositing the potassium and cesium as follows:
Ansetzen der silberhaltigen Imprägnierlösung Preparation of the silver-containing impregnation solution
48,43 g Ethylendiamin (von hoher Reinheit) wurden mit 100 g destilliertem Wasser vermischt. 50,75 g Oxalsäuredihydrat (analysenrein) wurden anschließend langsam der Lösung bei Umgebungstemperatur zugesetzt, wobei kontinuierlich umgerührt wurde. Die Temperatur der Lösung stieg auf Grund der exothermen Reaktion auf etwa 60 0C an. 88,97 g Silber-(I)-Oxid-Pulver wurden sodann der Diamin-Oxalsäure-Wasser-Lösung augegeben. Schließlich wurden 17,7 g Honoethanolamin und 44,0 g destilliertes Wasser zugegeben, um die Lösung zu48.43 g of ethylenediamine (of high purity) were mixed with 100 g of distilled water. 50.75 g of oxalic acid dihydrate (reagent grade) were then added slowly to the solution at ambient temperature, stirring continuously. The temperature of the solution increased due to the exothermic reaction to about 60 0 C. 88.97 g of silver (I) oxide powder was then added to the diamine-oxalic acid-water solution. Finally, 17.7 g of honethanolamine and 44.0 g of distilled water were added to add the solution
197 62 _67_197 62 _ 67 _
8*- 10. 19808 * - 10, 1980
AP B 01 J/219 762AP B 01 J / 219 762
57 155 1857 155 18
komplettieren«, Das spezifische Gewicht der Lösung lag bei 1,3957·The specific gravity of the solution was 1.3957 ·
Herstellung des jKatatysatorsProduction of the jatatysator
150 g der Trägersubstanz "A" wurden mit der weiter oben beschriebenen Lösung imprägniert und sodann bei 500 0C 2,5 Minuten lang entsprechend dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren v/ärmebe handelt. Im Anschluß an diese Wärmebehandlung wurde die Trägersubstanz mit der Imprägnierlösung imprägniert, wie weiter unten näher beschrieben wird.150 g of the carrier "A" were impregnated with the solution described above and then at 500 0 C for 2.5 minutes according to the method described in Example 1 v / ärmebe acts. Following this heat treatment, the vehicle was impregnated with the impregnating solution, as further described below.
Ansetzen der..Imprägnierlösung mit dem Zäsium und KaliumPrepare the impregnating solution with the caustic and potassium
5,791 g wäßrige Zäsiumhydroxidlösung (0,009723 g Cs/g Lösung) und 4,415 g wäßrige Kaliumkarbonatlösung (0,00369 g K/g Lösung) wurden in einen 250-»ml-4Ießkolben eingegeben und sodann n-Butanol zugesetzt, um den Inhalt des Meßkolbens auf die 250-ml-Marlce zu bringen. Der Meßkolben wurde auf 40 0C erwärmt, verschlossen und kräftig geschüttelt, bis eine klare Lösung erhalten wurde·5.791 g of aqueous cesium hydroxide solution (0.009723 g Cs / g solution) and 4.415 g of aqueous potassium carbonate solution (0.00369 g K / g solution) were placed in a 250 ml 4-liter flask and then n-butanol added to the contents of the To bring the volumetric flask to the 250 ml Marlce. The flask was heated to 40 0 C, capped and vigorously shaken until a clear solution was obtained ·
Herstellung des KatalysatorsPreparation of the catalyst
Die weiter oben beschriebene silberhaltige Trägersubstanz "A" wurde unter Vakuumbedingungen mit der Imprägnierlösung mit dem Zäsium und dem Kalium 15 Minuten lang imprägniert und sodann die überschüssige Lösung unter Verwendung des in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens entfernt. Die Wärmebehandlung derTrägersubstanz wurde dann bei 500 0C 2,5 Minuten lang entsprechend dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren durchgeführteThe silver-containing carrier "A" described above was impregnated under vacuum conditions with the impregnating solution containing the cesium and the potassium for 15 minutes, and then the excess solution was removed using the method described in Example 1. The heat treatment derTrägersubstanz was then carried out for 2.5 minutes according to the method described in Example 1 at 500 0 C
Claims (21)
beträgt.10. Catalyst according to item 1, characterized in that the upper
is.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US2172779A | 1979-03-20 | 1979-03-20 | |
US11629280A | 1980-02-13 | 1980-02-13 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD151878A5 true DD151878A5 (en) | 1981-11-11 |
Family
ID=26695034
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DD80219762A DD151878A5 (en) | 1979-03-20 | 1980-03-19 | SUPPLY CATALYST OF SILVER |
DD80232350A DD160187A5 (en) | 1979-03-20 | 1980-03-19 | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ETHYLENE OXIDE |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DD80232350A DD160187A5 (en) | 1979-03-20 | 1980-03-19 | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ETHYLENE OXIDE |
Country Status (15)
Country | Link |
---|---|
AR (1) | AR223210A1 (en) |
AU (3) | AU5651480A (en) |
BR (1) | BR8001603A (en) |
CA (1) | CA1162181A (en) |
DD (2) | DD151878A5 (en) |
DE (1) | DE3010533A1 (en) |
ES (2) | ES489668A0 (en) |
FR (1) | FR2451920A1 (en) |
GB (1) | GB2043481B (en) |
IN (2) | IN155337B (en) |
IT (1) | IT1130701B (en) |
NL (1) | NL8001615A (en) |
PL (1) | PL222819A1 (en) |
RO (1) | RO79689B (en) |
SE (1) | SE8002159L (en) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3264712D1 (en) * | 1981-02-25 | 1985-08-22 | Mitsubishi Petrochemical Co | Silver-based catalyst for production of ethylene oxide |
US4419276A (en) * | 1981-09-30 | 1983-12-06 | Union Carbide Corporation | Silver catalyst for the manufacture of ethylene oxide and a process for preparing the catalyst |
EP0085237B1 (en) * | 1981-12-30 | 1986-07-30 | Imperial Chemical Industries Plc | Catalysts for the production of alkylene oxides |
US4760042A (en) * | 1982-03-24 | 1988-07-26 | Scientific Design Company, Inc. | Process for preparing an alkali metal-promoted silver catalyst |
US4774222A (en) * | 1982-06-16 | 1988-09-27 | Scientific Design Company, Inc. | Catalyst for oxidation of ethylene to ethylene oxide and process for preparing the catalyst |
US4555501A (en) * | 1984-05-14 | 1985-11-26 | The Halcon Sd Group, Inc. | Process for preparing silver catalysts |
JPS6110570A (en) * | 1984-06-25 | 1986-01-18 | Mitsui Toatsu Chem Inc | Preparation of ethylene oxide |
EP0172565B1 (en) * | 1984-08-21 | 1991-03-13 | Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. | Silver catalyst for production of ethylene oxide from ethylene, and process for production thereof |
FR2597098B1 (en) * | 1986-04-11 | 1989-01-13 | Atochem | SILVER-BASED CATALYSTS FOR THE MANUFACTURE OF ETHYLENE OXIDE |
GB2190855A (en) * | 1986-05-28 | 1987-12-02 | Shell Int Research | Process for the preparation of a silver-containing catalyst |
DE3643248A1 (en) * | 1986-12-18 | 1988-06-30 | Basf Ag | SILVER CATALYST, ITS PRODUCTION AND USE |
US5057481A (en) * | 1987-02-20 | 1991-10-15 | Union Carbide Chemicals And Plastics Technology Corporation | Catalyst composition for oxidation of ethylene to ethylene oxide |
US4908343A (en) * | 1987-02-20 | 1990-03-13 | Union Carbide Chemicals And Plastics Company Inc. | Catalyst composition for oxidation of ethylene to ethylene oxide |
US5008413A (en) * | 1989-10-23 | 1991-04-16 | Scientific Design Company, Inc. | Catalyst for oxidation of ethylene to ethylene oxide |
GB2248068A (en) * | 1990-09-21 | 1992-03-25 | Exxon Chemical Patents Inc | Oil compositions and novel additives |
US5525740A (en) * | 1993-03-01 | 1996-06-11 | Scientific Design Company, Inc. | Process for preparing silver catalyst and process of using same to produce ethylene oxide |
US6184175B1 (en) * | 1993-03-01 | 2001-02-06 | Scientic Design Company, Inc. | Process for preparing silver catalyst |
US5602070A (en) * | 1995-01-09 | 1997-02-11 | Scientific Design Company, Inc. | Process for preparing silver catalyst |
US10159961B2 (en) * | 2006-04-18 | 2018-12-25 | Dow Global Technologies Llc | Alkylene oxide catalyst and use thereof |
USD813681S1 (en) | 2016-11-18 | 2018-03-27 | Can't Live Without It, LLC | Bottle |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2640540C3 (en) * | 1976-09-09 | 1988-07-28 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Catalyst for the production of ethylene oxide |
US4168247A (en) * | 1976-05-28 | 1979-09-18 | Imperial Chemical Industries Limited | Catalysts for the production of alkylene oxides |
DE2819595A1 (en) * | 1977-05-12 | 1978-12-07 | Basf Ag | CATALYST FOR THE PRODUCTION OF ETHYLENE OXIDE |
-
1980
- 1980-03-05 CA CA000347075A patent/CA1162181A/en not_active Expired
- 1980-03-17 AU AU56514/80A patent/AU5651480A/en not_active Abandoned
- 1980-03-17 IT IT20711/80A patent/IT1130701B/en active
- 1980-03-18 ES ES489668A patent/ES489668A0/en active Granted
- 1980-03-18 NL NL8001615A patent/NL8001615A/en not_active Application Discontinuation
- 1980-03-18 BR BR8001603A patent/BR8001603A/en unknown
- 1980-03-18 IN IN308/CAL/80A patent/IN155337B/en unknown
- 1980-03-19 SE SE8002159A patent/SE8002159L/en unknown
- 1980-03-19 RO RO100531A patent/RO79689B/en unknown
- 1980-03-19 DE DE19803010533 patent/DE3010533A1/en not_active Ceased
- 1980-03-19 PL PL22281980A patent/PL222819A1/xx unknown
- 1980-03-19 DD DD80219762A patent/DD151878A5/en unknown
- 1980-03-19 FR FR8006095A patent/FR2451920A1/en active Granted
- 1980-03-19 GB GB8009237A patent/GB2043481B/en not_active Expired
- 1980-03-19 DD DD80232350A patent/DD160187A5/en unknown
- 1980-03-19 AR AR280355A patent/AR223210A1/en active
- 1980-12-12 ES ES497678A patent/ES8202694A1/en not_active Expired
-
1983
- 1983-06-09 IN IN731/CAL/83A patent/IN156399B/en unknown
-
1985
- 1985-12-05 AU AU50815/85A patent/AU5081585A/en not_active Abandoned
-
1988
- 1988-09-02 AU AU21788/88A patent/AU2178888A/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES497678A0 (en) | 1982-03-01 |
IN156399B (en) | 1985-07-20 |
ES8104803A1 (en) | 1981-04-16 |
AR223210A1 (en) | 1981-07-31 |
IT1130701B (en) | 1986-06-18 |
GB2043481A (en) | 1980-10-08 |
FR2451920B1 (en) | 1984-01-27 |
AU2178888A (en) | 1988-12-08 |
ES8202694A1 (en) | 1982-03-01 |
DD160187A5 (en) | 1983-05-11 |
AU5651480A (en) | 1980-09-25 |
GB2043481B (en) | 1984-03-07 |
IT8020711A0 (en) | 1980-03-17 |
BR8001603A (en) | 1980-11-18 |
RO79689B (en) | 1985-04-30 |
PL222819A1 (en) | 1981-02-13 |
IN155337B (en) | 1985-01-19 |
DE3010533A1 (en) | 1980-10-02 |
ES489668A0 (en) | 1981-04-16 |
CA1162181A (en) | 1984-02-14 |
NL8001615A (en) | 1980-09-23 |
SE8002159L (en) | 1980-11-14 |
AU5081585A (en) | 1986-05-15 |
FR2451920A1 (en) | 1980-10-17 |
RO79689A (en) | 1985-04-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DD151878A5 (en) | SUPPLY CATALYST OF SILVER | |
DE2820170C2 (en) | ||
DE2414333C3 (en) | Process for the selective separation of nitrogen oxides from exhaust gases | |
DE3150205C2 (en) | Process for the preparation of a silver catalyst for the production of ethylene oxide | |
DE2733688C2 (en) | Process for the production of a supported silver catalyst and its use in the vapor phase oxidation of ethylene | |
EP0099975B1 (en) | Silver catalysts, process for preparing them and their use in preparing ethylene oxide | |
DE2948771A1 (en) | METHOD FOR REGENERATING AN ANTIMONE-CONTAINING OXIDE CATALYST | |
DE2041317C3 (en) | Process for the production of a catalyst and its use | |
DE3321895C2 (en) | ||
DE69918831T2 (en) | METHOD FOR REGENERATING MOLYBDE-CONTAINING SPIN-BED OXIDE CATALYSTS | |
DE2454972A1 (en) | Silver olefin oxidation catalysts - supported on specified carriers and promoted esp. with barium | |
EP0208180B1 (en) | Process for the preparation of 1,2-dichloroethane by oxychlorination of ethylene on copper-containing supported catalysts | |
DD247388A5 (en) | PROCESS FOR PRODUCING SILVER-CONTAINING CATALYSTS | |
DE2433076A1 (en) | METHOD OF REMOVING NITROGEN OXYDES FROM EXHAUST GASES | |
EP0475173B1 (en) | Process for catalytic decomposition of nitrous oxide, pure or in gaseous mixtures | |
DD203827A5 (en) | METHOD FOR PRODUCING A SILVER CATALYST | |
EP0767165B1 (en) | Process for the preparation of aromatic or heteroaromatic nitriles | |
EP0026827B1 (en) | Process for producing ethylene oxide | |
DE2754762C2 (en) | Process for the catalytic combustion of exhaust gas containing hydrogen sulphide and catalyst suitable for carrying out the process | |
DD255286A5 (en) | METHOD FOR PRODUCING SILVER CATALYSTS | |
DE2256909A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING A MIXED OXIDE OF VANADINE AND PHOSPHORUS AND USE OF THE MIXED OXIDE AS AN OXYDATION CATALYST | |
DE4139552C2 (en) | Method for the skeletal isomerization of n-alkenes | |
DE2628262C2 (en) | Catalyst for the dehydrogenation of paraffinic hydrocarbons to olefins and process for its preparation | |
DE2042396C3 (en) | Process for the production of ethylene oxide | |
EP0557833B1 (en) | Process for the preparation of ethylene oxide |