DD160187A5 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ETHYLENE OXIDE - Google Patents

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DD160187A5
DD160187A5 DD80232350A DD23235080A DD160187A5 DD 160187 A5 DD160187 A5 DD 160187A5 DD 80232350 A DD80232350 A DD 80232350A DD 23235080 A DD23235080 A DD 23235080A DD 160187 A5 DD160187 A5 DD 160187A5
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DD
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silver
catalyst
cesium
potassium
mass
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DD80232350A
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Madan M Bhasin
Paul C Ellgen
Charles D Hendrix
Original Assignee
Union Carbide Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00Preparation of oxiranes
    • C07D301/02Synthesis of the oxirane ring
    • C07D301/03Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
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    • C07D301/08Synthesis 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
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Ethylenoxid unter Verwendung von Silbertraegerkatalysatoren. 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 wird ein neuer Silbertraegerkatalysator mit einer Kombination aus (a) Zaesium und (b) wenigstens einem anderen Alkalimetall unter Auswahl aus der Gruppe, bestehend aus Lithium, Natrium, Kalium und Rubidium, verwendet. 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, der 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 process for producing ethylene oxide using silver-bearing 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, a novel silver cross-linking catalyst is used with 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, den 31.3*1981Berlin, 31.3 * 1981

Ausscheidungsanme.ldung aus 58 985/18Excretion accumulation from 58 985/18

Verfahren zur Herstellung von Ethylenoxid Anwende η c| se] ebie^t de r_ ErfindungProcess for the production of ethylene oxide Use η c | se] ebie ^ t de r_ invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ethylenoxid unter Verwendung neuartiger Silberkatalysatoren»·The present invention relates to a process for the production of ethylene oxide using novel silver catalysts »

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 Neuausgabe der US-PS 20 370 vom 18«, Mai 1937 beschreibt Lefertef daß die Bildung von Olefinoxiden be~ wirkt werden kannj indem die Olefine dar^u gebracht werden^ sich direkt mit molekularem Sauerstoff in Gegenwart eines Silberkatalysators zu vereinigeno Von diesem Zeitpunkt an hat die frühere Technik ihre Bemühungen darauf konzentriert,.· den Wirkungsgrad des Katalysators. bei der Fabri-.·. , kation von Ethylenoxid zu verbessern«,The production 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 well-developed process. For example, U.S. Patent No. 2,040,782, issued May 12, 1936, describes the preparation 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 revision of US Pat. No. 20,370 of May 18, 1937, Leferte f describes that the formation of olefin oxides can be effected by reducing the olefins be brought ^ to unite directly with molecular oxygen in the presence of a silver catalyst o From that point on has the earlier technology efforts focused on. · the efficiency of the catalyst. at the factory. ·. to improve cation of ethylene oxide «,

Bei der Charakterisierung dor vorliegenden Erfindung werden die Ausdrücke ."Umwandlung", "Selektivität" und"Ausbeute" so benutzt, wie sie in dsr US-PS 3 420 784 vom 7* Oanuar 1959 in der Spalte 3 in den Zeilen 24 - 35 einschließlichIn the characterization dor present invention, the terms "conversion", "selectivity" and "yield" as used such as from 7 * Oanuar 1959 in the column 3 in the line 24 in dsr US-PS 3,420,784 -. 35 including

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Ausscheidungsanrneldung aus AP B Ol D/219 762 2 3 5 0 § " 2 - 58 985/18 'Exemption application from AP B Ol D / 219 762 2 3 5 0 § "2 - 58 985/18 '

Jljl

definiert sind« Diese Definition der "Selektivität" stimmt mit derjenigen überein, wie sie in der US-PS 2 766 261 in Spalte 6 in den Zeilen 5-22 sowie in der 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 Ausdrücke "Wirkungsgrad" und "Selektivität", wie sie in der vorliegenden Beschreibung und in den Punkten des Erfindungsanspruches verwendet werden, werden als synonym aufgefaßt»This definition of "selectivity" is consistent with that described in US Pat. No. 2,766,261 at column 6 in lines 5-22 and US Pat. No. 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 terms" efficiency "and" Selectivity ", as used in the present description and in the points of the invention claim, are considered as synonymous»

Seit ihrem Anfangsstadium der Entwicklung haben die Silberkatalysatoren^ von denen bei der Herstellung von Ethylenoxid Gebrauch gemacht wird, signifikante Änderungen erfahrene Wie auf diesem Gebiet der Technik berichtet wird, wurden die Silberteilchen zunächst auf Trägermaterialien 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 .Trägersubstanzen oder Trägermaterialien, die-.das Silber enthielten, wobei größere Wirksamkeiten für die Umsetzung des Ethylene mit Sauerstoff zur Herstellung von Ethylenoxid erzielt wurden* -Heutzutage entsprechen die- ..· .. ' meisten' Tragersubstanzen für die Silberkatalysatoren homogenen, aus einzelnen Feststoffteilchen bestehenden Materia-, lien, die in das Innere eines Reaktors eingebracht werden können,'.wobei die Möglichkeit besteht; daß. die Reaktionsgase und die gasförmigen Produkte der Reaktion in diese, homogenen Feststoffteilchen eindringen und sich um dieseSignificant changes have been made to the silver catalysts used in the production of ethylene oxide since their initial stage of development. As reported in the art, the silver particles were first applied to support materials, with little attention being paid to support properties such as the effective Surface,. pore volume and chemical inertness. "Further developments in this field of technology have resulted in specific technologies relating to the supports or support materials containing the silver, with greater efficiencies for the reaction of the ethylene oxygen to produce ethylene oxide were obtained * -Heutzutage correspond DIE .. .. · 'most' Tragersubstanzen for the silver catalysts homogeneous, consisting of single solid particles materi-, lien that can be introduced into the interior of a reactor. 'wherein the Possibility exists; that. the reaction gases and the gaseous products of the reaction penetrate into these homogeneous solid particles and around them

31·3·1981 Ausscheidungsanmeldung aus31 · 3 · 1981 Divisional application from

^ O O Γ f% 1 AP 'B 01 D//2:L9 762 ^ OO Γ f% 1 AP ' B 01 D // 2: L9 762

J / j O U I - 3 - 58 985/18J / j O U I - 3 - 58 985/18

Teilchen herumbevvegen können, um durch den Reaktor hindurchzulaufen und wiedergewonnen zu werdene Die Gestalt der Trägersubstanz stellt einen veränderlichen Faktor dar, und die ausgewählte besondere Gestalt ist für den verwendeten Reaktor für die geforderte Gasströmung und für die wirksame Oberfläche charakteristisch«, Hierbei handelt es sich um Merkmale für die Optimierung der Reaktion, wobei andere Faktoren ebenfalls berücksichtigt werden*Can herumbevvegen particles to pass therethrough through the reactor and recovered to become e The shape of the vehicle is a variable factor, and the selected particular shape for the reactor used for the required gas flow and the effective surface characteristic, "This is features for optimizing the reaction, taking into account other factors as well *

Die Trägerrnaterialien, die verwendet worden sind, sind typischerweise aus anorganischen Stoffen gewonnen, im allgemeinen verfugen 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 carrier materials that have been used are typically derived from inorganic materials, generally having a mineral character. In most instances, the preferred carrier substance is alpha alumina # as described in the patent literature; See, for example, U.S. Patent Nos. 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 typischerweise in Form von kleinen Teilchen vor« Die Patentliteratur zeigt/ daß die Größe des Silbers einen Faktor 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 bei*- spielsweise die., US-PS 2 554.459,. 2 83,1 87O5 3 '423. ,328', die · spezifizieren,.daß Silberteilchen mit einer Teilchengröße von 150 bis 400 α verwendet werden, die US-PS 3 702 259 beschreibt ein Fertigungsverfahren für die Gewinnung von Silberteilchen mit einem Durchmesser kleiner als 1 ura, und dio US-PS 3 758 418 beschreibt Silberteilchen mit einem Durchmesser kleiner als 1000 %,, The silver applied to these supports 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 in * - for example, the., US-PS 2,554,459,. 2 83.1 87O 5 3 '423. , 328 ', which specify that silver particles having a particle size of 150 to 400 α are used; U.S. Patent 3,702,259 describes a production process for obtaining silver particles having a diameter smaller than 1 ura, and US Pat No. 3,758,418 describes silver particles with a diameter smaller than 1000 %,

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Ausschsiciungsanmsldung aus AP B Ol D/219 762 4 ~ 58 985/18 Decommissioning application from AP B Ol D / 219 762 4 ~ 58 985/18

Das Aufbringen des Silbers auf die Trägersubstanz kann durch ©ine 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 Träger·» material und in dem anderen Falle das Beschichten des Trägers mit dem Silber durch Abscheidung des Silbers oder durch die Vorbildung des Silbers in einer Aufschlämmung derart g daß die Silberteilchen auf dem Träger zur Ablagerung gebracht werden und dabei an der Trägerob©rfläche 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 β 3 207 700, 3 501 407 und 3 664 970 (siehe hierzu die GB~PS 754 593) sowie 3 172 893,,The application of silver to the support can be achieved by a number of techniques, 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 coating the carrier with the silver by the deposition of silver or by preformation of silver into a slurry such g that the silver particles are brought to the carrier to deposit for the purpose of deposition of the silver on the carrier · »material and in the other case, and thereby adhere to the carrier surface when the carrier substance or carrier material is heated »in order to remove the existing liquids. These different processes are described in more detail in various patents, such as US Pat. Nos. 2,773,844 , 3,207,700, 3,501,407 and 3,664,970 (see GB ~ PS 754 593) and also 3 172 893,

Die wirksame Oberfläche* die durch den Träger geliefert wirdp ist im Rahmen der Entwicklung der Silbsrkatalysatoren von erheblichem Interesse gewesen« Beschreibungen der wirksamen Oberfläche d®r Katalysatoren können in den folgenden Patentschriften angetroffen werden: US«PS 2 766 261 (hier wird beschrieben* daß eine wirksame Oberfläche von 0^,002The active 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 (described herein) an effective surface of 0 ^, 002

-' 2 ·'' · -   - '2 ·' '· -

bis 10. m /g geeignet ist) ,·. US-PS.3 172 893 .(hier werden ;.to 10.m / g is suitable),. U.S. Patent No. 3,172,893 (here;

eine Porosität von 35 bis 65 % und ein Porendurchmesser von 80 bis 200 jusn geschildert),· US-PS 3 725 307 (es handelta porosity of 35 to 65 % and a pore diameter of 80 to 200 jusn described), · US-PS 3,725,307 (it is

sich um eine wirksame Oberfläch© kleiner als 1 m /g und um einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 10 bis 15:pm); US-PS 3 664 970 (hier wird eine Trägersubstanz mit einer Mindestporosität von etwa 30.% benutzt, wobeian effective surface area of less than 1 m / g and an average pore diameter of 10 to 15: pm); US-PS 3,664,970 (here a carrier substance with a minimum porosity of about 30% is used, wherein

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AusschGidungsanmeldung aus AP B Ol D/219 762 - 5 - 58 985/18Declaration of application from AP B Ol D / 219 762 - 5 - 58 985/18

wenigstens 90 % der Poren Durchmesser im Bereich von 1 bis 30 /jm aufweisen und der Durchschnitt dieser Durchmesser im Bereich von 4 bis 10 ρ liegt) und US-PS Mr, 3 563 914 (hier handelt es sich um eine Katalysatorträgersubstanz mit einer wirksamen Oberfläche kleiner als 1 m /g, einem Volumen von 0*23 ml/g und einer Teilchengröße zwischen 0,074 und 0,30 mm)«at least 90 % of the pores have diameters ranging from 1 to 30 / jm and the average of these diameters ranges from 4 to 10 ρ) and U.S. Patent No. 3 563 914 (this is a catalyst support having an effective surface area less than 1 m / g, a volume of 0 * 23 ml / g and a particle size between 0.074 and 0.30 mm) «

Bei den frühesten Entwicklungen der Silberkatalysatoren für die Herstellung von Ethylenoxid ist bestimmt worden, daß eine Reihe von Metallen, wenn sie in einer.Kombination mit 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 selbst« Die Reaktion zwischen dem Sauerstoff und dem Ethylen zur Bildung von Ethylenoxid ist eine in hohem Grade exotherme Reaktion«, Noch mehr exotherm als jene Reaktion ist jedoch die Verbrennung des Ethylens oder des Ethylenoxides zu Kehlendioxidf. Diese Umsetzungen geschehen simultan, und der kritische Faktor 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 Kohlen« dioxid hemmtÄ Somit besteht ein Problem in der Weise bei der Definition, ob das Material, welches als Aktivator angesehen wird, in der Tat einem Hemmstoff der Verbrermungs-In the earliest developments of the silver catalysts for the production of ethylene oxide, it has been determined that a number of metals, if present in combination with the silver, could act as activators of the silver catalyst. "These materials are not catalysts in themselves, but contribute to improving 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 reaction itself. The reaction between the oxygen and the ethylene Formation of ethylene oxide is a highly exothermic reaction. "Even more exothermic than the reaction, however, is the combustion of ethylene or ethylene oxide into throat 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 such be that inhibits complete combustion of the ethylene to ethylene oxide to carbon "dioxide Ä Thus, there is a problem in the way in the definition, whether the material is considered as an activator, in fact an inhibitor of Verbrermungs-

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Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol 0/219 762 ** 6 - 58 985/18Divisional application from AP B Ol 0/219 762 ** 6 - 58 985/18

reaktion entspricht« Es ist gut bekannt, daß es Materialien gibt'·j die» wenn sie der Reaktion zugesetzt werden, zur Bildung einer kleineren Kohlendioxidmenge beitragen,, Derartige Materialien werden als Hemmstoffe (Inhibitoren) be~ zeichnet« Es gibt ebenfalls Materialien, die, wenn sie den Katalysatoren zugesetzt werden, zu einer größeren Menge an Ethylenoxid beitragen.* Derartige Materialien werden als Aktivatoren (Promotoren) bezeichnet* Ob nun die letzteren Materialien in Wirklichkeit Hemmstoffe oder Aktivatoren sindj 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.katalytischen Verfahrens für die Erzeugung von Ethylenoxid handelt, ein signifikanter Faktor, der in jenes Verfahren eingeht oder zur Qualifikation jenes Verfahrens beiträgt,» in der Selektivität des Verfahrens zur Herstellung von Ethylenoxide Dabei ist die Selektivität gemäß der weiter oben angegebenen Definition gemeint«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, contribute to a greater amount of ethylene oxide. * Such materials are referred to as promoters * Whether the latter materials are in fact inhibitors or activators, j seems to be a negligible issue * What is significant is that is the statement that the result of the reaction is advantageous for the recovery of the ethylene oxide. For this reason, when it comes to the determination or characterization of a catalytic process for the production of ethylene oxide, there is a significant factor involved in that process or contributes to the qualification of that procedure, »in selectivity of the process for the production of ethylene oxide e This refers to the selectivity according to the definition given 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 !Al kai im et al Ie η in Silber- ,· ; katalysatoren 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-/o an Kaliurnhydroxid oder Zäsiumhydroxid in bezug auf das Silberoxid, von dem bei der Herstellung des Kataly-The 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 2,177,361 issued Oct. 1939 mentions the use of Al kai in the et al in silver, ·; to find catalysts. U.S. Patent 2,238,471 discloses that lithium is very useful as an activator, but that potassium and cesium are considered undesirable. The examples of that patent use substantially 10 mass% of potassium hydroxide or cesium hydroxide with respect to the silver oxide from which in the preparation of the catalyst

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Ausscheidungsanmelclung aus AP B Ol 0/219 762 ~ 7 ~ 58 985/18 .Ausscheidungsanmelclung from AP B Ol 0/219 762 ~ 7 ~ 58 985/18.

sators Gebrauch gemacht wird. Später, wird in der US-PS 2 404 438 festgestellt, daß Natrium und Lithium wirksame 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 2 765 203 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 anorganic sehe Chlorverbindungen beinhalteten Natriumchlorid, Lithiumchlorid und Kaliumchlorat«. Dieses Patent spezifizierte, daß dar Mengenanteil an der anorganischen chlor« haltigen Verbindungf die auf den Katalysatorträger aufgebracht wird, 0,0001 bis 0,2 Masse~,o auf der Basis der Masse. der Trägersubstanz ausmachte,, Die US-PS 2 615 900 .(Sears) beschreibt die Verwendung von Metallhalogeniden bei der Behandlung des Trägerkatalysators und spezifiziert, daß solche Halogenide; Alkalimetalle.1 sein..-können, wie etwa Lithium,''Natrium, Kalium' und .Zäsium„ Das Metallhalogenid liegt dabei- im Bereich von 0,01 bis 50 Masse-% auf der Basis dor Masse das metallischen Silbers vor» Das Patent spezifiziert ebenfalls, daß Genischo der einzelnen..Metallhalogenide, die im allgemeinen in dem Patent klassifiziert sind, in vorteilhafter V/eise verwendet werden können, um die Ein-sators. Later, US Pat. No. 2,404,438 states 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 specifying the sodium for these purposes. "In US Pat. No. 2,671,764, the patentees considered that the alkali metals in the form of their sulfates are effective as activators for such silver catalysts * In particular, the patentees found that US Pat. No. 2,765,203 describes the pretreatment of a carrier substance with a dilute solution of a chlorine-containing compound and has led to the conclusion that such chlorine compounds are used Special references to suitable anorganic chlorine compounds include Natriu chloride, lithium chloride and potassium chlorate «. This patent specified that represents the proportion of inorganic chlorine "containing compound f which is applied to the catalyst support, 0.0001 to 0.2 mass ~, o on the basis of mass. U.S. Patent No. 2,615,900. (Sears) describes the use of metal halides in the treatment of the supported catalyst and specifies that such halides; Alkali metals. 1 , such as lithium, sodium, potassium and cesium. The metal halide is present in the range of 0.01 to 50 mass% based on the mass of metallic silver. The patent specifies also that Genischo of the individual metal halides, which are generally classified in the patent, can advantageously be used to

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Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol G/219 762 - 8 - 58 985/18Divisional application from AP B Ol G / 219 762 - 8 - 58 985/18

laufzeit einer neuen Katalysatorzusammensetzung zu verbessern, während 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 Anfangswirksamkeit entwickeln, wohingegen andere Metallhalogenide eine längerfristige mäßige Wirksamkeit für den Katalysator liefern würden« Dieses Patent nimmt die Position ein, daß die Metallhalogenide,, die in dem betreffenden Katalysator vorhanden sind, dazu dienen* um die Verbrennung des Ethylens zu Kohlendioxid zu unterbinden* Daher werden diese Materialien als passivierende Mittel für den Katalysator oder als Antikatalysatoren klassifiziert« Die US-PS 2 709 173 beschreibt die Verwendung eines Silberkatalysators für die Herstellung von Ethylenoxid, wobei simultan mit der Einführung des Silberkatalysators in die.feste Trägersubstanz irgendwelche Alkalimetallhalogenide, wie etwa Lithium-, Natrium-, Kalium- und Rubidiumverbindungen des Chlors, des Broms und Oodsj, vorgesehen werden, um die Gesamterzeugung von Ethylenoxid zu vergrößern* Das Patent spezifiziert kleine Mengenanteile "kleiner als etwa 0,5 Masse~% für wünschenswert"» Im besonderen betont das Patent "Mengenverhältnisse des Alkalimetallhalogenides innerhalb des Bereiches von : etwa 0,0001 bis etwa O1I Masse-%" für am bevorzugtesten* Das'Patent stellt fest,''daßt "obgleich die bevorzugte, Katalysatorzusammensetzung 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", Dio US-PS 2 766 261 scheint die Aussagen-der 'US-PS 2 238Thus, a particular catalyst treated with a metal halide would develop a short term high initial efficiency, whereas other metal halides would have a longer term moderate efficacy This patent takes the position that the metal halides present in the catalyst in question serve * to prevent the combustion of ethylene to carbon dioxide. Therefore, these materials are used as passivating agents for the catalyst or catalyst 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 rubidium compounds of chlorine, bromine and oxy, may be provided to increase the total production of ethylene oxide *. The patent specifies small proportions "less than about 0.5 mass%" desirable "" In particular, the patent emphasizes "proportions of alkali metal halide within the range of: about 0.0001 to about I O 1% by mass" for the bevorzugtesten * Das'Patent notes '' that t "although the preferred catalyst composition contains a particular activator, this is not always necessary because, during the preparation of the catalyst, the alkali metal halide may be converted to some extent into the corresponding alkali metal oxide which acts as an activator. Dio U.S. Patent 2,766,261 seems to suggest the statements U.S. Patent 2,238

31.3.198103/31/1981

Ausscheidungsanmeldung au: AP B Ol 0/219 762 - 9 ~ 58 985/18Divisional application: AP B Ol 0/219 762 - 9 ~ 58 985/18

zu beherzigen, 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. Trägersubstanz 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-PSto take cautious note, namely cesium and potassium in silver catalysts as disadvantageous and undesirable; 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 the pretreatment of the catalyst. Carrier with Dilute Solutions of Sodium Chloride, Lithium Chloride or Potassium Chlorate * U.S. Patent 2,799,687 (Gould u ( a ») states that the addition of the metal halides is within the scope of Sears' U.S. Patent

2 615 900 beschriebenen Bereiches für optimale Ergebnisse nicht produktiv ist„ Dies gilt ganz besonders in dem Falle der Alkalimetallhalogenide, im besonderen boi dem Chlorid und Fluorid des Natriums und Kaliums« Die Patentinhaber empfehlen, daß die anorganische Halogenidkomponente des Katalysators innerhalb des Bereiches von 0,01 bis 5 Mäsce-%, vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 0,01 bis 0,1 Masse«%, auf der Basis der Masse der "oxydativen katalytischen Silberkomponente", de he dem in elementares Silber übergeführten Silbersalzes, aufrechterhalten wird. Die US-PS 3 144 415 erwähnt eine Vielzahl von Metallen als'Aktivatoren, und eines davon ist das Zäsium·* Die US-PSThis is particularly true in the case of the alkali metal halides, especially the chloride and fluoride of sodium and potassium. "The patentees recommend that the inorganic halide component of the catalyst be within the range of 0, 01-5 Mäsce-%, preferably within the range of 0.01 to 0.1 mass'% "oxidative catalytic silver component" on the basis of the mass of d e h e, is maintained the over-run in elemental silver silver salt. U.S. Patent 3,144,415 mentions a variety of metals as activators, and one of them is the cesium

3 258 433 gibt an., daß das Natrium einen wirksamen Aktivator darstellt* Die US-PS 3 563 913 empfiehlt die Verwendung von 'Alkalimetallen„-..vyie etwa, von Lithiumverbindungen,, als, Aktivatoren? PiQ bevorzugte Menge- an dom Aktivierungs~ material wird mit etwa 0,03 bis 0,5 Masse-/o an Metalloxid auf der Basis der Masse 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 werdenNo. 3,258,433 states that sodium is an effective activator. US Pat. No. 3,563,913 recommends the use of 'alkali metals' - for example, lithium compounds, as activators. PiQ preferred amount of anion activating material is reported to be about 0.03 to 0.5 mass% of metal oxide based on the mass of the carrier. U.S. Patent 3,585,217 states that it is known of the alkali metal chlorides ., "counteract the formation of carbon dioxide" and these "chlorides" are included in the catalyst

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Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol D/219 762 ~ 10 - 58 935/18Discharge application from AP B Ol D / 219 762 ~ 10 - 58 935/18

können"« Die US-PS 3 125 538 beschreibt einen Silberträgerkatalysator mit einem gleichzeitig aufgebrachten Alkali« metall 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-Ja des Katalysators« Die Patentinhaber charakterisieren diesen Katalysator als besonders geeignet für die Reaktion von Stickstoff~(II)-oxid mit Propylen» Die US-PS 3 962 135 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, wobei 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 MengenanteileUS Pat. No. 3,125,538 discloses a silver support catalyst having a simultaneously applied alkali metal selected from the group consisting of potassium, rubidium and cesium in a specified gram atomic ratio relative to the silver. The mass of silver preferably corresponds to 2 to 5 mass%. Yes, the catalyst "The patentees characterize this catalyst as particularly suitable for the reaction of nitrogen (II) oxide with propylene." US Pat. Nos. 3,962,135 and 4,012,425 describe the identical catalyst as suitable for the production of ethylene oxide U.S. Patent 3,962,136 discloses the simultaneous application of alkali metals with the silver to the support, with the alkali metals in their final form being present on the support as an oxide, the oxides consisting of cesium, rubidium, or mixtures thereof in optional combination with one smaller proportion of an oxide of potassium «The proportions

~5 solcher Oxide belaufen sich auf etwa 4,0 χ 10 * Masse-%/kg bis etwa 8,0 χ ΙΟ"" Masse~%/kg des Gesamtkatalysators« Die US-PS 4 010 115 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« Nr. 317 349 vom 21, Dezember 1972 als Quelle für die US-PS 3 962 136 und. 4 010 115 und andere enthält einig.e · interessante Angaben, die es. verdienen, envähnt zu worden«.~ 5 of such oxides amount to about 4.0 χ 10 * mass% / kg to about 8.0 χ "" "mass% / kg of the total catalyst." U.S. Patent No. 4,010,115, issued March 1, 1977, differs however, by using as the oxide of the alkali metal the oxide of the potassium with optional combination with a smaller proportion of an oxide of rubidium or cesium. The patent application with the German patent no. 317 349 of 21 December 1972 as source for the US Pat -PS 3 962 136 and. 4 010 115 and others contains some.e · interesting information that it. deserve to be mentioned ".

In dem Beispiel 2, welches einige vergleichende Experimente enthält/ wird die Herstellung eines Katalysators beschrieben, der 310.ppm Mengenanteile an gleichzeitig zugesetztem Kalium enthält«. Es wurde in diesem Zusammenhang festgestellt, daßExample 2, which contains some comparative experiments, describes the preparation of a catalyst containing 310 ppm in concurrently added potassium. It was found in this context that

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Ausscheidungsanmeldung aus AP B OI D/219 762 - 11 - 58 985/18Divisional application from AP B OI D / 219 762 - 11 - 58 985/18

sich dieser Katalysator beim Einsatz als Katalysator zur Ethylenoxydation für die Herstellung von Ethylenoxid inaktiv verhält» Wir haben jedoch festgestellt, daß jener Mengenanteil an Kalium in dem Katalysator innerhalb des Bereiches* wie er in der US-PS 4 010 115 beschrieben ist4· für die Herstellung von Ethylenoxid v/irksam ist, obgleich keine Angaben in dem betreffenden Patent wiedergegeben sind, um diese Ansicht zu bekräftigen*However, we have found that the proportion of potassium in the catalyst within the range * as described in US Patent No. 4,010,115 4 for the Production of ethylene oxide, although there is nothing in the patent in question to support this view *

Die BE-PS 821 439 auf der Grundlage der GB-PS 1 489 335 beschreibt^ daß ein Katalysator hergestellt werden kann, der dem in den US-PS 3 962 136, 4 012 425 und 4 010 115 (Nielsen und andere) äquivalent ists indem das Verfahren abgeändert wird, durch welches das Alkalimetall der Trägersubstanz zugeleitet wird«, In dem belgischen Patent und dem britischen Äquivalent wird zunächst ein poröser Feuerfestträger mit einer spezifizierten wirksamen Oberfläche mit einem Alkalimetall imprägniert, um dieses auf das Trägermaterial in spezifizierten Mengen aufzubringen (sowohl die Mengenanteile als auch die Beschaffenheit des porösen Trägers sind denjenigen Werten äquivalent, die in den weiter oben erwähnten US-PS (Nielsen und andere) erläutert sind)p 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 Alkaliniecallak-tivators . und des Silberkatalysators, und dennoch·Wurde im ivesent-liehen derselbe Katalysatortyp durch die simultane Aufbringung des Alkalimstalles ur.d des Silbers gewonnen« Dies ließ sich durch einen Vergleich der Daten in den Beispielen dor belgischen PS mit den, Daten in den weiter oben erwähnten US-PS von Nielsen und anderen beweisen» Das kriti-British Pat. No. 821,439 based on British Patent 1,489,335 describes that a catalyst equivalent to that disclosed in U.S. Patents 3,962,136, 4,012,425 and 4,010,115 (Nielsen et al.) Can be prepared s by the method modified by which the alkali metal of the carrier substance is fed "in the Belgian patent and British equivalent of a porous refractory support having a specified effective surface is first impregnated with an alkali metal in order to apply this to the carrier material in specified amounts ( both the proportions and the nature of the porous support are those values equivalent to those in the above-mentioned US-PS (Nielsen and others) are illustrated) p the carrier material is then dried to bind the alkali metal, and then the silver is fed to the carrier »This procedure corresponds to sequential application of the alkaline calsa activator. and the silver catalyst, and yet the same type of catalyst was actually obtained by the simultaneous application of the alkali metal salt ur.d of silver. This was shown by comparing the data in the examples of the Belgian PS with the data in those mentioned above US-PS by Nielsen and others prove »the critical

31.3,198131.3,1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol D/219 762 32350 |~12- 58 985/18Divisional application from AP B Ol D / 219 762 32350 | ~ 12- 58 985/18

sehe Element in der Methode des Aufbringens des Alkalimetalles 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 nachträglichen Zugabe eines Elementes oder mehrerer Elemente an KaIiUm, 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 sind, ist die US-PS 4 066 575«The element in the method of applying the alkali metal to the support seems dubious in view of the manner of description and description in US Pat. Nos. 4,033,903 and 4,125,480, which teach that a silver-containing catalyst used is for subsequent addition of an element It is obvious that such a treatment will regenerate the ability of the catalyst to improve the selectivity towards the ethylene oxide. Another patent which indicates that a subsequent addition of alkali metal , such as cesium, gives results equivalent to either a previous addition or a simultaneous addition, US Pat. No. 4,066,575.

Die US-PS 3 962 136 und die zugehörigen Patente wurden der US-Patentanmeldung mit der Ifde Nr* 216 ISS vom 7* Oanuar 1972 entnommen, jetzt aufgegebene 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 lfde Nre 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 Siiberkatalysator verwendet werden* Die Zeichnung zeigt, daß die Kurve C, die die Zugabe des Zäsiums'wiedergibt, den größten Grad dar Verbesserung der Selektivität ergibt, während die Kurve B, die für die Zugabe des Rubidiums steht;, eine Zwischenstufe einnimmt und der durch die Kurve A repräsentierten KaliumzugabeU.S. Patent No. 3,962,136 and the related patents were taken from the US patent application with the IFD e No * 216 ISS from 7 * Oanuar 1972 now abandoned e, U.S. Patent 3,962,136 describes that "the highest selectivity with potassium-modified catalysts is typically less under otherwise comparable state conditions than with rubidium "or zäsiummodifizierten catalysts recoverable" (see column 2, lines 38 - = 42), U.S. Patent application lfde No. E 216 188 includes a drawing relative the - efficacy of rubidium * cesium and potassium to improve the selectivity of the ethylene oxide represents "when these elements are used in a Siiberkatalysator * the drawing shows that the curve which results in the addition of the Zäsiums'wiedergibt, the greatest degree represents improve the selectivity C, while curve B, which represents the addition of rubidium, takes an intermediate and the potassium z represented by curve A. ugabe

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Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol D/219 762Divisional application from AP B Ol D / 219 762

"13" 58 " 13 " 58

überlegen ist, In einer Änderung vom 11* April 1975 in der US-Patentanmeldung mit der lfde Nr. 480 896 vom 19, Duni 1974, die als Quelle für die Anmeldung der US-PS 4 010 anzusehen ist, geht der 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. Nr„ 471 398 vom 20«Mai 1974, die als (' ) Quelle für die Anmeldung der US-PS 4 012 425 anzusehen ist»is superior, in a change of 11 * April 1975 in the US Patent Application Serial e no. 480896 of 19, Duni 1974, which is considered as the source of the application of US Patent No. 4,010, the applicant assumes in that the invention and the points of the claim of the invention do not contain any "synergistic effects with the use of the mixtures" of the alkali metals. The same statement can be found in the modification of April 11, 1975 in the US patent application Ser. No. "471 398 of 20 May 1974, which is to be regarded as the (') source for the application of US Pat. No. 4,012,425 »

Die DE-OS 2 640 540 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 viele Natrium, Kalium und Zäsium enthalten» Eine Fußnote zu der Tabelle stellt fest* dafi 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 spezifizierteno Die Beschreibung sagt nicht aus,, daß das Zäsium mit dem Kalium und/oder Na-.trium in vorteilhafter Weise kombiniert werden kannr 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 catalysts as obtained in the examples of which contain many sodium, potassium, and cesium. "A footnote to the table states that the presence of potassium in all the catalysts studied (except one that did not have cesium) was attributable to the impurities in the support ." The concentration of such impurities "was less specified for the usefulness in the context of the invention o the description does not state ,, in that the cesium can with the potassium and / or sodium .trium be combined advantageously r illustrate still in: '.. ·. information on the efficiency of any 'synergistic interaction of cesium with sodium or with potassium impurities in the catalysts'

31*3.198131 * 3.1981

Ausscheidungsanmeldung ausException application from

#V λ *t «- AP B Ol D/219 762#V λ * t «- AP B Ol D / 219 762

3235Ö J- 14- 58 985/183235Ö J- 14- 58 985/18

Die Beschreibung der OP-Patentanmeldung mit der lfd« Nr, 95 213/75 betrifft ein Verfahren für die Herstellung von Ethylenoxid unter Verwendung einer Katalysatorzusammensetzung aus Silber» Barium, Kalium und Zäsium in spezifizierten Ätomverhältnissen« Tabelle 1 dieser Beschreibung faßt die Wirkungsgrade zusammen, die mit den verschiedenen Katalysatorzusammensetzungen der Beispiele erzielt werden» Kein Synergismus mit Zäsium und Kalium wurde durch, irgend« eines 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,,The description of the OP Patent Application Serial "No. 95 213/75 relates to a method for the production of ethylene oxide using a catalyst composition of silver» barium, potassium and cesium in specified Ätomverhältnissen "Table 1 of this description summarizes the efficiencies that be achieved with the various catalyst compositions of Examples »No synergism with cesium and potassium was demonstrated any" one of the cesium-potassium-barium mixtures of Examples "indeed, a comparison of some examples from table 1 seems to be the lack of a Zäsium- to illustrate potassium synergism, it is shown that the efficiency achieved with a cesium-potassium mixture is smaller 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 Kaliumgehalten* Das Atomverhältnis des Kaliums in Beispiel 3 ist gleich 0,,,0Ol Atome K/100 Atome AgV und das entsprechende Verhältnis in Beispiel 7 entspricht 0,05« Der in Beispiel 3 erreichte Wirkungsgrad entsprach 75,4 %, und der in Beispiel 7 war gleich 75,9 %.o 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 zwi~. sehen 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 Kataly-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 the potassium in Example 3 is equal to 0.times.100 atoms K / 100 atoms AgV and the corresponding ratio in Example 7 is 0.05. The efficiency achieved in Example 3 was 75.4 % and that in Example 7 was 75.9 %. o Thus the larger potassium content resulted in Example 7 to a decrease in the efficiency of the catalyst * In. Similarly, Examples 1 and 4 relate to catalysts having an identical atomic ratio between ~. see the cesium and silver, with the catalyst in Example 1 having an amount of potassium an order of magnitude greater than the catalyst in Example. 4 "Nevertheless, the reported efficiencies for both catalytic converters

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Ausscheidungsanmeldung aus AP ß Ol 0/219 762 . - 15 - 53 985/18Divisional application from AP ß Ol 0/219 762. - 15 - 53 985/18

satoren im wesentlichen dieselben, 76,7 % und 76,6 % für die Beispiele 1 bzw, 4*substantially the same, 76.7 % and 76.6 % for Examples 1 and 4, respectively *

Die US-PS 4 039 551 beschreibt einen Katalysator für die Herstellung von Ethylenoxid* Dieser Katalysator enthält Silber, Zinn, Antimon, Thallium, Kalium, Zäsium und Sauerstoff in spezifizierten Atomverhältnissen» Gemische aus Zäsium und Kalium sind nicht als wünschenswerte Kombinationen beschriebene In der Tat beschreibt die Tabelle 1 des '' Patentes eine Silber-Zäsium-Kalium-Kombination, die im Sinne eines "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 Weise 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 synergistischen 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 er" wähnte US-PS 4 039 551 die Priorität gegenüber"einer japanischen Patentanmeldung aus dem OaHr-G 1973 beansprucht und im Anschluß an diese Anmeldung derselbe Antragsteller die : .. ·.. OP-Patentanmeldung-'mi.t: .der. 'Mr, 25 703/77 anmeldete, in der V. 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.β Die in den Beispielen der letzteren japanischen Patentanmeldung beschriebenen. Wirkungsgrade sind ähnlich denjenigen in dom US-Patent* Der Einfluß von ZäsiumUS Pat. No. 4,039,551 describes a catalyst for the production of ethylene oxide. This catalyst contains silver, tin, antimony, thallium, potassium, cesium and oxygen in specified atomic ratios. Mixtures of cesium and potassium are not described as desirable combinations indeed For example, Table 1 of the '' patent describes a silver-cesium-potassium combination, which is considered to be a "control" example, not in accordance with the invention described, and wherein a selectivity of 73.0 % is achieved is a value which is smaller than the selectivities in appreciably, which are found in the 45 examples in tables 2 and 3 * in addition, the efficiencies in tables 2 and 3 for the various catalysts can not be used to order to demonstrate the existence of any synergistic combination between cesium and potassium among the numerous combinations of elements It is also noteworthy that the aforesaid US-PS 4 039 551 claims priority over "a Japanese patent application of OaHr-G 1973 and, subsequent to this application, the same applicant : .. · .. OP patent application -Ii.t: .der. 'Mr, 25 703/77 filed in the V. a catalyst for the production of ethylene oxide from. wird.β described the same metallic elements as described in US Patent with the exception of cesium and potassium The latter described in the examples of Japanese Patent Application. Efficiencies are similar to those in dom US Patent * The Influence of Cesium

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Ausecheidungsanmeldung aus AP B Ol D/219 762 - 16 - 58 985/18Declaration of application from AP B Ol D / 219 762 - 16 - 58 985/18

und Kalium in der Katalysatorzusammensetzung gemäß der Beschreibung in dem US^Patent ist daher wahrscheinlich uri" bedeutend*and potassium in the catalyst composition as described in the US patent is therefore likely to be significant.

Die BE«PS 854 904 beschreibt Silberkatalysatoren mit verschiedenen Gemischen von Natrium und Zäsium«, Die GB~Patent~ anmeldung GB 2 002 252 A beschreibt in Tabelle 2 Träger-Silberkatalysatoren 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 2t Zeilen 25 ~ 30) Silberkatalysatoren für die Herstellung vonjAlkylenoxid mit einem Gehalt an Silber "Zusammen mit einer beschleunigenden Menge wenigstens eines Aktivators, ausgewählt aus der Gruppe Lithium, Kaliumf Natrium, Rubidium,, Zäsium, Kupfer, Gold, Magnesium, Zink, Kadmium, Strontium, Kalzium, Niob, Tantal, Molybdän, Wolfram, Chrom, Vanadin und Barium »*<>"· Die Europäische Patentveröffentlichung Nr11 0003 642 beschreibt in Tabelle silberhaltige Katalysatoren, die Gemische von Kalium und Zäsium beinhalten, sowie einen Katalysator mit einem Natrium- und Zäsiumgehalts Die obigen Veröffentlichungen enthalten keine Hinweise auf eine synergistische Wechselwirkung des Zäsiums mit anderen Alkalimetallenβ The BE "PS 854 904 describes silver catalysts with various mixtures of sodium and cesium", GB GB patent application GB 2 002 252 A describes in Table 2 support silver catalysts with various mixtures of cesium and thallium * some of which additionally potassium or antimony US Pat. No. 4,007,135 describes generally (in column 2 t 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 f sodium , Rubidium, cesium, copper, gold, magnesium, zinc, cadmium, strontium, calcium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, chromium, vanadium and barium. The European Patent Publication No. 11 0003 642 describes in table silver-containing Catalysts containing mixtures of potassium and cesium, and a catalyst having a sodium and cesium content. The above publications contain no evidence for a synergistic interaction of cesium with other alkali metals β

Die BE~«PS 867 045 beschreibt Trägersilberkatalysatoren mit. ,esinem Gehalt an Lithium, den man ;als wirksamen ,Menge.nah-, teil auffaßtf und einem im wesentlichen geringeren Mengenanteil eines Alkalimetallesf ausgewählt aus der Gruppe Zäsium j 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 KonzentratBE ~ PS 867 045 describes carrier silver catalysts. , Esinem lithium content, which can, as an effective conceives, Menge.nah-, Part F and a substantially lower proportion of an alkali metal selected from the group f j 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 concentrate

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Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol 0/219 762 - 17 - . 58 985/18Divisional application from AP B Ol 0/219 762 - 17 -. 58 985/18

tion des Zäsiums oder Kaliums» Unter Bezugnahme auf die Tabelle 1 weisen die Katalysatoren Ll, 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 Wechselwirkung des Zäsiums entweder mit dem Kalium oder mit dem Natrium in den beschriebenen Silberkatalysatoren·tion cesium or potassium "Referring to Table 1, the catalysts Ll, L2 and L3 markedly different concentrations of cesium, potassium and sodium on, in Table 2 is shown, however, that these catalysts have substantially similar selectivities," it There is no evidence for a synergistic interaction of cesium with either potassium or sodium in the described silver catalysts.

Die BE-PS 857 185 beschreibt Trägersilberkatalysatoren für die Herstellung von Ethylenoxid mit einem spezifizierten Mengenanteil an Kalium und wenigstens einem anderen Alkalimetall, ausgewählt aus der Gruppe Rubidium und Zäsiuiru Tabelle 1 beschreibt die Zusammensetzung von 14 kaliumhalt igen Katalysatoren, von denen zwei Kalium in einer Kombination mit.Zäsium enthalten (Katalysator G und H)9 Es ist 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«i<alium«Zäsium-< Synergismus gefolgert werden«The BE-PS 857 185 describes supporting 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 Rubidium and Zäsiuiru Table 1 describes the composition of 14 potassium-containing catalysts, of which two potassium in a combination containing cesium (catalyst G and H) 9 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 "i <alium" cesium "synergism can be inferred"

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens für die Herstellung.von Ethylenoxid unter,Anwendung eines ; Katalysators^ welcher einen synergistischen Effekt als Ethylenoxidselektivität 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 process for the production of ethylene oxide using, a; ^ Catalyst having a synergistic effect as Ethylenoxidselektivität and a selectivity that is greater than that according to the prior art anticipated or described "'"

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Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol D/219 762 2323DÖ J - 18 - 58 985/18Divisional application from AP B Ol D / 219 762 2323DÖ J - 18 - 58 985/18

Darlegung., des Wesens der ErfindungExplanation., The essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Ethylenoxid aufzuzeigen, bei dem die verwendeten Silberkatalysatoren wenigstens zwei Alkali« metalle (unter Ausschluß von Frankium) enthalten, von denen das eine Alkalimetall dem Zäsium entspricht und jedes 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*The invention has for its object to provide a process for the production of ethylene oxide, in which the silver catalysts used at least two alkali metals (excluding francium), one of which alkali metal corresponds to the cesium and apply each of the alkali metals in such a proportion is that the combination thereof with respect to the proportion of silver in the catalyst gives a synergistic effect on the ethylene yield *

Der Katalysator, der gemäß der vorliegenden Erfindung ein~ gesetzt wird, besteht aus einem Silberträgerkatalysator« Der Katalysator enthält eine Kombination aus (a) Zäsium und (b) wenigstens einem anderen Alkalimetall unter Auswahl aus der Gruppe, bestehend aus Lithium, Natrium, Kalium und Rubidium, wobei (a) und (b) in solchen Mengenanteilen in bezug auf die Menge des Silbers darin vorhanden sind, die ausreichen, um den Wirkungsgrad der Herstellung von Ethylenoxid auf einen Wert zu vergrößern, der über den Wirkungsgraden liegt, die im Rahmen der allgemeinen Arbeits~ bedingungen mit Hilfe der betreffenden Katalysatoren erhalten werden, die dem erfindungsgemäßen Katalysator entsprechen,ausgenommen allerdings, daß ein Katalysator die bet reffende.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 Korn-, bination von Zäsium und einem oder mehreren anderen Alkalimetallen (unter Ausschluß von Frankium) in einem Mengenan~ teil, wodurch eine synergistische Wirkung gemäß der weiterThe catalyst employed according to the present invention consists of a silver bearing catalyst. The catalyst contains a combination of (a) cesium and (b) at least one other alkali metal selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium and Rubidium, wherein (a) and (b) are present in such proportions with respect to the amount of silver therein as to increase the efficiency of production of ethylene oxide to a level greater than the efficiencies achieved in the context of general 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 increasing amount of (a) and the other catalyst contains the amount of (b) in question to contain both (a) and (b). Catalyst during use in the production of ethylene oxide, a grain, bination of cesium and one or more other alkali metals (excluding francium) in a quantity, whereby a synergistic effect according to the further

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Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol 0/219 762 - 19 - 58 985/18Divisional application from AP B Ol 0/219 762 - 19 - 58 985/18

unten angegebenen Definition erreicht wird«, Außerdom definiert das Verfahren der vorliegenden Erfindung einen derartigen Synergismus als Funktion des Silbergehaltes des Katalysators« Somit liefert für irgendeinen gegebenen Mengenanteil an Silber in dem Katalysator die vorliegende Erfindung die entsprechende Korrelation zwischen dem Alkalimetall und dem Silber, wodurch spezielle Kombinationen von Zäsium und einem oder mehreren anderen Alkalimetallen ausgewählt werden können, die es gestatten, daß Wirkungsgrade bei der Herstellung von Ethylenoxid erreicht werden* die den höheren Wirkungsgrad 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»The method of the present invention defines such synergism as a function of the silver content of the catalyst. Thus, for any given amount of silver in the catalyst, the present invention provides the corresponding correlation between the alkali metal and the silver, thereby providing specific synergism Combinations of cesium and one or more other alkali metals can be selected which allow efficiencies to be achieved in the production of ethylene oxide * which exceed the higher efficiency that can be achieved with such a proportion of silver when combined with the amount of either cesium or the other alkali metals present in such a mixture ».

Wie im folgenden näher beschrieben, werden die binären Al kaliinetallkombinationen 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, definiert«, Die neuen Katalysatoren sind jedoch nicht auf binäre Kombinationen des Alkalimetalles beschränkt« Andere Alkalimetalle icönnen in vorteilhafter Weise jeder der vorerwähnten synergists- . acheh binä ren Kombinationen zu dem Zweck hinzugefügt .,we rdo η,. die Arbeit ste-mperatur des Katalysators zu erhöhen, oder zu erniedrigen, die Anfangskatalysatorwirksamkeit während der Inbetriebnahme zu verbessern und/oder die .Alterungseigenschäften des Katalysators über längere Arbeitszeiten zu überbieten«, In einigen Fällen wird die Zugabe eines dritte'n oder sogar eines vierten-Alkalimetalles zu einer sonst synergists-As described in more detail below, the binary Al are kaliinetallkombinationen cesium-lithium, ~ sodium, cesium-potassium and cesium-rubidium £ contributing Cesium in combination with silver at a particular catalyst carrier and at an appropriate catalyst preparation to a synergistic result, defined " However, the new catalysts are not limited to binary combinations of the alkali metal. Other alkali metals may advantageously each of the aforementioned synergists. After all, binary combinations are added for the purpose., we rdo η ,. increase or decrease the work temperature of the catalyst, improve initial catalyst efficiency during start-up, and / or outperform the catalytic converter's aging properties over longer working hours. In some cases, the addition of a third or even a fourth Alkali metal to an otherwise synergistic

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Ausscheidungsantneldung aus AP B Ol D/219 762 - 20 ~ 58 985/18Exposure Declaration from AP B Ol D / 219 762 - 20 ~ 58 985/18

sehen binären Kombination eine weitere Zunahme des Wirkungsgrades des Katalysators bewirken»see binary combination cause a further increase in the efficiency of the catalyst »

Die mathematischen Beziehungen, aus denen die synergistischen binären Alkalimetallkombinationen der vorliegenden Erfindung abgeleitet sind, werden weiter unten erläutert und zu Veranschaulichungszwecken durch eine Zäsium-Kalium-Kömbination beschrieben« Binäre Kombinationen des Zäsiums mit irgendwelchen anderen Alkalimetallen gemäß der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres durch ein analoges Verfahren bestimmte 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 set forth below and exemplified by a cesium-potassium combination. Binary combinations of cesium with any other alkali metals according to the present invention will be readily understood by an analogous reference Method wherein said specific 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 Modelies charakterisiert» wobei der Wirkungsgrad als eine Funktion des Silbers in Masse~/o, des Zäsiums in Masse~% und des Kaliums in Masse-/o aufeinander bezogen wird« Dabei sind diese Elemente auf der Trägersubstanz des Katalysators abgeschiedene 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 »where efficiency is expressed as a function of silver in mass ~ / o, of cesium in mass ~% and the potassium in mass / o is related to each other. "These elements are deposited on the support of the catalyst Thus, synergism with mixtures of cesium and potassium can be obtained at any concentration of silver in the finished catalyst *

Die .allgemeine'Form der mathematischen Gleichung unter Bezugnahme als "Wirkungsgradmodell" definiert den Wirkungs-. grad (oder die Selektivität) als Funktion der Masse-/o an Silber, Zäsium und Kalium unter Abscheidung dieser Elemente auf der Trägersubstanz des Katalysators wie folgt:The 'general' form of the mathematical equation, referred to as the "efficiency model", defines the effect. grad (or selectivity) as a function of mass / o of silver, cesium and potassium, depositing these elements on the support of the catalyst as follows:

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Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol 0/219 762 - 21 - 58 985/18Divisional application from AP B Ol 0/219 762 - 21 - 58 985/18

Wirkungsgrad in % = bQ '+ O1(BG) .+ b2(BCs) + O3 Efficiency in % = b Q '+ O 1 (BG). + B 2 (BCs) + O 3

+ b4(BG)2 + b5(BCs)2 + b6(BK)2 + b 4 (BG) 2 + b 5 (BCs) 2 + b 6 (BK) 2

+ b?(BG) χ BCs) + bg(BG χ BK) + bg(BCs x BK) .+ b ? (BG) χ BCs) + bg (BG χ BK) + b g (BCs x BK).

wobei bo< b^ b^, b^, b^t b^, b^, byi bQ und bg die be« treffenden Koeffizienten für jedes Glied des Wirkungsgradmodelles sind und sich aus einer Reihe von Konstanten zusammensetzen,, die für eine besondere Katalysatorträgersubstanz und ein spezielles Verfahren der KaiaIysatοHerstellung unter Einhaltung einer vorgesehenen Reihe von Experimenten gemäß der Beschreibung weiter unten bestimmt wurden« Der Wert einiger dieser Koeffizienten kann dabei gleich Null sein«where b o < b ^ b ^, b ^, b ^ t b ^, b ^, b yi b Q and b g are the relevant coefficients for each member of the efficiency model and are made up of a series of constants for a particular catalyst support substance and a special method for the preparation of kaiaIysato in accordance with an intended series of experiments as described below, "The value of some of these coefficients may be zero"

BG = (Masse-% Ag - Masse-% Ag);BG = (mass% Ag - mass% Ag);

wobei Masse'-5o Ag = Durchschnittswert der Masse~ya Ag unter Verwendung in der vorgesehenen Reihe von Experimenten«where mass'-5o Ag = average value of mass ~ ya Ag using in the intended series of experiments «

BCs = (MaGse-% Cs - Masse-% Cs);BCs = (MaGse% Cs - mass% Cs);

wobei Masse-% Cs '= Durchschnittswert der Masse-5'6 Cs unter Verwendung in der vorgesehenen Roine von Experimenten«where mass% Cs' = average mass of 5'6 Cs using in the intended ROINE of experiments «

BK ' = _(Hasse-% K - Masse-^K);' ' ' ' ' ' '' BK '= _ (Hasse-% K - mass- ^ K);''''''''

wobei Masse-/o K = Durchschnittswert der Masse-% K unter Verwendung in der vorgesehenen Reihe von Experimenten»where mass / o K = average value of mass% K using in the intended series of experiments »

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Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol 3/219 762Divisional application from AP B Ol 3/219 762

? ^ / 3 3 Q l"*22*" 58 9S5/18? ^ / 3 3 Ql "* 22 *" 58 9S5 / 18

Die vorgesehene Reihe von Experimenten wird in der be~ quemsten Weise in der Anordnung eines zusammengesetzten Aufbaus mit drei unabhängigen Veränderlichen gemäß der Beschreibung durch D* Le Davies in der Arbeit "Die Ausführung und Analyse von Industrieexperimenten", Hafner Publishing Company, I960, Seiten 532 - 535, geplant» Zu diesem Zweck entsprechen die drei unabhängigen Veränderlichen den Masse-% des Silbers, Zäsiums bzw» Kaliums« Die Bereiche der jeweiligen Veränderlichen werden 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» Null 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 Ma.sse<~%) . entweder an Zäsium oder an Kalium mit einer konstanten Menge von, sagen wir, 7 Masse~/o Silber enthält« Dig Selektivität dieses Katalysators wird dann für die Gewinnung von Ethylenoxid unter den gewünschten V.ersuchsbedingungen bestimmt ο Dieses Experiment wird dann mit einem Katalysator wiederholt, der die doppelteThe proposed set of experiments is the be ~ quemsten manner in the arrangement of a composite structure with three independent variables as described by D * L e Davies in the thesis "The design and analysis of industrial experiments", Hafner Publishing Company, I960, pages 532 - 535, planned »For this purpose, the three independent variables correspond to the mass% of silver, cesium or» potassium «. The ranges of the respective variables are selected in such a way that the selectivity and activity of all catalysts in the intended series of experiments It is therefore desirable first to perform some preliminary experiments to find out the particular area in order to determine the appropriate ranges of cesium and potassium for this purpose »corresponds to zero mass% of cesium and / or potassium a comfortable lower limit for use in the context of the composite structure "The upper concentration limit of cesium and potassium can be readily determined by a series of experiments with catalysts containing successively larger amounts of either cesium or potassium." This is done as follows: An initial catalyst is prepared (using a method of preparation, if desired, as described further below in the Examples) containing a small amount (on the order of about 0.001 Ma.sse <~%). either cesium or potassium with a constant amount of, say, 7 mass% silver contains. Dig selectivity of this catalyst is then determined for the recovery of ethylene oxide under the desired test conditions. This experiment is then repeated with a catalyst that's the double

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol D/219 762 - 23 - 58 985/18Divisional application from AP B Ol D / 219 762 - 23 - 58 985/18

Menge (0,002 Masse~/o) des Alkalimetalles enthält« Es werden somit Experimente in einer Reihe von Experimenten wiederholt, wobei jedes folgende Experiment einen Katalysator benutzt, der den doppelten 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«,Thus, experiments are repeated in a series of experiments, each successive experiment using a catalyst having twice the alkali metal content of the catalyst of the previous experiment until the measured selectivity of the last catalyst tested 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 Konzentration 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 Fall tritt im besonderen sehr wahrscheinlich beispielsweise dann auf, wenn es sich 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 Sinno einer allgemeinen Regel der Wirkungsgrad empfindlicher auf eine zunehmende Alkalimetallkonzentration reagiert-« Demzufolge ist in dem Falle, daß der Wirkungsgrad .des Katalysators im wesentlichen unver-. . ändert, blabt ' ,, wenn .der Alkal.xnietallgehalt, des -Katalysator^ verdoppelt worden ist, eine 1Ofache Zunahme des Alkali- · metallgehaltes bei der weiter oben beschriebenen Iteration zu benutzen, bis der gemessene Wirkungsgrad des letzten Katalysators !deiner als der des Ausgangskatalysators ist* Im Anschluß daran kann es ervürecht seins den letzten Iterationsschritt unter Verwendung- einer geringeren Alkali-'The iterative process 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 case is very likely to occur, for example, in the case of catalysts with lithium or sodium (depending on the particular carrier and the manufacturing process used), as opposed to other alkali metal catalysts in which, in the sense of In general, the efficiency is more sensitive to an increasing concentration of alkali metal. "Accordingly, in the event that the efficiency of the catalyst is substantially unaffected. , changes blabt ', when .the Alkal.xnietallgehalt, the catalyst ^ has been doubled in the above-described iteration to use a 1Ofache increase in alkali metal content · until the measured efficiency of the final catalyst! thy than that of the starting catalyst is * After that, it may be ervürecht s recent iteration step Verwendung- less alkaline '

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Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol 0/219 762 24 - . 58 985/18 -Divisional application from AP B Ol 0/219 762 24 -. 58 985/18 -

metallkonzentration 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«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 structure. "

Der Bereich der Silberkonzentration in der zusammengesetzten Ausführung kann typischerweise 6 bis 16 Masse-/ö ausmachen, wobei ein Durchschnittswert an Silber (Masse-So Ag) von 11 Masse~/o zu nehmen ist« In ähnlicher Weise entsprechen die Bereiche der Zäsium- und Kaliumkonzentrationen in typischer Weise 0,0 bis 0,02 Masse-%e Für Rubidium ist der Konzentrationsbereich ebenfalls typischerweise gleich 0,0 bis 0,02 Nasse-%,' 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 lOfache größer sein* Dies trifft im besonderen wahrscheinlich zu für Trägersubstanzen, die austauschbare Kationen enthalteneThe range of silver concentration in the composite embodiment may typically be 6-16 mass / ö, with an average value of silver (mass-So Ag) of 11 mass%. "Similarly, the ranges of cesium and Potassium concentrations typically 0.0 to 0.02 mass% e For rubidium, the concentration range is also typically 0.0 to 0.02 wet%, while for lithium and sodium the ranges are characteristically 0.0 to 0 , 1 mass%. For some excipients, the upper concentration limit of cesium and / or potassium may be 5 to 10 times greater * This is particularly likely to apply to excipients containing exchangeable cations

Tabelle 11«5 auf Seite 533 der weiter oben erwähnten Veröffentlichung von DaviGs beschreibt einen zusammengesetzten Aufbau mit drei Variablen unter Zugrundelegung der Einheiten von.-'^C, -lf. 0, +1 und +*£., wobei -1 ein "niedriges Niveau"' der betreff enden Variablen. _r.ep rasen- -.V. tiert; .+ 1 ein "hohes Niveau"- einer solchen Variablen aus-, drückt; 0 den Durchschnittswert der Veränderlichen repräsentiert; «.X einen Wert bezeichnet, der etwas niedriger ist als der durch «1 repräsentierte Wert; und wobei +zA ein Niveau bezeichnet, das etwas höher ausfällt als der Wert +1* Die spezielle Wahl von - j?c und + od. ist nicht kritisch«,Table 11-5 on page 533 of the DaviGs paper mentioned above describes a three variable composition based on the units of - 'C, -l f . 0, +1 and + * £., Where -1 is a "low level" of the variable concerned. _r.ep lawn-.V. advantage; + 1 a "high level" - expresses such a variable; 0 represents the average value of the variables; "X denotes a value which is slightly lower than the value represented by"1; and where + zA denotes a level that is slightly higher than the value + 1 * The special choice of - j? c and + od is not critical «,

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Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol α/219 762 « 25 ~ 58 985/18Divisional application from AP B Ol α / 219 762 «25 ~ 58 985/18

Tabelle 11,6 auf Seite 534 der Davies'schen Veröffentlichung schlägt jedoch Werte für -ei und +^ vor, die besonders brauchbar sind für einen zusammengesetzten Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung*However, Table 11,6 on page 534 of the Davies publication suggests values for -ei and + ^ which are particularly useful for a composite construction according to the present invention *

Die vorgesehene Reihe von Experimenten setzt sich somit typischerweise 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 welchem die 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 Ο,ΌΙ ausmachen, wie folgt:The proposed series of experiments is thus typically composed of 16 to 20 experiments, testing catalysts with different concentrations of silver, cesium, and potassium. "For example, a preferred composite construction in which the mass% of silver 7, 0 to 15.0, the mass% of cesium is 0.0 to 0.02 and the mass% of potassium is 0.0 to Ο, ΌΙ, as follows:

-zo Silber _Hasse~/o Zä sium Masse^ Kalium-zo silver _hasse ~ / o cesium mass ^ potassium

99 0,0050.005 0,0020,002 1313 0,0050.005 0,0020,002 99 0*0150 * 015 0,0020,002 1313 0,0150,015 0,0020,002 99 0,0050.005 0f0080 f 008 1313 0,0050.005 0,0080,008 99 0,0150,015 0,0080,008 1313 0,09150.0915 0,0080,008 1111 Ό,οιο Ό, οιο 0,0050.005 11 11 : .. . ο,οιο ' .: ... ο, οιο '. 0,0050.005 "' ··' ο*οίο · '' ·· 'ο * οίο · • "/ 0,005• "/ 0,005 15'15 ' 0,0100,010 0,0050.005 1111 0,00.0 .OSOO5.O S OO5 1111 0,0200,020 0,0050.005 Iiii 0,0100,010 0,0 0.0 1111 0,OiO0, Oio 0,0100,010

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Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol Ό/219 762 - 26 - 58 985/18Divisional application from AP B Ol Ό / 219 762 - 26 - 58 985/18

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# h# für den Grad der Umwandlung des Reaktionsteilnehmers in ein Produkt je Zeiteinheit, ist die Temperatur, die erforderlich ist, um entweder eine feststehende Ethylenoxid« produktion zu erhalten oder einen ausgewählten Wert der Ethylenumwandlung (oder der Sauerstoff umivandlung) in Mole~/b zu erzielen« So kann eine mathematische Gleichung für die Katalysatortemperatur (Temperaturmodell) in einer Art und Weise entwickelt werden, die dem Wirkungsgradmodell ähnlich ist, de he,für jeden Katalysator werden zwei Verhaltensweisen (Selektivität und Temperatur) erhalten, die zu den drei kontrollierten Veränderlichen (Masse-% an Silber, Zäsium und Kalium) in Beziehung stehen«, Die Beziehung zwischen der jeweiligen Verhaltensweise und den kon~ trollierten 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 0e.L« Davies und Pa 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 N, R5, Draper und-H0 Smith, Oohn Wiley and Sons, Inc«,, 1966„ Die sich dabei ergebenden Modelle (das IVirkungsgradmodell und das Temperaturmodell) beschreiben die Beziehung zwischen den. Verhaltensweisen und den kontrollierten Variablen*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 # h #, for the degree of conversion of the reactant into a product each Time unit, is the temperature required to either obtain a fixed ethylene oxide production or to obtain a selected value of ethylene conversion (or oxygen turnover) in moles e ~ / b. Thus, a mathematical equation for the catalyst temperature (temperature model ) are developed in a manner similar to the efficiency model, that is, for each catalyst two behaviors (selectivity and temperature) are obtained which are related to the three controlled variables (mass% of silver, cesium and potassium) The relationship between the respective behavior and the controlled V ariablen is obtained in the manner 'by these data with the equations or mathematical models by the method of least squares as described in Chapter 8 of the book "Statistical Methods in Research and Production" by e 0 .L "Davies and P a L * Goldsmith, Longman Group, Ltd. ", London, 4 * Edition, 1976." In practice, the mathematical models are fit to such data routinely by means of a digital computer according to the. Description in the ..: book "Applied Regression Analysis" N, R 5, Draper and H 0 Smith, Oohn Wiley and Sons, Inc ",, 1966" The models resulting thereby (the IVirkungsgradmodell and the temperature model) describing the relationship between. Behaviors and the controlled variables *

31,3.198131,3.1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Dl 0/219 762 - 27 - 58 985/18Divisional application from AP B Dl 0/219 762 - 27 - 58 985/18

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 Masse-/o 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 Masse-% an Silber zwischen etwa 7 und etwa 15 variiert werden , 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 werden, 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 Her- · stellungsverfahren von Interesse sind, zur Verfugung stehen, in wünschenswerter Weise zusammen mit denjenigen Daten berücksichtigt, die auf Grund des zusammengesetzten Aufbaue abgeleitet wurdeno Die Gleichungen werden auf diese Weise den Daten angepaßt« Infolgedessen können unter praktischenIt 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 entire series of the intended experiments or part of these experiments to the relationship between the}. Determine efficiency and mass / o of silver, cesium and potassium precisely to achieve an acceptable level of statistical confidence * In practice, it has been found that for a given set of about 16 experiments, the mass% of silver ranging from about 7 to about 15, a full 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 For example, data from both the preliminary experiments mentioned above for finding the corresponding regions and all the additional ones can be taken from experimentation, data that does not correspond to the intended series of experiments that are useful for the development of the model described above experimenting tellen. Data, the. in . ·. , respect up the particular catalyst carrier and the manufacturer · position process of interest, are at your disposal, considered desirably together with those data were derived on the basis of the composite was building o The equations are adapted in this way the data "As a result, can under practical

3143.198131 4 3.1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol 3/219 762 J Z 3 5 0 I ~ 28 ~ 58 985/18Divisional application from AP B Ol 3/219 762 J Z 3 5 0 I ~ 28 ~ 58 985/18

Einaatzbedingungen Daten von etwa 30 bis 60 Experimenten für die Entwicklung der Wirkungsgrad- und Temperaturmodelle. zur Verfugung stehen»Conditions Data from about 30 to 60 experiments for the development of efficiency and temperature models. be available"

Die allgemeine Form der mathematischen Gleichung unter Bezugnahme weiter unten als "Temperaturmodell" definiert die Temperatur als Funktion der Masse-/o von Silber, Zäsium und Kalium unter Abscheidung auf der .Trägersubstanz des Katalysators, Die Schreibweise lautet wie folgt:The general form of the mathematical equation, referred to below as the "temperature model" defines the temperature as a function of mass / o of silver, cesium and potassium deposited on the support of the catalyst. The notation is as follows:

Temperatur in 0C = a + a.fBG) + a2(8Cs) + a3(BK)Temperature in C 0 = a + a.fBG) + a 2 (8CS) + a 3 (BK)

+ a4(BG)2 + a5(BCs)2 + aß(BK)2 + a?(BCs χ BG) + ag(BG χ BK) + ag(BCs χ BK)+ a 4 (BG) 2 + a 5 (BCs) 2 + a ß (BK) 2 + a ? (BCs χ BG) + a g (BG χ BK) + a g (BCs χ BK)

wobei aQi a^, a2, a^t a4 : f agl a&; ay, aQ und ag-den betreffenden Koeffizienten für jedes Glied in dem Temperatur« modell entsprechen 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 .Null ".sein, BG1 BCs und BK entsprechen den weiter oben angegebenen Def initionene : ' : : · . where a Qi a ^, a 2 , a ^ t a 4 : f a gl a & ; a y , a Q and a g correspond to the respective coefficients for each member in the temperature model and are made up 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 according to the present invention The values of some of these coefficients may be equal to "zero", BG 1 BCs and BK correspond to the defi nitions e : ':::.

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 Temperaturverhaltensweisen in graphischer Form darzustellen, worunter im allgemeinen Niveaulinienbild-er zu verstehenThe 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 graph the efficiency and temperature behaviors, generally understood to be level maps

31*3*198131 * 3 * 1981

Ausscheidungsanmeldung ausException application from

^ AP B Ol 0/219 762^ AP B Ol 0/219 762

323bO 1 "29- 58 985/18323bO 1 "29-58 985/18

sind, wie der Beschreibung in Kapitel 11 des weiter oben erwähnten Buches "Die Ausführung und Analyse von Industrie« experimenten" zu entnehmen ist» So enthalten die Abbildungen 1 und 2 die Niveaulinienbilder des Wirkungsgrades und der Temperatur für eine ausgewählte Trägersubstanz und ein Katalysatorherstellungsverfahren 7 bzw«, 13 Masse-% Silber» Die Niveaulinienbilder wurden aus einer vorgesehenen Reihe von Experimenten abgeleitet» bei denen die Masse~% an Silber,5,33 bis 15,05, die Masse-^ an Zäsium 0,00 bis 0,0.19 und die Masse~% an Kalium 0,00 bis 0,021 entsprechen. Tabelle 1 weiter unten enthält eine Zusammenfassung der experimentellen Daten, die für die ausgewählte Katalysatorträgersubstanz und das Katalysatorherstellungsverfahren verfügbar waren und aus denen die Niveaulinienbilder abgeleitet wurden« Die Experimente wurden in zwei verschiedenen Versuchsumsetzern entsprechend dem Standardprüfverfahran durchgeführt, beschrieben weiter unten unter der Überschrift "Katalysatorvergleiche", Bei den Experimenten wurden zwei ähnliche, aber geringfügig verschiedene Trägersubstanzen verwendet« Tabelle 1 repräsentiert die experimentellen Daten auf einer gemeinsamen Basis, o% h», die Daten wurden in der Weise eingestellt, um die beobach~ teten Differenzen zwischen den Umsetzern und den verwendeten Katalysatorträgersubstanzen zu kompensieren»are, as the description in Chapter 11 of the above-mentioned book "The execution and analysis of industry" experiments "can be seen." Thus, Figures 1 and 2 contain the level diagrams of the efficiency and the temperature for a selected carrier and a catalyst production process 7 and The level diagrams were derived from a series of experiments in which the mass was ~% of silver, 5.33 to 15.05, the mass of cesium 0.00 to 0.0.19 and the mass% of potassium is 0.00 to 0.021. Table 1 below provides a summary of the experimental data available for the selected catalyst support and catalyst preparation method from which the level traces were derived. The experiments were performed in two different experimental transducers according to the standard procedure described below under the heading "Catalyst Comparisons". , Experiments used two similar but slightly different substrates. Table 1 represents the experimental data on a common basis, o% h. The data were adjusted to account for the observed differences between the transposers and those used Compensate catalyst supports »

'. -Tabelle Ir Experiment eile Daten. - -. . : ... ..· '".' '. ', . . · '..,. '. Table Ir experiment hurry data. - -. , : ... .. · ''. ''.',.

Masse-£o Masse«-% Massel Temperatur Wirkungsgrad Silber Zäsium Kalium ( C) · (%) •11,14 '0,00477 0,00158 256s0 ' : 73,9 10,53 .0,00897. 0,0 · 256,4 77,5 11,14 0.00479 0,0 256.0 72,9Mass% Mass%% Temperature Efficiency Silver Cesium Potassium (C) (%) 11.14 '0.00477 0.00158 256 s 0': 73.9 10.53 .0.00897. 0.0 · 256.4 77.5 11.14 0.00479 0.0 256.0 72.9

31,3,198131,3,1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B 01 0/219 762 58 985/18Divisional application from AP B 01 0/219 762 58 985/18

Masse~% SilberMass ~% silver Masse-% Zäsium Mass% cesium Masse~%. KaliumMass ~%. potassium Temperatur (0C)Temperature ( 0 C) Wirkungsgrad (%) Efficiency (%) 11 VOl11 VOl 0,009410.00941 0,003120.00312 256,0256.0 77,477.4 11,2111.21 0,002400.00240 0,000800.00080 258,0258.0 70,770.7 10,9210.92 0,018650.01865 0,00.0 282,2282.2 74,374.3 11,0411.04 0,009410.00941 0,00.0 257,2257.2 76,376.3 11,0411.04 0,009410.00941 0,00.0 255,0255.0 76,376.3 11,0911.09 0,014210.01421 0,004120.00412 270,7270.7 75,775.7 1Q411Q41 0,00.0 0,00.0 263,0263.0 68,568.5 10,4110.41 0,00.0 0,00.0 265,0265.0 68,468.4 11,1611.16 0,019090.01909 0,006330.00633 292,6292.6 72,072.0 10,9410.94 0,014030.01403 0,00.0 267,0267.0 76,776.7 10,7010.70 0,011280.01128 0,003790.00379 262,0262.0 77,577.5 9,089.08 0,019000.01900 0,003150.00315 293,0293.0 71,871.8 9,31 9.31 0,009680.00968 0,006450.00645 269,9269.9 76,676.6 13,1713.17 0,006170.00617 0,001020.00102 254,9254.9 74,274.2 9,109.10 0,003230.00323 0,002140.00214 260,0260.0 72,772.7 13,1413.14 0f009150 f 00915 0,005130.00513 259,1259.1 77,577.5 11,1111.11 0,009500.00950 0,003150.00315 259,6259.6 77,677.6 11,3111.31 0,012050.01205 0,00.0 260f3260 f 3 77,477.4 11,0511.05 0,002360.00236 0,000780.00078 260f4260 f 4 70,170.1 12,7212.72 0,003110.00311 0,002070.00207 255,8255.8 71,671.6 16,0516.05 0,009410.00941 0,003130.00313 263,0263.0 77,777.7 5,885.88 0,009240.00924 0,003050.00305 269,1 269.1 76,876.8 ii>04'ii> 04 ' 0,01421 ·. 0,01421 ·. 0,001570.00157 . 268ff9 ·.· /V-., 268 ff 9 ·. · / V-. .-76j7 · · ;... :.-76j7 · ·; ...: 10,8910.89 0,004620.00462 0,004500.00450 256,4 '256.4 ' 75,475.4 10,8010,80 0,00.0 0,006130.00613 250,5250.5 69,969.9 8,938.93 0,006300.00630 0f001050 f 00105 260,4260.4 74,474.4 15,5115.51 0,012880.01288 0,00.0 266,4266.4 77,277.2 6,036.03 0,013410.01341 0,00.0 280t3280 t 3 73,773.7 13,11.13.11. 0,00897.0.00897. 0,008100.00810 266,2266.2 77,177.1 16,0016.00 0,008880.00888 0,008000.00800 264,3264.3 77,877.8

31,3.198131,3.1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol 3/219 762 58 985/18Divisional application from AP B Ol 3/219 762 58 985/18

Silbersilver Zäsiumcesium Masse-% KaliumMass% potassium lemperatur (0C)temperature ( 0 C) Wirkungsgradefficiency 10,9310.93 0,00.0 0,012300.01230 263,4263.4 73,373.3 12,9512.95 0,015620.01562 0,004590.00459 277,1277.1 76,076.0 13,1213.12 0,013130.01313 0,003860.00386 263,1263.1 77,077.0 12,8512.85 0,001500.00150 0,00.0 264,4264.4 68,268.2 13,1213.12 0,010470.01047 0,002970.00297 257,3257.3 78,378.3 > 13,26 > 13.26 0,017840.01784 0,005400.00540 282,3282.3 74,574.5 12,9112,91 0,013840.01384 0,004070.00407 269,4269.4 77,077.0 12,9112,91 0,013840.01384 0,004070.00407 269,3269.3 77,277.2 12,9112,91 0,01038^0.01038 ^ 0,002950.00295 257,0257.0 78,378.3 12,9112,91 0,010380.01038 0,002950.00295 257,2257.2 78,678.6 13,0013,00 0,001500.00150 0,021000.02100 299,0299.0 67,067.0 13,0013,00 0,010380.01038 0,015000.01500 290t7290 t 7 72,272.2 6?836 ? 83 0,001500.00150 O1 01470 O 1 01470 288,6288.6 73,773.7 7,147.14 0,010560.01056 0,012200.01220 289,2289.2 72,372.3 7t067 t 06 0,005940.00594 0,010100.01010 280,4280.4 75,275.2 8,008.00 0,007270.00727 0,001920.00192 263,3263.3 75,775.7 8,008.00 0,011530.01153 0,003300.00330 274,4274.4 76,976.9 8,158.15 0,011710.01171 0,003390.00339 272,7272.7 77,677.6 8s308 s 30 0,007490.00749 0,001990.00199 262,2262.2 76,576.5 3,033.03 0,001500.00150 0,00.0 268,0268.0 69,069.0 7,007.00 0,010560.01056 0,00.0 264,0264.0 75,575.5 7,007.00 OSO1O56O S O1O56 0,004000.00400 271,0 .271.0. 76,276.2

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:.

31.3*198131.3 * 1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol 0/219 762 58 985/18Divisional application from AP B Ol 0/219 762 58 985/18

Wirkungsgrad in % ~ Efficiency in % ~

77,19 + 0,196(BG) + 133,4(BCs) +120,5(BK) ~ 63787,0(BCs)2 ~ 47229,0(BK)2 + 52,1(BG χ BCs) ~ 60823,0(BCs χ BK) und77.19 + 0.196 (BG) + 133.4 (BCs) +120.5 (BK) ~ 63787.0 (BCs) 2 ~ 47229.0 (BK) 2 + 52.1 (BG χ BCs) ~ 60823, 0 (BCs χ BK) and

Temperatur in -C .= 259,44 ~ 1279(BG) + 1555,8(BCs)Temperature in -C. = 259.44 ~ 1279 (BG) + 1555.8 (BCs)

+794*1 (BK) + 0,3456(BG)2 + 168544,0+ 794 * 1 (BK) + 0.3456 (BG) 2 + 168544.0

(BCs)1 + 145856f0(BK)2 + 132807,0(BCs X BK)(BCs) 1 + 145856 f 0 (BK) 2 + 132807.0 (BCs X BK)

wobei: BGwhere: BG

BCs BKBC's BK

(Masse~% Ag (Masse-% Cs (Masse-% K(Mass% Ag (mass% Cs (mass% K

11,0) 0,01)11.0) 0.01)

0,003)0.003)

Die Abbildungen 1 und 2 zeigen Niveaulinienbilder mit kon~ stantem Wirkungsgrad und bei einer konstanten Temperatur im Kalium/Zäeium-Konzentrationsraume Die dunkleren Linien repräsentieren Selektivitätsniveaulinien mit Selektivitätswerten unter Angabe für die jeweilige Linie» Die helleren, unterbrochenen Linien repräsentieren Temperaturniveaulinien mit Temperaturen unter Angabe in 0C0 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 Zäsiufnko.nzentration.durch die Kurve· mit der Bezeichnung Sei., .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 des Synergismus gemäß der hier erfolgten DefinitionFigures 1 and 2 show level diagrams with constant efficiency and at a constant temperature in the potassium / zein concentration range. E The darker lines represent selectivity levels with selectivity values for each line »The lighter, broken lines represent temperature level lines with temperatures indicated in 0 C 0 The efficiency and the temperature for points between the designated level lines can be interpolated. The maximum selectivity achievable for each combination of cesium and potassium is a function of the cesium concentration by the curve of the designation Sei.,. 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 synergism as defined here

31*3*198131 * 3 * 1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol D/219 762 - 33 - 58 985/18Divisional application from AP B Ol D / 219 762 - 33 - 58 985/18

und die Bereiche der additiven und antagonistischen Effektee 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 ist, die erzielt werden 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 Erfindungβ Die Fläche auf der rechten Seite der Synergismuskurve "A" repräsentiert den Bereich der additiven und antagonistischen Effekte gemäß1 der obigen Beschreibung und definiert somit Gemische, die sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befinden, Für irgendein gegebenes Niveaulinienbild sind die bevorzugten Kombinationen zwischen dem Zäsium und dem Kalium die j enigen, die SeIekt ivitä ten. gemäß der. - · \... · Sei., -Kurve oder in der Nähe derselben 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 Katalysatortrag©rsubstanz und dem ausgewählten Herstellungsverfähren vorhanden sinde Bei Gemischen von Zäsium undand the ranges of additive and antagonistic effects e 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 respective catalysts being the same as the catalyst. containing said combination other than containing both potassium and cesium, one containing the amount of cesium in question and the other catalyst containing the amount of potassium in question. Antagonistic effects occur when the level of effectiveness of a mixture of , Cesium and potassium is less than the efficiencies obtained with corresponding 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 Synergismuskurve (curve "A") defines the area of synergism in accordance with the present invention β, the area on the right side of the Synergismuskurve "A" represents the range of additive and antagonistic effects according to 1 the above description, and thus defines mixtures which are not in accordance with the present invention, the preferred combinations between the cesium and potassium are the j enigen For any given level of line image, the SeIekt ivitä th. according to the. - · \ ... · Be, curve or near the same cause "Generally, however, preferred mixtures are those wherein cesium and potassium in a mass ratio of about 100: 1 to 1: 100 depending on the particular catalyst support. © rsubstanz and the selected Herstellungsverfähren exist e case of mixtures of cesium and

31.3*1981-31.3 * 1981-

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol D/219 762 ~ 34 - 58 985/18Divisional application from AP B Ol D / 219 762 ~ 34 - 58 985/18

Lithium oder Zäsium und Natrium entsprechen die bevorzugten Gemische meistens denjenigen, bei denen die Alkalimetalle in einem Masseverhältnis von etwa 1000 : 1 bis 1 : 1000 vorhanden sind.Lithium or cesium and sodium are the preferred mixtures most often those having the alkali metals in a mass ratio of about 1000: 1 to 1: 1000.

Unter Bezugnahme auf die Abbildung 1 weist ein Katalysator mit beispielsweise 0,003 Masse-*% Cs und O Hasse-% K einen Wirkungsgrad 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 %s wobei die maximale Selektivität bei dieser Zäsiumkonzentration zu verzeichnen ist (d* h# gemeint ist der Wert auf der Sei.. «Kurve), Weitere Zugaben von Kalium bis etwa 0,016 Masse~% K (de h0 gemeint ist der Wert auf der Kurve "A") würden Wirkungsgrade gleich denjenigen oder größer als diejenigen ergeben, die mieder gegebenen Menge an Zäsium allein (0,003 Masse-%) zu erhalten sind (d<> hOl kein Alkalimetall außer dem Zäsium ist vorhanden); Kaliumzugaben über die O4OlS Masse~% K hinaus führen zu Wirkungsgraden kleiner als diejenigen, die mit 0^003 Masse-% Zäsium allein zu erhalten sind, de he, wir befinden uns in dem Bereich entweder der additiven Effekte oder der antagonistischen Effekte, Trotzdem kann eine derartige Menge an Kaliums 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% H% K has an efficiency of about 73 % . The addition of about 0.008 mass% K to this catalyst leads to an increase in efficiency to about 76.0 % s with the maximum selectivity at this cesium concentration (d * h # meaning the value on the side). " curve), further additions of potassium to about 0.016 mass ~% K (d e h is 0 meant the value on the curve "A") would efficiencies equal give those to or greater than those that the amount bodice given to cesium alone (0.003 mass -%) are obtained (d <> h oil no alkali metal except the cesium is present); Potassium additions via O 4 OLS mass ~% K also lead to efficiencies lower than those mass% cesium are 0 ^ 003 to obtain alone d e h e, we are in the range of either the additive effects or antagonistic effects, Nevertheless, such an amount of potassium s causes the such antagonistic effects, even a catalyst having a very desirable selectivity deliver .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-%« Die Sei.. Kurve und die Synergismuskurve (Kurve "A") der Abbildung 2The range of synergism varies with the silver content of the catalyst as described by the efficiency model. Figure 2 illustrates the range of synergism for a silver content of 13% by mass "The Sei .. curve and the synergistic curve (curve" A ") of Figure 2

31,3.193131,3.1931

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol α/219 762 - 35 - 58 985/18Divisional application from AP B Ol α / 219 762 - 35 - 58 985/18

entsprechen aer vorhergehenden Definition unter Bezugnahme auf Abbildung 1* Ein Vergleich der Abbildungen 1 und 2 zeigte 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, die kleiner ist als die Fläche, die durch die entsprechende Niveaulinie in Abbildung 2 eingegrenzt wird* Des weiteren, befindet sich der Maximalwert der Selektivität, der bei 7 Massel/o Silber erhalten wird, d* he das Maximum längs der. . SelM -Linie, geringfügig oberhalb 75 % (Abbildung 1), während das entsprechende Maximum für 13 Masse-% Silber geringfügig oberhalb von 77^8 % (Abbildung 2) liegt,correspond aer hereinbefore defined with reference to Figure 1 * A comparison of Figures 1 and 2 shows that the e efficiency level similar lines extend, but are shifted with respect to the Zäsium- and potassium axes. For example, the efficiency level envelope for efficiency equal to 76 % in Figure 1 covers an area smaller than the area bounded by the corresponding level line in Figure 2. * Further, the maximum selectivity is 7 mass / o silver is obtained, d * h e the maximum along. , Sel M line, slightly above 75 % (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 Katalysator« trägersubetanz sowie für eine besondere binäre Alkalimetall« kombination spezifisch, Veränderungen entweder im Rahmen des Verfahrens zur Katalysatorherstellung oder bei der Trägersubstanz oder in bezug auf die spezielle binäre Kombination können die Koeffizienten der Modelle verändern und daher die Form der Niveaulinienbildor, die daraus abgeleitet . wurden* So können die Kurven "A" und .Sei.^ aus Geraden oder aus Kurven bestehen und eins 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 Se!.. ' beide' Achsen und die Zäsiumachse unter einem Winkel größer als 90 p Bei einem unterschiedlichen Trägermittel, einem unterschiedlichen Verfahren der Katalysatorherstellung oder einer verschiedenen binären AlkalimetallkombinationThe efficiency model and temperature model that have been developed are specific for a particular method of catalyst preparation, for a particular catalyst substrate sub- stance, as well as for a particular binary alkali metal combination, changes either in the catalyst production process or in the vehicle or in the process With respect to the particular binary combination, the coefficients of the models can change and therefore the shape of the level lines derived therefrom. Thus, the curves "A" and "S ^" may 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, cut in Figures 1 and 2, the curves "A" and Se! .. 'both' axes and the Zäsiumachse at an angle greater than 90 p at a different carrier, a different method of catalyst preparation or a different binary alkali metal combination

31.3,198131.3,1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol D/219 762 1 ? 3 5 0 j - 36 ~ 58 985/18Divisional application from AP B Ol D / 219 762 1? 3 5 0 j - 36 ~ 58 985/18

mit Zäsium können jedoch die sich ergebenden Kurven "A"with cesium, however, the resulting curves "A"

und Sei., die Zäsiumachse unter einem Winkel kleiner als o Maxand Sei., the cesium axis is smaller than o max at an angle

90 schneiden oder parallel zu einer der Achsen verlaufen» Die Koeffizienten für das Modell und sich ergebenden Niveaulinienbilder können ohne weiteres für jede der weiter oben erwähnten Änderungen unter Verwendung der vorgesehenen Reihe von Experimenten gemäß der weiter oben angegebenen Beschreibung bestimmt werdene The coefficients for the model and resulting level line images can be readily determined for each of the changes noted above using the intended set of experiments, as described above. E

Die Konzentration an Silber in dem fertigen Katalysator kann zwischen 2 Masse-% und 20 Masse-% variieren, der bevorzugte Bereich entspricht dabei etwa 6 Masse-/o bis etwa 16 Masse~%« Silber*The concentration of silver in the final catalyst may vary between 2% and 20% by weight, the preferred range being about 6% to about 16% by mass of silver.

Vom wirtschaftlichen Standpunkt sind geringere Silbenkonzentrationen zu bevorzugen» Die optimale Silberkonzentration für irgendeinen besonderen Katalysator wird jedoch sowohl von den wirtschaftlichen Faktoren als auch von den Leistungscharakteristika abhängig sein, wie etwa von dem Wirkungsgrad des Katalysators, von der Alterungsgeschwindig keit des Katalysators und der Reaktionstemperatur«However, from an economic point of view, lower syllable concentrations are preferable. However, the optimum silver concentration for any particular catalyst will depend on both the economic factors and the performance characteristics, such as the catalyst's efficiency, the catalyst's rate of 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 Frankium) gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten« Das bevorzugte Verfahren setzt sich wie folgt zusammen: ...A variety of methods can be used to prepare catalysts containing the combinations of cesium with another alkali metal or with several other alkali metals (except the germanium) according to the present invention. The preferred method is as follows:

31*3,198131 * 3.1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol α/219 762 - 37 - 58 985/18 -Divisional application from AP B Ol α / 219 762 - 37 - 58 985/18 -

(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 Alkalimßtalles besteht, ausgewählt aus der Gruppe, be** stehend 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 Wirkungsgraden liegt, die unter allgemeinen Bedingungen mit den betreffenden Katalysatoren erhalten werden, die dieselben sind wie der besagte Katalysators? außer daß sie statt sowohl (a) als auch (b) enthalten,, der eine Katalysator die betreffende Menge an(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 provide the relevant proportions of (a) and (b) on the carrier to bring deposition, such that the efficiency of the finished catalyst for the production of ethylene oxide is increased to a value ^ overlying the efficiencies that are obtained under general conditions with the respective catalysts which are the same as said catalyst? except that it of a catalyst this quantity instead of containing both (a) and (b) at ,,

(a) und der andere Katalysator die betreffende Menge an(a) and the other catalyst the amount in question

(b) enthält? und anschließend wird (2) die imprägnierte Trägersubstanz in dar Weise bshandelt, daß wenigstens eine Fraktion des Silbersalzes in Silbermetall umgewandelt wird und die Abscheidung von Silber, (a) bzw, (b) auf der Ober*» flachs der Trägersubstanz zustande kommt4> Die Abscheidung des Silbers und das Alkalimatalles geschieht im allge« meinen durch Erwärmung dar Trägersubstanz bsi erhöhten Temperaturen zum. Zweck© des Verdampfen© der Flüssigkeit · ..V. innörha3..b der Trägersubstans und des Abscheidens des Silbers und" des Alkalirastal3.es auf tien inneren und äußeren Oberflächen der Trägersubstahz* Alternativ dazu kann ein Übep· zug aus Silbsr und Alkalimetallen auf der Trägersubstanz . aus einar Emulsion odsr Aufschlämmung gebildet werden,, in der sich die' abzuscheidendsn Elemente befinden,» gefolgt von(b) contains? and subsequently (2) the impregnated support is treated such that at least one fraction of the silver salt is converted to silver metal and the precipitation of silver (a) or (b) on the top of the support occurs4 Deposition of the silver and the alkali all happens in general by elevated temperatures of the carrier substance bsi. Purpose © of evaporation © of liquid · ..V. innörha3..b the Trägersubstans and the deposition of the silver and "the Alkalirastal3.es tien on inner and outer surfaces of the Trägersubstahz * Alternatively, a Übep · train from Silbsr and alkali metals on the carrier. einar from ODSR emulsion slurry are formed ,, in which the elements to be deposited are located, followed by

31·3·198131 · 3 · 1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol 0/219 762 - 38 - 58 985/18 .Divisional application from AP B Ol 0/219 762 - 38 - 58 985/18.

einer Erwärmung der Trägersubstanz gemäß der weiter oben angegebenen Beschreibungβ·Die Imprägnierung der Trägersubstanz ist im allgemeinen die bevorzugte Technik für die Silberabscheidung, weil 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«heating of the vehicle as indicated above description β · The impregnation of the carrier is generally the preferred technique for silver deposition because this silver is utilized more effectively than in the coating "or" coating process "The latter are not generally Able to cause significant silver deposition on the inner surfaces of the substrate * 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„. h«, die Alkalimetalle können vor, während oder nach der Silberzugabe zu der Trägersubstanz zur Abscheidung gelangene Die Alkalimetalle können zusammen oder aufeinanderfolgend abgeschieden werden« 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.werden, gefolgt von dem gleichzeitigen oder' aufeinanderfolgenden Abscheiden des Silbers· v. und Zäsiums* ' '' . ' . .The 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 may be carried out simultaneously or sequentially, d. h ", the alkali metals can be before, during or after the silver addition to the carrier substance for the separation reach e The alkali metals may together or sequentially deposited" For example, may be deposited cesium first, followed by the simultaneous or sequential deposition of silver and other alkali metals ( the other alkali metal), or such another alkali metal (such other alkali metals) may be deposited first, followed by the simultaneous or sequential deposition of the silver v. and cesium * '''.'. ,

Die imprägnierung der Katalysatorträgersubstanz wird unter Verwendung einer Lösung oder von mehreren Lösungen mit Silber-, und Alkalimetallverbindungen in Obereinstimmung mit den gut bekannten Verfahren für gleichzeitige oder aufein-The impregnation of the catalyst support substance is carried out using one or more solutions of silver and alkali metal compounds in accordance with the well known methods for simultaneous or concurrent reaction.

2 32 3

31,3.198131,3.1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol D/219 762 58 985/18Divisional application from AP B Ol D / 219 762 58 985/18

anderfolgende Abscheidungen vorgenommen. 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 Katalysator« oberflächen zum Abscheiden zu bringen« Im Falle der aufein« ar.derfolgenden Abscheidung wird die Trägersubstanz anfänglich mit Silber oder Alkalimetall imprägniert (in Abhängigkeit von der benutzten Reihenfolge) und dann erwärmt oder chemisch behandelt, wie weiter oben beschrieben wurde. Es schließt sich hierauf ein zweiter Imprägnierungsabschnitt an und eine entsprechende Erwärmungs-.oder chemische Behandlung, um zu dem fertigen Katalysator mit dem Gehalt an Silber und Alkalimetallen zu gelangen.made subsequent depositions. In case of simultaneous. Deposition is followed by impregnation to heat or impregnate the impregnated support to reduce the silver compound to silver metal and to deposit the alkali metals onto the catalyst surfaces. In the case of subsequent deposition, the support is initially co-precipitated Silver or alkali metal impregnated (depending on the order used) and then heated or chemically treated, as described above. This is followed by a second impregnation section and a corresponding heating or chemical treatment to arrive at the finished catalyst containing silver and alkali metals.

Die zum Imprägnieren der Trägersubstanz verwendete Silber« lösung 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 sinde Das verwendete besondere Silbersalz ist nicht kritisch und kann zum Beispiel aus Silbernitrat, Silber~(I)~oxid oder Silberkarboxylaten* wie etwa Silberazetat', SIlberoxolat „ .Silberzitrat, Silberphthalatf Silberlaktat, Silberpropionat und' Silbe.rbutyrat, sowie aus Salzen der höheren Fettsäuren ausgewählt Werden*.. . ..·... ·· ..:.The silver "solution used to impregnate the carrier material comprises a silver salt or a silver compound in a solvent or a complexing / solubilizing agent, as is the case with the Silver solutions that are known in this field of the art e The particular silver salt used If is not critical and may, for example, silver nitrate, silver ~ (I) ~ oxide or Silberkarboxylaten * such as silver acetate, 'SIlberoxolat ".Silberzitrat, silver phthalate f silver lactate, and Silberpropionat' Silbe.rbutyrat, as well as of salts of higher fatty acids selected * ... .. · ... ·· ..:.

Eine große.Vielzahl von Lösungsmitteln oder komplexbildenden/ löslichmachenden Mitteln kann Verwendung finden, um das Silber in dem Imprägnierungsmedium auf die gewünschte Konzentration löslich zu machen ο Unter den Lösungsmitteln, die auf diesem Gebiet der Technik bekannt sind und sich fürA 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 in the art and suitable for use in the art

31.3.198103/31/1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol ü/219 762 - 40 - 58 985/18Divisional application from AP B Ol ü / 219 762 - 40 - 58 985/18

diesen Zweck eignen, sind zu erwähnen: Milchsäure (US-PS 2 477 435 (Aries) und 3 501 417 (DeMaio)); Ammoniak (US-PSsuitable for this purpose are: lactic acid (U.S. Patents 2,477,435 (Aries) and 3,501,417 (DeMaio)); Ammonia (US-PS

2 463 228 (West und andere)); Alkohole wie beispielsweise Ethylenglykol (US-PS 2 825 701 (Endler und andere) und2 463 228 (West and others)); Alcohols such as ethylene glycol (US Pat. No. 2,825,701 (Endler et al.) And US Pat

3 563 914 (Wa£tim@i$a); sowie Amine und wäßrige Gemische3 563 914 (Wa £ tim @ i $ a); as well as amines and aqueous mixtures

von Aminen (US-PS 2 459 896 (Schwarz), 3 563 914 (Wattimena), 3 702 259 (Nielsen) und 4 097 114 (Cavitt)).Amines (U.S. Patent 2,459,896 (Schwarz), 3,563,914 (Wattimena), 3,702,259 (Nielsen) 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 aet Lösung nicht mit dem Silbersalz reagiert t um eine vorzeitige SiIberpräzipitation aus dem Salz zu vermeiden« So werden beispielsweise Alkalimetallhalogenide vorzugsweise in Milchsäurelösung nicht verwendetί weil sie mit den darin enthaltenen Silberionen reagieren«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-precipitated with the silver is the verwendete- alkali metal salt, preferably such salt, the t does not respond in aet solution with the silver salt to prevent premature SiIberpräzipitation from the salt to avoid "So alkali metal halides, for example, preferably not verwendetί in lactic acid solution because they react with the contained silver ions"

Im Anschluß an die Imprägnierung der Katalysatorträgersubstanz mit Silber- und Alkalimetallsalzen werden die imprägnierten Träge.rteilchen von irgendwelchen Resten an nichtabsorbierter-Lösung oder Aufschlämmung befreit *-Dies, wird in geeigneter Weise' durch Entfernen des überschüssigen' Imprögnierungsmediums bewirkt oder alternativ durch die Be-nutzung von Trenntechniken, -wie etwa durch Filtration oder Zentrifugieren* Die imprägnierte Trägersubstanz wird dann im allgemeinen wärmebehandelt (zum Beispiel durch Rösten), um das Silbermetallsalz in metallisches Silber zu zersetzenFollowing impregnation of the catalyst support with silver and alkali metal salts, the impregnated inert particles are stripped of any residuals of unabsorbed solution or slurry. This is conveniently effected by removal of the excess impregnation medium or, alternatively, by the treatment. Use of separation techniques, such as by filtration or centrifugation * The impregnated support is then generally heat treated (for example, by roasting) to decompose the silver metal salt into metallic silver

31.3*198131.3 * 1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol 0/219 762 - 41 - 58 985/18Divisional application from AP B Ol 0/219 762 - 41 - 58 985/18

und zu reduzieren und das Abscheiden des Alkalimetallions zu erreichen« Ein derartiges Rösten kann bei einer Temperatur von etwa 100 C bis 900 C, vorzugsweise von 200 0C bis 700 C, 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 kurzer die erforderliche Reduktionszeit* Beispielweise kann bei einer Temperatur von 400 0C 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 3 553 914 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 x/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 bewirkt wird« Für diesen Zweck kann ein kontinuierliches oder stufenweises Erwärmungsprogramm verwendet werden« . ' · . ...'-,· : , ·Such reduction may be carried out at a temperature of from about 100 ° C to 900 ° C, preferably from 200 ° C to 700 ° C, for a time sufficient to provide substantially all of the silver salt to convert into silver metal. In general, the higher the temperature, the shorter the reduction time required. * For example, at a temperature of 400 ° C. to 900 ° C., the reduction can be carried out in about 1 to 5 minutes. "Although a wide range of periods of heating in the art has been proposed to thermally treat the impregnated carrier (for example, US Pat. No. 3,553,914 suggests heating below 300 seconds, with drying but no roasting being effected to reduce the catalyst; US ~ PS 3702259 describes a heating from 2 to 8 hours at a temperature of 100 0 C to 375 0 C to reduce the silver salt in the catalyst; and U.S. Patent No. 3 962 136. brings x / 2. up to 8 hours for the same temperature range in proposal), it is only of importance that the time period for the reduction with the temperature is in such a correlation that essentially a complete Reduction of the silver salt to the metallic silver is effected "For this purpose a continuous or stepwise heating program can be used". '·. ... ', ·:, ·

Die Wärmebehandlung wird vorzugsweise an der Luft ausgeführt, 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 machon, umThe heat treatment is preferably carried out in air, but a nitrogen "or carbon dioxide atmosphere may also be used ^ The used for such heat treatment industrial plant can machon use of a static or flowing atmosphere of such gases to

31.3.198103/31/1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol D/219 762 - 42 ~ 58 985/18Divisional application from AP B Ol D / 219 762 - 42 ~ 58 985/18

zu der Reduktion zu gelangen»to reach the reduction »

Die Teilchengröße des auf der Trägersubstanz abgeschiedenen Silbermetalles stellt eine Funktion 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 äffizieren. Bei Trägersubstanzen von allgemeinem Interesse für die Herstellung von Ethylenoxid wird eine Verteilung der Silberteilchengrößen in dem Bereich von 0,05 bis 2,0 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 Tätsache, daß von den Silberteilchen bekannt ist, auf der Oberfläche des Katalysators zu wandern, wenn dieser bei einer katalytic sehen Reaktion eingesetzt wird, wobei sich merkliche Änderungen oer Größe und der Form der Silberteilchen ergeben, kann die Silberteilchengröße nicht als ein signifikanter Faktor bei der Einwirkung auf eine katalytische Umsetzung angesehen werden*The particle size of silver metal deposited on the support constitutes a function of the method used to prepare the catalyst. Thus, the particular choice of solvent and / or complexing agent, silver salt, heat treatment conditions, and catalyst support may vary the size of the resulting silver particles äffizieren. 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 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 Tätsache that is of the silver particles is known to migrate on the surface of the catalyst when this see at a Katalytic reaction is used, with significant changes oer size and shape of the silver particles revealed the Silberteilchengröße can not be a significant Factor to be considered when acting on a catalytic conversion *

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 wesentlichen gegenüber Ethylen, Ethylenoxid und anderen Reaktionsteilnohmern und Produkten unter Reaktionsbedingungen inert verhalten« DieseThe catalyst support utilized in the practice of the present invention may be selected from known porous refractory materials which are substantially inert to ethylene, ethylene oxide, and other reactants and products under reaction conditions

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Materialien werden im allgemeinen als "makroporös" bezeichnet und bestehen aus porösen Materialien mit wirk-Materials are generally referred to as "macroporous" and consist of porous materials with effective

samen Oberflächen kleiner als 10 m /g (Quadratmeter je Gramm der Trägersubstanz) und vorzugsweise kleiner alsseed surfaces smaller than 10 m / g (square meter per gram of vehicle) and preferably smaller than

2 1 m /g# Die wirksame Oberfläche wird nach der bekannten B«-E«.-T#~Methode gemessen, wie sie von Brunauer, S*, Emmet, P, und Teller, E» in D# Am„ Chem* Soc*, Band 6O4 Seiten 309 bis 316 (1938) beschrieben wurde* Die Materialien werden des weiteren gekennzeichnet durch Porenvolumina im Bereich von etwa 0,15 bis 0,8 cm /g, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,2 bis 0,6 cm /g» Die Porenvolumina können durch die bekannte Quecksilber-Porosimetrie oder durch Wasserabsorptionstechniken gemessen werden« Mittlere Porendurchmesser für die weiter oben beschriebenen Trägersubstanzen liegen im Bereich von etwa 0,01 bis 100 pmg ein bevorzugter Bereich entspricht etwa 0,5 bis 502 1 m / g # The effective surface is measured by the well-known B "-E" .- T # method as described by Brunauer, S *, Emmet, P, and Teller, E in D # Am "Chem * Soc *, Volume 6O 4 pages 309 to 316 (1938) * The materials are further characterized by pore volumes in the range of about 0.15 to 0.8 cm / g, preferably in the range of about 0.2 to 0, 6 cm / g "the pore volumes can be measured by the known mercury porosimetry or water absorption techniques" Mean pore diameters for the above-described carriers range from about 0.01 to 100 pm g corresponding to a preferred range of about 0.5 to 50

Die Trägersubstanz darf 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 derartig© Ionen enthält, müssen diese durch chemische Standardverfahren entfernt werden, wie etwa durch Herauslösen« Darüber hinaus ist, falls die Trägarsubstanz . einen Mengenariteil an Alkalimetall enthält, äer auf das ' Silber übertragbar ist t 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 wurdet muß kleinerThe support preferably may 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 methods, such as dissolution. In addition, if the carrier substance is. includes a Mengenariteil of alkali metal, OCE is transferable to the "silver t whereby the synergistic combination is disturbed to treat the carrier, then in such a way to remove such excess alkali metal or der.Mengenanteil an.dem alkali metal, which in the Catalyst introduced must be smaller

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sein als die synergistische Menge, wodurch die Möglichkeit besteht, daß> das übertragene Alkalimetall die gewünschten synergistischen Mengen bewirkt«than the synergistic amount, whereby there is the possibility that> the alkali metal transferred produces the desired synergistic amounts. «

Die chemische Zusammensetzung der Trägersubstanz ist nicht genau kritisch* Die Trägersubstanzen können beispielsweise aus alpha*-Alurniniumoxid, Siliziumkarbid* Siliziumdioxid, Zirkonerde, Magnesia und verschiedenen Tonen bestehen* Im allgemeinen werden Materialien auf der Basis des alpha-Aluminiumoxides bevorzugte Diese Materialien auf der Basis des alpha-Aluminiumoxides können eine sehr hohe Reinheit aufweisen, dp h<, 98 Masse~/£ alpha-Aluminiumoxid, wobei die restlichen Bestandteile SiIiZiUm-(IV)-OXXd, Alkalimetalloxiden (zum Beispiel dem Natriummonoxid) und Spurenmengen von anderen Metall'- und Nichtmetallverunreinigungen entsprechen* Oder die Materialien können eine geringe Reinheit aufweisenj, d* h« etwa 80 Masse-% alpha-Aluminiumoxid, wobei der Ausgleich durch ein Gemisch von Siliziumdioxid, verschiedenen Alkalioxiden* Erdalkalioxiden, Eisenoxid und anderen Metall- und Nichtmetalloxiden erfolgt« Die Trägersubstanzen mit der geringeren Reinheit werden in der Weise hergestellt s 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, strranggepreßten Teilchen, Kugeln, Ringen und dgl«, vorliegen* Die Größe der Trägersubstanzen kann von' etwa' ' /16 Zoll bis VZ 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 Festbettumsetzeranwendungen Größen im Bereich von YB Zoll bis 3/8 Zoll in dem typischen Röhrenumsetzer amThe chemical composition of the carrier substance is not exactly critical. The carrier substances may consist of, for example, alpha-alumina, silicon carbide, silica, zirconia, magnesia and various clays. In general, materials based on alpha-alumina are preferred alpha alumina may have a very high purity, d p h ≦ 98 mass% alpha alumina, with the remaining components being SiIiZiUm- (IV) -OXXd, alkali metal oxides (for example, sodium monoxide), and trace amounts of other metals. and non-metal impurities * or the materials may be of low purity, about 80% by weight alpha alumina, with balance being achieved by a mixture of silica, various alkali oxides, alkaline earth oxides, iron oxide and other metal and non-metal oxides Carrier substances with the lower purity are herge in the way sets s to be inert "in the context of preparation of the catalyst and under reaction conditions A wide variety of such carriers is commercially available" The carriers may be in the form of pellets, strranggepreßten particles, spheres, rings and the like, "available * The size of the carrier substances can vary from 'about''/ 16 inches to VZ inches »The size of the vehicle is chosen so. In general, it has been found that in fixed bed converter applications, sizes in the range of YB inches to 3/8 inches in the typical tube converter at

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geeignetsten sind, von dem unter kommerziellen Arbeitsbedingungen Gebrauch gemacht wird»which is used under commercial working conditions »

Herstellung von Ethylenoxid Her position of Eth yl ene oxide

Die neuen Silberkatalysatoren eignen sich ganz besonders bei der Herstellung von Ethylenoxid durch die Dampfphasenoxydation des Ethylens 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 COp), die Verzögerer (zum Beispiel Ethylendichlorid) und dgl«* Außerdem kann die Erwünschtheit des Zurückführons von unverbrauchtem Einsatzgut in den Kreislauf oder die Benutzung eines Durchlaufsystems oder die Verwendung von sukzessiven Reaktionen zur Verstärkung der Ethylenumvvandlung durch die Benutzung von Stoffreaktoren in Reihenanordnung ohne weiteres durch die Personen festgestellt werden, die auf diesem Gebiet der Technik versiert sind« Die besondere Auswahl der Art und Weise des1Arbeit 8-'ablauf es wird meistens durch die.Wirtschaftlichkeit des technischen Verfahrens bestimmt, .The new silver catalysts are particularly useful in the production of ethylene oxide by the vapor phase oxidation of ethylene with molecular oxygen. The reaction conditions for carrying out the oxidation reaction are well known and have been extensively described in the context of the earlier processes. This refers to the reaction conditions. such as temperature, pressure, residence time, concentration of reactants, diluents (for example, nitrogen, methane, and COp), retarders (e.g., ethylene dichloride), and the like. * In addition, the desirability of the recycle of unconsumed feedstock may in the circulation or use of a continuous flow system or the use of successive reactions to enhance ethylene turnover by the use of series reactors are readily ascertained by those versed in the art Selection of the mode of the 1 work 8-drain it is mostly determined by the.support of the technical procedure,.

Im allgemeinst'! wird das Verfahren in oer Weise ausgeführt·,, daß ein Einsatzgut, welches sich aus Ethylen und Sauerstoff zusammensetzt, kontinuierlich einem den Katalysator enthaltenden Stoff reaktor bei einer Temperatur von-etwa ..2GO C bis 300 C und einem Druck zugeführt wird, der von !Atmosphäre bis zu etwa 30 Atmosphären in Abhängigkeit vonIn the most general! the process is carried out in an oer manner · ,, that a feedstock, which is composed of ethylene and oxygen, is continuously fed to a reactor containing the catalyst catalyst at a temperature of about .2GO C to 300 C and a pressure of Atmosphere up to about 30 atmospheres depending on

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der Massengeschwindigkeit und der gewünschten Produktivität variieren kann* Die Verweilzeiten in großtechnischen Stoffreaktoren weisen im allgemeinen Größenordnungen von etwa 1 bis 5 Sekunden auf« Der Sauerstoff kann der Reaktion in einem sauerstoffhaltigen Strom zugeleitet werden, so etwa als Luftstrom oder als Strom aus kommerziellem Sauerstoff, Das sich ergebende Ethylenoxid wird abgetrennt und aus den Reaktionsprodukten unter Verwendung von bekannten Methoden wiedergewonnen,The residence times in large-scale material reactors generally have orders of magnitude of about 1 to 5 seconds. The oxygen may be passed to the reaction in an oxygen-containing stream, such as air stream or commercial oxygen stream resulting ethylene oxide is separated and recovered from the reaction products using known methods,

AusführunqsbeispielWorking Example

Die in den Tabellen weiter unten angegebenen Katalysatoren wurden allesamt zu Vergleichszwecken unter Standardprüfbedingungen ausgewertet« Hierzu wurden Autoklaven aer Bauart "Magnedrive" mit Rückvermischung und Boden« umrührung verwertet, wie sie in Abbildung 2 der Abhandlung von 0e M* Berty "Stoffumsetzer für katalytische Dampfphasenuntersuchungen"in Chemical Engineering Progress, Band 70E Nr^ 5, Seiten 78 - 84, beschrieben wurden, Der Stoff reaktor wurde bei 1,0 Mol-% Ethylenoxid in dem Austrittsgas unter den folgenden Standardeintrittsbedingungen betrieben:The catalysts listed in the tables below were all evaluated for comparison purposes under standard test "For this autoclave aer type" Magne Drive "back-mixed and ground," were disposed of agitation, as in Figure 2 of the paper by 0 e M * Berty "fabric converters for catalytic vapor phase studies The chemical reactor was operated at 1.0 mol% of ethylene oxide in the exit gas under the following standard conditions of entry: in Chemical Engineering Progress, Vol. 70 E No. 5, pages 78-84.

Bestandteilcomponent

Sauerstoff ' Ethylen EthanOxygen Ethylene Ethane

Kohlendioxid StickstoffCarbon dioxide nitrogen

Ethylenchlorid in ppmEthylene chloride in ppm

6,06.0

8,o ' · " : 0,50 6*58, o '· ": 0.50 6 * 5

zur Herstellung de: gewichtes der Gasefor producing the weight of the gases

7,57.5

Gleich-Equal-

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Der Druck wurde auf 19t3 at (275 psig) konstant gehalten und die Gesamtaustrittsmenge auf 0,640 m /h (22,6 SCFHj dabei bedeutet SCFH Kubikfuß pro Stunde bei der Standardtemperatur und dem Standarddruck, nämlich bei 0 C und 1 Atmosphäre), Die Konzentration des austretenden Ethylenoxides wurde auf 1,0 % aufrechterhalten! indem die Reaktionstemperatur entsprechend einreguliert wurde« So werden die Temperatur (in C) und der Katalysatorvvirkungsgrad als die Verhaltensweisen erhalten, die die Leistungsfähigkeit der Katalysatoren beschreiben*The pressure was held constant at 19 t 3 at (275 psig) and the total exit to 0.640 m / h (22.6 SCFHj where SCFH is cubic feet per hour at standard and standard pressures, namely at 0 C and 1 atmosphere) Concentration of the exiting ethylene oxide was maintained at 1.0 % ! the temperature of the reaction (in C) and the catalyst efficiency are 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 einen Autoklaven mit Rückverm.ischung eingegeben« Das Volumen des Katalysators wird in einem Meßzylinder mit einem 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 placed in a backflow autoclave. The volume of the catalyst is measured in a 25.4 mm (1 inch) inner diameter cylinder after the cylinder has been knocked several times to remove the catalyst completely to get into the measuring cylinder. The mass of the catalyst is determined and logged "

2« Der Autoklav mit Rückvermischung wird in einem Stick'-» st off st rom von 0,5G6 m /h (20 SCFH), wobei das Gebläse mit 1500 U/min arbeitet» fast bis zur Reaktionstemperatur erwärmt. Der Stickstoff strom-wird dann unterbunden und das weiter oben beschriebene Einsatzgut in den Stoff reaktor eingeleitet«. Die Gesamtaustrittsmenge des Gases wird auf 0,640 m /h (22,6 SCFH) einreguliert· Die Temperatur wird in den nächsten Stunden so eingestellt, daß die Konzentration, des Ethylenoxides in dem austretenden Gas auf ungefähr 1,0 % kommtβ 2 «The autoclave with backmixing is heated in an embroidery station of 0.5G6 m / h (20 SCFH), with the fan operating at 1500 rpm» almost to the reaction temperature. The nitrogen flow is then suppressed and the feedstock described above introduced into the material reactor «. The total exit amount of gas is regulated to 22.40 SCFH (0.640 m / h). 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 % β

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Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol 0/219 762 - 48 - 58 985/18Divisional application from AP B Ol 0/219 762 - 48 - 58 985/18

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 Leistungsfähigkeit 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.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 provide an outgoing oxide in an amount of 1% "The selectivity of the catalyst over the ethylene oxide and the temperature is thus obtained.

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 a record 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 wieder, 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 wurdenP Die Prüfungen wurden ausgeführt unter Verwendung einer Vielzahl von Katalysatorträgersubstanzen und unterschiedlicher Herstellungsverfahren Katalysatoren, die nach demselben Herstellungsverfahren auf •einer ähnlichen Trägersubstanz hergestellt wurden, werden in den Tabellen durch eine gemeinsame Ziffer identifiziert«Tables 2 to 6 indicate below test results in a summary again, which were silver catalysts without the addition of additives and with silver catalysts with cesium in conjunction with an alkali metal or more alkali metals selected from lithium, sodium, potassium and rubidium, received P Tests were carried out using a large number of catalyst support substances and different production processes. Catalysts produced on the same preparation process on a similar support substance are identified in the tables by a common number.

Tabelle .2: Ergebnisse · Table .2: Results ·

Experi« Masse~% Masse-% Masse~% EFF in % Temperatur ment Ag . Cs K ++) ... in CExperi «mass ~% mass% mass ~% EFF in % Temperature ment Ag. Cs K ++) ... in C

IA ' . 11,14-. 0,00379 0,0000 71,7 256 IB 11,14 0,00477 0t00158 73,9 256IA '. 11,14-. 0.00379 0.0000 71.7 256 IB 11.14 0.00477 0 t 00158 73.9 256

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Experi mentExperiment AgAg £ Masse~% Cs£ mass ~% Cs Masse-% KMass% K EFF in % EFF in % Temperatur in BCTemperature in B C ICIC 10,8910.89 0,004610.00461 0,004500.00450 75,475.4 256256 IDID 10,4110.41 0,00000.0000 0,00000.0000 68,468.4 265265 IEIE 10,8010,80 0,00000.0000 0,005130.00513 69,969.9 261261 IFIF 10,9310.93 0,00000.0000 0,01230.0123 73,373.3 264264 IGIG 10,9010,90 0,00000.0000 0,02100.0210 66,666.6 299299 IHIH 11,0411.04 0,009410.00941 0,00000.0000 75,675.6 256256 1111 11,0611.06 0,009410.00941 0,003130.00313 76,976.9 258258 IDID 10,9210.92 0,01860.0186 0,00000.0000 73,173.1 283283 IKIK 11,1611.16 0,0191.0191 0,006330.00633 72,072.0 293293 ILIL 8,04 t 8.04 t 0,0040,004 0,0080,008 75,075.0 269,3269.3 IMIN THE 7,847.84 -- 0,00780.0078 75,075.0 263,8263.8 ININ 8,288.28 0,00410.0041 -- 73,873.8 258,3258.3 1010 S4 07S 4 07 -- 67,367.3 260,0260.0 IPIP 14,9714.97 -- -- 65,765.7 252,9252.9 IQIQ 15,1915.19 0,004050.00405 -- 72,672.6 252,0252.0 IRIR 14,8014,80 0,00790.0079 75,575.5 255,5255.5 ISIS 15,1015,10 0,0040,004 0,00310.0031 77,977.9 256,6256.6 2A2A 17,417.4 0,0000,000 0,0930.093 73,573.5 278278 2B2 B 16,616.6 O,0044O, 0044 0,0880.088 74,774.7 279279 2C2C 16,516.5 0,00850.0085 0,0890,089 74,274.2 - 278- 278 2D2D 17,317.3 0,0000,000 0,000 .0,000. 68-67 +)68-67 +) " 284-299"284-299 2E2E 17,017.0 O,0044O, 0044 0,00160.0016 70,870.8 276276 2F '2F ' ;.15/7 . ; .15 / 7. 0,00440.0044 0,059.0.059. .74,1.74,1 " 280 . ;,:"280.;,: 2G2G 16,516.5 0,00920.0092 .0,0028.0,0028 72,272.2 275'275 ' 2 H2 H 16,516.5 . 0,0092, 0.0092 0,0380,038 73f2 .73 f 2. 287287

+) Auf Grund der raschen Inaktivierung dieses Katalysators werden die Anfangs- bzw.. die Endleistung.en angegeben«+) Due to the rapid inactivation of this catalyst, the initial and / or final performance are given «

+·: ) "EFF" entspricht der Abkürzung für den Wirkungsgrad gemäß der vorhergehenden Definition»+ ·:) "EFF" corresponds to the abbreviation for the efficiency according to the previous definition »

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Die Experimente IB und IC 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 wurde, 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 Alkali" metall 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 definiert» So war der Wirkungsgrad mit der Kombination der Alkalimetalle in dem Experiment IB etwa 2 % höher als der mit dem entsprechenden Katalysator "nur mit Zäsium" erzielte Wirkungsgrad des Experimentes lAe Die weitere Zugabe von Kalium in einer Menge von 0e00158 Masse~% (Beispiel IB) bis zu einem Mengenanteil von 0,0045 Masse~% (Experiment IC) f wobei Ag und Cs im wesentlichen konstant gehalten wurden, ergab eine sogar noch größere Verbesserung des Wirkungsgrades relativ zu IA, es handelte sich dabei um etwa 3,7 %e Der Katalysator gemäß dem Experiment ID enthielt kein Zäsium oder Kalium und ergab einen relativ niedrigen Wirkungsgrad von 68,4 %,. Die Experimente IE, IF-und IG demonstrieren, daß Katalysatoren "nur mit Kalium", die im wesentlichen denselben Mengenanteil an Silber aufwiesen..-., wie die Katalysatoren"'1B Und iC^eine Selektivität ergaben, die nicht höher als 73,3 % lag, wesentlich unter derjenigen, die mit den Katalysatoren IB und IC mit den Gemischen aus Zäsium und Kalium erzielt wurde» Es ist ebenfalls darauf hinzuweisen, daß zusätzlich zu einem höheren Wirkungsgrad die Katalysatoren (IB und IC) gemäß der vorliegenden Erfindung bei niedrigeren Temperaturen arbeiteten als die^Kataly-The experiments IB and IC demonstrate the synergism obtained with silver catalysts containing mixtures of cesium and potassium according to the present invention relative to the catalyst IA "with cesium" containing silver und'Zäsium substantially the same concentration, but no potassium. "As used herein, the term" only with cesium "refers to a catalyst in which the cesium is the only alkali" metal which has been deposited on the carrier. "The terms" potassium only "," only " with lithium "and" only with sodium "are defined accordingly for the catalysts in question» Thus, the efficiency with the combination of the alkali metals in the experiment IB was about 2 % higher than that achieved with the corresponding catalyst "only with cesium" efficiency of the experiment IA e The further addition of potassium in an amount of 0 e 00158 mass% (Example IB) up to a proportion of 0.004 5 mass ~% (Experiment IC) f wherein Ag and Cs were held substantially constant, resulted in an even greater improvement of the efficiency relative to IA, there These were about 3.7% e The catalyst according to the experiment ID contained no Cesium or potassium and gave a relatively low efficiency of 68.4% ,. Experiments IE, IF and IG demonstrate that "potassium only" catalysts having essentially the same amount of silver as the catalysts "1B and iC ^ gave a selectivity no higher than 73, 3% was significantly below that which was with the catalysts IB and IC obtained with the mixtures of cesium and potassium "It is also to be noted that, in addition to a higher efficiency, the catalysts (IB and IC) according to the present invention at lower Temperatures worked as the catalyst.

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satoren (IE, IF und IG) "nur mit Kalium", woraus sich eine höhere Aktivität der Katalysatoren (IB und IC) ergibt· Obwohl der Katalysator "nur mit Zäsium" (IA) bei derselben niedrigen Temperatur arbeitete wie die Katalysatoren IB und IC, lieferte er einen im wesentlichen geringeren Wirkungsgrad«catalysts (IE, IF and IG) "with potassium only", which results in higher activity of the catalysts (IB and IC). · Although the catalyst "only with cesium" (IA) worked at the same low temperature as catalysts IB and IC , he delivered a substantially lower efficiency «

Der Katalysator des Experimentes IH war ein Katalysator "nur mit Zäsium" mit einem Zäsiumgehalt, der fast doppelt so hoch war wie der der Katalysatoren IA1, IB und IC« Die Zugabe von 0,0031 Massel 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 IH was a "cesium only" catalyst with a cesium content almost twice as high as that of catalysts IA 1 , IB, and IC. "Addition of 0.0031 moles of potassium to a catalyst of such composition caused an improvement the efficiency greater than 1 % t as Example 1 can be taken «.

Die Experimente 10 und IK veranschaulichen eine nichtsynergistische Kombination von Zäsium und Kalium, So ergab die Zugabe von Kalium zu dem Katalysator "nur mit Zäsium" 13 mit einem Gehalt an Silber von etwa 11 Masse~% und einer relativ hohen Zäsiumkonzentration von 0,0186 Masse-% einen Katalysator (IK) mit einem geringeren Wirkungsgrad und einer höheren Aiteitstemperatur* Es kann also festgestellt werden, daß die Kombination von Kalium und Zäsium bei dem Experiment IK zu keinem synergistischen Ergebnis führte« Folglich befindet sich ein derartiges Zäsium/ Kalium-Gemisch mit der vorliegenden Erfindung picht in.; Übereinstimmung^ · 'Experiments 10 and IK illustrate a non-synergic combination of cesium and potassium. Thus, the addition of potassium to the cesium-only catalyst 13 resulted in a silver content of about 11 mass% and a relatively high cesium concentration of 0.0186 mass Thus, it can be stated that the combination of potassium and cesium in the experiment IK did not lead to a synergistic result. Accordingly, such a cesium / potassium mixture is present as well of the present invention. Match ^ · '

Die Experimente IL bis 10 demonstrieren den Synergismus der vorliegenden Erfindung für Katalysatoren mit einem . Silberge'haIt von -ungefähr 8' Masse-%* Der Wirkungsgrad des Katalysators IL mit einer synergistischen Kombination vonExperiments IL through 10 demonstrate the synergism of the present invention for catalysts with one. Silver content of about 8 'mass% The efficiency of the catalyst IL with a synergistic combination of

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Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol D/219 762 235Ö § «52- 58 985/18Divisional application from AP B Ol D / 219 762 235Ö § «52- 58 985/18

Zäsium und Kalium war um 1 % höher als bei dem Katalysator IM "nur mit Kalium" und um mehr als 2 % höher als bei dem Katalysator IN "nur mit Zäsium« Der Silberkatalysator 10, der kein Zäsium oder Kalium enthielt, erreichte einen Wirkungsgrad von fast 9 % unter dem des Katalysators IL,Cesium and potassium were 1 % higher than the catalyst "IM only with potassium" and more than 2 % higher than the catalyst "only with cesium" IN. The silver catalyst 10, which contained no cesium or potassium, achieved an efficiency of almost 9 % below that of the catalyst IL,

Die Experimente IP bis IS demonstrieren den Synergismus der vorliegenden Erfindung für Katalysatoren mit einem Silbergehalt von fast 15 Masse~%„ Der Wirkungsgrad des Katalysators IS8 der ein synergistisches Gemisch von Zäsium und Kalium enthielt, war um mehr als 5 % höher als der Wirkungsgrad des Katalysators IQ "nur mit Zäsium", der die betreffende Menge an Zäsium in einem solchen Gemisch enthielt, und um etwa 2,5 % höher als der Wirkungsgrad des Katalysators IR "nur mit Kalium", der die betreffende Menge an Kalium in einem solchen Gemisch enthielt. Der Katalysator IP, der keine Zusatzstoffe enthielt, erreichte einen Wirkungsgrad von etwa 11 % unter dem Wirkungsgrad des Katalysators IS« 'The experiments IP to IS demonstrate the synergism of the present invention for catalysts with a silver content of almost 15 mass%. The efficiency of the catalyst IS 8, which contained a synergistic mixture of cesium and potassium, was more than 5 % higher than the efficiency of the catalyst Catalyst IQ "only with cesium" containing the relevant amount of cesium in such a mixture, and about 2,5 % higher than the efficiency of the catalyst "only potassium" IR, which determines the relevant amount of potassium in such a mixture contained. The catalyst IP, which contained no additives, reached an efficiency of about 11 % below the efficiency of the catalyst IS «'

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, verglichen.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· /O4, verglichen ' mit" dem 73i5~/ö-"Wirkurigsgrad", der bei dem Experiment 2A erreicht wurde* Der Silberkatalysator 2D,, der keine Alkalimetallabscheidung auf der Trägersubstanz aufwies, ist in der Tabelle zu Vergleichszwecken angegeben« · -Experiments 2B and 2C demonstrate the efficiencies achieved with potassium / cesium blends for a catalyst with a silver content of about 17% by weight compared with the "only potassium" experiment of experiment 2A 0 ^ 0044 mass% cesium in Experiment 2B led to an improved efficiency of .74 ', 7 * / O 4 compared to the "73 i 5 ~ / ö" degree of activity "found in Experiment 2A The silver catalyst 2D ,, which had no alkali metal deposition on the carrier, is given in the table for comparison purposes.

31,3*198131.3 * 1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol 0/219 762Divisional application from AP B Ol 0/219 762

- 53 - 58 985/18 - 53 - 58 985/18

Ein Vergleich der Experimente 2E und 2F zeigt'» daß bei einer Vergrößerung der Kaliumkonzentration von 0,0016 Masse-% 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 2Hf daß sich bei einer Vergrößerung der Kaliumkonzentration unter Konstanthaltung der Silber- und Zäsiumkonzentrationen eine l%ige Verbesserung des Wirkungsgrades ergab, J .Ζ ·A comparison of experiments 2E and 2F shows that when the potassium concentration was increased from 0.0016% by mass to 0.069% by mass and the cesium concentration was kept constant, the efficiency was improved by more than 3 % . * A comparison of the experiments also illustrates this 2G and 2H f that an increase in the potassium concentration while keeping the silver and cesium concentrations constant resulted in a 1% improvement in the efficiency, J.

Drei Katalysatoren mit einem Silbergehalt von 7 fiasse-% wurden mit der optimalen Zäsiumkonzentration gemäß der Bestimmung auf Grund des Wirkungsgradmodelles, wie weiter oben beschrieben, hergestelltf erhalten aus einer vorgesehenen Reihe von Experimenten, Die Katalysatoren (Experimente 3A, 3B und 3C) enthielten alle etwa 7 Masse~% Silber und 0,00906 Masse-% Zäsium ohne Kalium. Um die Wirkungsweise des Wirkungsgradmodelles zu demonstrieren, wurden drei weitere Katalysatoren hergestellt (Experimente 3D, 3E und 3F), jeweils mit etwa 7,0 Masse-% Silber, 0,00906 Masse-% Zäsium und 0,004.Masse~% Kalium» Die Differenz in der Leistungsfähigkeit der Zäsium/Kaliurn-Katalysato?* ren relativ zu den Katalysatoren nur mit Zäsium wurde auf Grund des Wirkungsgradmodelles mit etwa 0.6 % Wirkungsgradeinheiten vorausgesagt«. Wie der. Tabelle 3 weiter unten. : ' '· zu entnehmen ist, .wurde die tatsächlich beobachtete · \. Differenz in der Leistungsfähigkeit mit'0,7' % ermittelte was als Widerspiegelung der ,Obereinstimmung 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 wie- bei den Katalysatoren der Experimente 3Dr Three catalysts having a silver content of 7 fiasse-% were prepared with the optimum Zäsiumkonzentration according to the determination on the basis of the efficiency model, as described above, f obtained from a provided set of experiments, the catalysts (Experiments 3A, 3B and 3C) contained all about 7% by mass of silver and 0.00906% by mass of cesium without potassium. To demonstrate the mode of action of the efficiency model, three additional catalysts were prepared (Experiments 3D, 3E, and 3F), each containing approximately 7.0% by mass of silver, 0.00906% by mass of cesium, and 0.004% by mass of potassium the efficiency of the cesium / potassium catalysts relative to the cesium-only catalysts was predicted to be approximately 0.6 % efficiency units due to the efficiency model. " Again. Table 3 below. : '' · Can be seen, the actually observed · \. Difference in efficiency with '0,7' % was found to be a reflection of the agreement with the prediction from the efficiency model »The experiment 3G. provides the efficiency of a catalyst "only with potassium" with a silver and potassium content of the same concentration as in the catalysts of experiments 3D r

31,3.198131,3.1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol 0/219 762 58 985/18Divisional application from AP B Ol 0/219 762 58 985/18

3Ε und 3F« So wird der mit der Zäsium/Kalium-Kombination erreichte Synergismus demonstriert«3Ε and 3F «How to demonstrate the synergism achieved with the cesium / potassium combination«

Tabelle 3: ErgebnisseTable 3: Results

Experimentexperiment

Wirkungsgrad in % Efficiency in %

Temperatur in CTemperature in C

Katalysatoren nur mit Zäsium: 7,0 Masse-% SilberCatalysts only with cesium: 7.0% by mass of silver

0,00905 Masse-% Zäsium0.00905 mass% cesium

3A3A 75,475.4 263,9263.9 3B3B 75,775.7 261,4261.4 3C3C 75,475.4 266,1266.1

Durchschnitt 75,5 «-. 0,17 *)Average 75.5 "-. 0.17 *)

Katalysatoren Zäsium plus Kalium: 7,0 Masse~% SilberCatalysts Cesium plus potassium: 7.0% by mass of silver

O,00906 Masse-% Zäsium 0,004 Masse->o KaliumO, 00906 mass% cesium 0.004 mass-> o potassium

3D 3E F3D 3E F

76,0 76ffl 76 14 Durchschnitt 76^276.0 76 ff 76 1 4 Average 76 ^ 2

271,4 271,5 270,9271.4 271.5 270.9

i 0,21 +)i 0.21 +)

Katalysator nur mit Kalium: 7,0 Masse-% Silber ... . . 0,0040 Masse-% KaliumCatalyst only with potassium: 7.0% by mass of silver .... , 0.0040% by mass of potassium

+) Diese Werte entsprechen den Standardabweichungen+) These values correspond to the standard deviations

31.3.198103/31/1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol 3/219 762 - 55 - 58 985/18Divisional application from AP B Ol 3/219 762 - 55 - 58 985/18

Tabelle 4 weiter unten veranschaulicht den mit einer Kombination von Zäsium und Lithium (Experiment 4C) 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 :riit 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 4C) 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 an efficiency about 10 % higher than that of Catalyst 4B with only lithium and about 3.5 % higher than that of Catalyst 4A with only cesium,

Das Experiment 4D demonstriert, daß bei einer Vergrößerung der Lithiumkonzentration des Katalysators 4C um etwa das 1Ofache 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-/o 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 4E) inaktiv war, d* h», bei jener Zäsiumkonzentration wurde kein Ethylenoxid ge-Wonnen, 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 4F nur mit Lithium (entsprechend der Lithiumkonzentrairion des Experimentes. 4E)- ε,άη relativ niedriger VVirkungsgrad von 65,4 %>'zu verzeichnen« So wird der bei dem Katäly~ sator 4E erzielte Synergismus durch den scharfen Gegensatz seines Wirkungsgrades relativ zu den schlechten Ergebnissen, die mit den Katalysatoren 4F und 4G erreicht wurden, unterstricheneExperiment 4D demonstrates that when the lithium concentration of catalyst 4C was increased by about 10 times, the resulting efficiency was reduced by more than 3 % . However, comparison of catalysts 4D and 4E shows that the efficiency achieved with catalyst 4D is It is to be noted at this point that the catalyst of experiment 4G was inactive only with cesium (corresponding to the cesium concentration of experiment 4E), i.e., the cesium concentration was increased from 0.0053 mass / o to 0.0300 mass% However, the combination of this concentration of cesium with 0.0300 mass% of lithium gave a very active catalyst (4E) # Similarly, in the catalyst, 4F was only lithium (corresponding to the lithium concentration of the experiment 4E) - ε, άη relatively low efficiency of 65.4 %>' This is how it is observed in the catalytic converter 4E achieved synergism due to the sharp contrast of its efficiency relative to the poor results achieved with catalysts 4F and 4G

~ 56 -·~ 56 - ·

31,3*198131.3 * 1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP 3 Ol 0/219 762 58 985/18Divisional application from AP 3 Ol 0/219 762 58 985/18

Tabelle 4: ErgebnisseTable 4: Results

Katalysatoren mit synergistischen Kombinationen von Silber, Zäsium und LithiumCatalysts with synergistic combinations of silver, cesium and lithium

Experi- Masse-% Masse-% Masse~% Wirkungs- Temgeratur ment Silber Zäsium Lithium grad in % in CExperimental mass% mass% mass%% Temgerature silver cesium Lithium degree in % in C

4A4A 12,812.8 0,00520.0052 0,00000.0000 72,672.6 257257 4B4B 13,113.1 0,0000,000 0,00300.0030 65,965.9 267267 4C4C 12,812.8 0,00520.0052 0,00300.0030 76,076.0 257257 4D4D 13,113.1 0,00530.0053 0,03020.0302 72,872.8 258258 4E4E 13,013.0 0,03000.0300 0,03000.0300 78,678.6 258258 4F4F 1313 0,0000,000 0,03000.0300 65,465.4 268268 4G4G 13,013.0 0,03000.0300 0,0000,000 inaktiv +)inactive +) --

+ ) 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 Synergismuss, So weist der Katalysator 5C einen um 6 % größeren Wirkungsgrad auf als bei dem Katalysator 5A nur mit Zäsium und einen um 7r2 % größeren Wirkungsgrad als bei dem Katalysator 5B nur mit Natrium* Das Experiment 5D zeigt, daß die Vergrößerung der Natriumkon.zentration um das ,löfache relativ, zu der Konzentration in dem Katalysator 5C ...; den Einfluß einer Erniedrigung des Katalysätonvirkungsgrades 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 than the catalyst 5A * the experiment 5D shows only with cesium and a larger by 7 r 2% efficiency than the catalyst 5B only sodium that the enlargement of the Natriumkon.zentration to that löfache relative to the concentration in the catalyst 5C ...; has the effect of lowering the catalytic converter efficiency «-

31.3*198131.3 * 1981

Ausscheidungsanmoldung aus AP B 01 D/219 752Ausscheidungsanmoldung from AP B 01 D / 219 752

- 57'- 58 985/18 Tabelle 5: Ergebnisse- 57'- 58 985/18 Table 5: Results

Katalysatoren mit synergistischen Kombinationen von Silbert Zäsium und NatriumCatalysts with synergistic combinations of silver t cesium and sodium

Experi- Masse-% Masse-% Masee-% Wirkungs- Temperatur ment Silber Zäsium Natrium grad in % in CExperimental mass% mass% Masee- ment% Wirkungs- temperature silver Cesium sodium degree in% in C

5A5A 12,812.8 0,0050.005 • 0,000• 0.000 72,572.5 257257 5B5B 13,013.0 0,0000,000 0,0100,010 71,471.4 259259 5C5C 13,013.0 O, 005O, 005 0,0100,010 78,678.6 251251 5D5D 12 ,412, 4 0,0050.005 0,1000,100 77,677.6 263263

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 60 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 60 indicates that at least a portion of the alkali metal salts utilized in the catalyst preparation processes were in the form of the chlorides. The efficiency achieved with the synergistic combination of Experiment 6A was approximately 1.2 % higher than the efficiency of the corresponding 6C catalyst with only cesium and approximately 9 % greater than the efficiency of the corresponding catalyst of Experiment 6B with the combination of potassium, sodium and lithium *.

31*3,198131 * 3.1981

Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol D/219 762 - 58 - 58 985/18Divisional application from AP B Ol D / 219 762 - 58 - 58 985/18

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- Tempe-Ex- Mass- Mass «Mass- Mass- Mass- Mass- We- Tempe-

pe- % % .% % % % kungs- rat^rp%% . %%%% kratrat ^ r

ri~ Silber Zäsium Kalium Na- Li- ChIo- grad in Cri ~ silver cesium potassium Na- Li chi-grade in C

ment trium thium rid in % ment trium thium chloride in %

6A 13,1 0,0132 0,001 0,002 0,006 0,0137 78,4 +) 262 6B 13,0 0,000 0,001 0,002 0,006 0,0137 69,4 267 6C 13,1 0,0132 0,000 0,000 0,000 0,0035 77,2 2656A 13.1 0.0132 0.001 0.002 0.006 0.0137 78.4 +) 262 6B 13.0 0.000 0.001 0.002 0.006 0.0137 69.4 267 6C 13.1 0.0132 0.000 0.000 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. Dor 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 lös~ li.chmachenden 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. Dor defined synergism can be obtained with combinations of cesium with other alkali metals is, for example, not to a particular type or a particular chemical composition of the catalyst carrier, a special order of deposition of the silver and the alkali metal or to a specific class of solvents or solvents used in the manufacturing process are limited «

Claims (2)

31.3.1981 Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol D/219 762 Q ζ Π 1 - 59 - 58 985/18 . E r fi η d υ η Cj-Sa η sp ru ch31.3.1981 Exemption application from AP B Ol D / 219 762 Q ζ Π 1 - 59 - 58 985/18. E r fi η d υ η Cj-Sa η sp ru ch 1. Verfahren zur Herstellung von Ethylenoxid, wobei Ethylen und Sauerstoff in der Dampfphase bei einer Temperatur von ungefähr 200 0C bis 300 0C miteinander reagieren* unter Anwesenheit eines Trägerkatalysators aus Silber zur Bildung von Ethylenoxid unter Verwendung eines Trägerkatalysators aus Silber, der aus einer Kombination aus (a) Zäsium und (b) mindestens einem anderen Alkalimetall besteht, das aus der aus Lithium, Natrium, Kalium und Rubidium bestehenden Gruppe ausgesucht wird, gekennzeichnet dadurch, daß in der Kombination (a) und (b) Mengen auftreten, die der darin enthaltenen Silbermenge entspricht und ausreichend ist, die Effektivität der Ethylenoxidherstellung auf einen Wert zu steigern, der größer ist als die Effektivität, die unter allgemeinen Bedingungen mit entsprechenden Katalysatoren erreicht wird, wobei die gleichen wie oben erwähnten Katalysatoren verwendet werden, ausgenommen, daß sie nicht sowohl (a) als auch (b) enthalten, sondern eines davon enthalten, entweder den entsprechenden Betrag an (a) oder den entsprechenden Betrag an (b)«A process for producing ethylene oxide, wherein ethylene and oxygen in the vapor phase at a temperature of about 200 0 C to 300 0 C with each other * in the presence of a supported catalyst made of silver to form ethylene oxide using a supported catalyst of silver, which consists of a Combination of (a) cesium and (b) at least one other alkali metal selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium and rubidium, characterized in that in combination (a) and (b) there are amounts of the amount of silver contained therein is sufficient and sufficient to increase the effectiveness of the production of ethylene oxide to a value greater than the effectiveness achieved under general conditions with corresponding catalysts, using the same catalysts mentioned above, except that they not both (a) and (b) contain, but one of them either the corresponding amount (a) or the corresponding amount (b) .2e Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der.2 e Method according to item 1, characterized in that the ' Katalysator Silber in einer Menge von ungefähr 2 bis ; 20 Gewichtsprozenten enthält« ·' · ._ " . ' , 'Catalyst silver in an amount of about 2 to; 20% by weight contains «· '· ._".', 3* Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch., daß der Katalysator Silber in einer Menge von ungefähr 5 bis 15 Gewichtsprozenten enthält,3 * Method according to item 1, characterized in that the catalyst contains silver in an amount of about 5 to 15% by weight, 31.3.198103/31/1981 Ausscheidungsanmeldung aus AP B Ol 3/219 762 ~ 60 - 58 985/18Divisional application from AP B Ol 3/219 762 ~ 60 - 58 985/18 4« Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Alkalimetall Natrium ist*4 «Method according to item 1, characterized in that the alkali metal is sodium * 5« Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Alkalimetall Lithium ist,5 «method according to item 1, characterized in that the alkali metal is lithium, 6* Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Alkalimetall Kalium ist» --· ,6 * Process according to item 1, characterized in that the alkali metal is potassium »- ·, 7« Verfahren nach Punkt I1 gekennzeichnet dadurch, daß das Alkalimetall Rubidium ist*7 «method according to item I 1, characterized in that the alkali metal is rubidium * 8« Verfahren nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß Zäsium und Kalium mit einem Gewichtsverhältnis von ungefähr 100 zu 1 bis 1 zu 100 vertreten sind*8 «Method according to item 6, characterized in that cesium and potassium are present in a weight ratio of approximately 100: 1 to 1: 100 * 9p Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Trägerkatalysator alpha-Aluminium beinhaltet« 9p method according to item 1, characterized in that the supported catalyst contains alpha-aluminum « 0« Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberfläche des Trägerkatalysators weniger als ungefähr0 «method according to item 1, characterized in that the surface of the supported catalyst less than about 2
1 m pro Gramm beträgt»
2
1 m per gram »
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