DE102008044890A1 - Catalyst for the catalytic gas-phase oxidation of aromatic hydrocarbons to aldehydes, carboxylic acids and / or carboxylic anhydrides, in particular to phthalic anhydride, and to processes for the preparation of such a catalyst - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Katalysator für die katalytische Gasphasenoxidation von aromatischen Kohlenwasserstoffen zu Aldehyden, Carbonsäuren und/oder Carbonsäureanhydriden, insbesondere zu Phthalsäureanhydrid, wobei die aktive Masse Vanadiumoxid, bevorzugt Vanadiumpentoxid, Titandioxid, bevorzugt in der Anatas-Modifikation, und mindestens ein Mischelementoxid des Silbers mit definierten Elementen, bevorzugt Vanadium und/oder Molybdän und/oder Wolfram und/oder Niob und/oder Antimon, und/oder ein Mischelementoxid des Vanadiums mit definierten Elementen, bevorzugt Wismut und/oder Molybdän und/oder Wolfram und/oder Antimon und/oder Niob, aufweist, und wobei bei der Herstellung des Katalysators, insbesondere bei der Herstellung einer Katalysatorsuspension oder eines für die Beschichtung eines Trägers benötigten Pulvergemisches, mindestens ein Mischelementoxid des Silbers und/oder des Vanadiums und/oder mindestens eine Vorläuferverbindung, insbesondere mindestens eine mehrkernige Vorläuferverbindung, mindestens eines Mischelementoxides des Silbers und/oder des Vanadiums als Rohstoffquelle eingesetzt ist.The invention relates to a catalyst for the catalytic gas-phase oxidation of aromatic hydrocarbons to aldehydes, carboxylic acids and / or carboxylic anhydrides, in particular to phthalic anhydride, wherein the active composition vanadium oxide, preferably vanadium pentoxide, titanium dioxide, preferably in the anatase modification, and at least one Mischelementoxid of the silver defined elements, preferably vanadium and / or molybdenum and / or tungsten and / or niobium and / or antimony, and / or a mixed element oxide of vanadium with defined elements, preferably bismuth and / or molybdenum and / or tungsten and / or antimony and / or Niobium, and wherein in the preparation of the catalyst, in particular in the preparation of a catalyst suspension or a powder mixture required for the coating of a carrier, at least one Mischelementoxid of silver and / or vanadium and / or at least one precursor compound, in particular at least one mehrkerni ge precursor compound, at least one Mischelementoxides of silver and / or vanadium is used as a source of raw material.
Description
Die katalytische Gasphasenoxidation von aromatischen Kohlenwasserstoffen wie Benzol, Xylol, Naphthalin, Toluol oder Durol in Festbettreaktoren, vorzugsweise Rohrbündelreaktoren, ist seit langem bekannt und in der Literatur vielfach beschrieben. Auf diesem Wege werden beispielsweise Benzoesäure, Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure, Terephthalsäure und Pyromellithsäureanhydrid hergestellt.The catalytic gas phase oxidation of aromatic hydrocarbons such as benzene, xylene, naphthalene, toluene or durene in fixed bed reactors, preferably tube bundle reactors, has long been known and described many times in the literature. Become this way for example, benzoic acid, maleic anhydride, Phthalic anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid and pyromellitic anhydride.
Dazu wird im Allgemeinen ein Gemisch aus einem molekularen Sauerstoff enthaltenden Gas, beispielsweise Luft, und dem zu oxidierenden Kohlenwasserstoff, beispielsweise o-Xylol oder Naphthalin, durch eine Vielzahl von in einem Reaktor angeordneten Rohren geleitet, in denen sich eine Schüttung aus mindestens einem Katalysator befindet.To is generally a mixture of a molecular oxygen containing gas, for example air, and the hydrocarbon to be oxidized, for example, o-xylene or naphthalene, by a variety of passed in a reactor arranged tubes in which a Bed of at least one catalyst is located.
Zur Temperaturregelung bzw. zur Abführung der bei der exothermen Reaktion entstehenden Wärmemenge sind die mit Katalysator befüllten Rohre von einem Wärmeträgermedium, beispielsweise einer Salzschmelze, umgeben.to Temperature control or for the discharge of the exothermic Reaction resulting amount of heat are those with catalyst filled pipes from a heat transfer medium, for example, a molten salt, surrounded.
Trotz einer solchen Temperaturregelung kann es in der Katalysatorschüttung zur Ausbildung von lokalen Temperaturmaxima („Hot Spots”) kommen, die zu unerwünschten Effekten, wie der Totaloxidation des Ausgangsmaterials oder der Bildung schwer abtrennbarer Nebenprodukte bis hin zu einem limitierten Durchsatz an Ausgangsmaterial führen können.In spite of Such a temperature control may be in the catalyst bed for the formation of local temperature maxima ("hot spots") that lead to undesirable effects, such as total oxidation the starting material or the formation of difficult to separate by-products leading to a limited throughput of starting material can.
Zur Vermeidung derartiger Hot Spots ist man in der Praxis dazu übergegangen, Katalysatoren mit unterschiedlicher Aktivität und chemischer Zusammensetzung schichtweise in Lagen übereinander in den Reaktionsrohren anzuordnen, wobei nach dem Stand der Technik in der Regel der Katalysator im Bereich des größten Temperaturmaximums die niedrigste Aktivität aufweist und die in Richtung Gasaustritt folgenden Katalysatorlagen eine erhöhte Aktivität aufweisen.to Avoiding such hot spots has been done in practice, Catalysts with different activity and chemical Layer by layer in layers one above the other in the Reaction tubes to be arranged, according to the prior art in usually the catalyst in the range of the largest Temperature maximum has the lowest activity and the following in the direction of gas outlet catalyst layers increased Have activity.
Hierbei haben sich sogenannte Schalenkatalysatoren bewährt, die im allgemeinen aus einem inerten, nicht porösen Trägermaterial bestehen, auf das wenigstens eine dünne Schicht der katalytisch aktiven Masse schalenförmig aufgetragen ist.in this connection so-called coated catalysts have proven that generally from an inert, non-porous carrier material exist on the at least one thin layer of the catalytic active mass is applied cup-shaped.
Für die katalytischen Eigenschaften der betreffenden Katalysatoren spielt die Zusammensetzung der katalytisch aktiven Masse eine entscheidende Rolle.For the catalytic properties of the catalysts in question plays the composition of the catalytically active material is a crucial Role.
Für die Herstellung von Phthalsäureanhydrid aus o-Xylol und/oder Naphthalin durch Oxidation in der Gasphase mit molekularem Sauerstoff enthaltenden Gasen an einem Festbettkatalysator wurden in der Vergangenheit eine Vielzahl von Katalysatoren vorgeschlagen.For the preparation of phthalic anhydride from o-xylene and / or Naphthalene by oxidation in the gas phase with molecular oxygen containing gases on a fixed bed catalyst have been used in the past proposed a variety of catalysts.
Nach dem Stand der Technik enthalten praktisch alle industriell verwendeten Phthalsäureanhydrid-Katalysatoren in ihrer katalytisch aktiven Masse die Verbindungen Titandioxid in der Anatas-Modifikation und Vanadiumpentoxid sowie weitere Komponenten bzw. Promotoren in meist geringen Mengen zur Verbesserung der Aktivität, des Umsatzes, der Ausbeute, der Selektivität und der Langzeitstabiltät der betreffenden Katalysatoren.To The prior art contains virtually all industrially used Phthalic anhydride catalysts in their catalytic active compound the compounds titanium dioxide in the anatase modification and vanadium pentoxide and other components or promoters in usually small amounts to improve the activity of the Sales, yield, selectivity and Langzeitstabiltät the catalysts in question.
Solche Zusatzstoffe sind z. B. Cäsium, Antimon, Phosphor, Bor, Molybdän, Wolfram, Zinn, Wismut, Silber, Niob, Eisen, Kalium, Rubidium, Chrom und Calcium.Such Additives are z. Cesium, antimony, phosphorus, boron, Molybdenum, tungsten, tin, bismuth, silver, niobium, iron, potassium, Rubidium, chromium and calcium.
Es besteht somit das Bestreben durch eine gezielte Dotierung mit verschiedenen Stoffen die Leistungsfähigkeit und Stabilität der PSA-Katalysatoren weiter zu steigern. Dies bedeutet, dass im Laufe der Zeit immer kompliziertere Katalysatorrezepturen und Kombinationen von verschiedenen Katalysatoren zur Lösung dieser Probleme entwickelt werden.It Thus, there is an effort through a targeted doping with different Substances performance and stability the PSA catalysts continue to increase. This means that in the Over time, more and more complicated catalyst formulations and combinations of different catalysts for solving these problems be developed.
Zunehmend werden auch sogenannte „mehrlagige” Katalysatoren verwendet, die sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Zusammensetzung der aktiven Masse hinsichtlich Aktivität und Selektivität unterscheiden. Hierbei werden in der Katalysatorschüttung mehrere, verschiedene Katalysatoren nacheinander in Lagen angeordnet, um je nach Lage im Katalysatorbett verschiedene Aufgaben wahrzunehmen. Dabei geht es im Wesentlichen um die Anforderung, die exotherme Reaktion bei hohen Durchsätzen an Ausgangsstoff, bei gleichzeitig hoher Selektivität und Stabilität des Katalysators, sicher zu beherrschen.Increasingly are also called "multilayer" catalysts used, due to their different composition the active mass in terms of activity and selectivity differ. In this case, in the catalyst bed several different catalysts arranged one after the other in layers, to perform various tasks depending on the location in the catalyst bed. It is essentially about the requirement, the exothermic Reaction at high throughputs of starting material, at the same time high selectivity and stability of the catalyst, sure to dominate.
Die
Silber-Vanadiumoxid-Verbindungen mit einem atomaren Verhältnis Ag:V < 1 sind als Silberbronzen bekannt. Die Verwendung von Silber-Vanadiumbronzen als Oxidationskatalysator ist in der Literatur allgemein bekannt.Silver vanadium oxide compounds with an atomic ratio Ag: V <1 are known as silver bronzes. The use of silver vanadium bronzes as oxidation catalyst is well known in the literature.
In
Die oben beschriebenen, im Stand der Technik bekannten Katalysatoren mit unterschiedlichster Zusammensetzung der aktiven Masse erreichen entweder nicht zufrieden stellende Selektivitäten, Ausbeuten oder Aktivitäten oder weisen eine zu geringe Standzeit auf oder aber deren industrielle Herstellung ist mit einem enormen Aufwand bzw. Kosten verbunden.The described above, known in the art catalysts reach with different composition of the active mass either unsatisfactory selectivities, yields or Activities or have too little life on or but their industrial production is at a tremendous expense or costs associated.
Es besteht daher ein kontinuierlicher Bedarf an Katalysatoren mit weiter verbesserter Selektivität und Ausbeute bei gleichzeitig hohem Rohstoffdurchsatz und langer Standzeit, welche industriell in einem akzeptablen Kosten-Nutzen-Verhältnis hergestellt werden können.It There is therefore a continuing need for catalysts with further improved selectivity and yield at the same time high raw material throughput and long service life, which industrial produced in an acceptable cost-benefit ratio can be.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Katalysator für die Gasphasenoxidation von aromatischen Kohlenwasserstoffen zu Aldehyden, Carbonsäuren und/oder Carbonsäureanhydriden, insbesondere zu Phthalsäureanhydrid zu entwickeln, der bei hohem Rohstoffdurchsatz eine verbesserte Selektivität bei gleichzeitig langer Standzeit ergibt. Weiter soll der technische und wirtschaftliche Aufwand für die großtechnische Herstellung des Katalysators so gering wie möglich gehalten werden.Of the The present invention is therefore based on the object, an improved Catalyst for the gas phase oxidation of aromatic Hydrocarbons to aldehydes, carboxylic acids and / or Carboxylic anhydrides, especially to phthalic anhydride to develop with improved raw material throughput Selectivity combined with a long service life results. Next is the technical and economic effort for the large-scale production of the catalyst so low be held as possible.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche, deren Offenbarungsgehalt ausdrücklich mit in diese Beschreibung aufgenommen ist.These The object is achieved with the features of claim 1. Preferred embodiments are subject of the subclaims, their disclosure content expressly included in this description is included.
Gemäß Anspruch 1 ist ein Katalysator für die katalytische Gasphasenoxidation von aromatischen Kohlenwasserstoffen zu Aldehyden, Carbonsäuren und/oder Carbonsäureanhydriden, insbesondere zu Phthalsäureanhydrid, beansprucht, bei dem die aktive Masse Vanadiumoxid, bevorzugt Vanadiumpentoxid, Titandioxid, bevorzugt in der Anatas-Modifikation, und mindestens ein Mischelementoxid des Silbers mit definierten Elementen, bevorzugt Vanadium und/oder Molybdän und/oder Wolfram und/oder Niob und/oder Antimon, und/oder ein Mischelementoxid des Vanadiums mit definierten Elementen, bevorzugt Wismut und/oder Molybdän und/oder Wolfram und/oder Antimon und/oder Niob, aufweist. Bei der Herstellung des Katalysators, insbesondere bei der Herstellung einer Katalysatorsuspension oder eines für die Beschichtung eines Trägers benötigten Pulvergemisches, ist mindestens ein Mischelementoxid des Silbers und/oder des Vanadiums und/oder mindestens eine Vorläuferverbindung, insbesondere mindestens eine mehrkernige Vorläuferverbindung, mindestens eines Mischelementoxides des Silbers und/oder des Vanadiums als Rohstoffquelle eingesetzt.According to claim 1 is a catalytic gas phase oxidation catalyst from aromatic hydrocarbons to aldehydes, carboxylic acids and / or carboxylic acid anhydrides, especially to phthalic anhydride, in which the active composition is vanadium oxide, preferably vanadium pentoxide, Titanium dioxide, preferably in the anatase modification, and at least a mixed element oxide of silver with defined elements is preferred Vanadium and / or molybdenum and / or tungsten and / or niobium and / or antimony, and / or a mixed element oxide of vanadium with defined elements, preferably bismuth and / or molybdenum and / or tungsten and / or antimony and / or niobium. In the Production of the catalyst, in particular in the production of a Catalyst suspension or one for the coating of a Carrier needed powder mixture is at least a mixed element oxide of silver and / or vanadium and / or at least one precursor compound, in particular at least a polynuclear precursor compound, at least one Mixed element oxides of silver and / or vanadium as a source of raw material used.
Es wurde überraschend gefunden dass die Verwendung von Mischelementoxiden, bevorzugt von Mischmetalloxiden, des Silbers mit z. B. Vanadium, Molybdän, Wolfram, Niob und/oder Antimon, und/oder die Verwendung von Mischelementoxiden, bevorzugt von Mischmetalloxiden, des Vanadiums mit z. B. Wismut, Molybdän, Wolfram, Niob und/oder Antimon, oder deren Vorläuferverbindungen als Rohstoffquelle bei Herstellung der Katalysatorsuspension oder bei der Herstellung eines für den Beschichtungsprozess verwendeten Pulvergemisches und/oder als Bestandteil der aktiven Masse der Katalysatoren neben den Komponenten Titandioxid und Vanadiumoxid eine deutliche Steigerung der Selektivität nach sich zieht.It it was surprisingly found that the use of mixed element oxides, preferably of mixed metal oxides, of silver with z. Vanadium, Molybdenum, tungsten, niobium and / or antimony, and / or the use of mixed element oxides, preferably of mixed metal oxides, of vanadium with z. Bismuth, molybdenum, tungsten, niobium and / or antimony, or their precursor compounds as a source of raw material Preparation of the catalyst suspension or in the preparation of a powder mixture used for the coating process and / or as part of the active material of the catalysts in addition the components titanium dioxide and vanadium oxide a significant increase the selectivity.
Die Ursache hierfür ist nicht eindeutig geklärt, jedoch liegt die Vermutung nahe, dass die Interaktion des Silbers mit den anderen katalytisch aktiven Bestandteilen wie etwa der Titandioxid/Vanadiumoxid-Monolager wesentlich wirkungsvoller ist und deshalb die eigentliche Promotorwirkung des Silbers (die Unterdrückung der Totaloxidation vom organischen Rohstoff zu Kohlenoxiden) besser zum Tragen kommt.The The reason for this is not clear, however suggests that the interaction of silver with the other catalytically active ingredients such as the titanium dioxide / vanadium oxide monolayer is much more effective and therefore the actual promoter effect of silver (suppression of total oxidation of organic Raw material to carbon oxides) comes to fruition.
In der Technik ist die Verwendung von Silber als Bestandteil der aktiven Masse vielfach beschrieben. Hierbei wurden als Rohstoffquelle des Silbers zur Herstellung der Katalysatorsuspension neben Silberoxid auch entsprechende Salze wie Silbernitrat, Silbersulfat, Silberhalogenide, Silbersulfid, Silberphosphat, Silbersalze von organischen Säuren, Silberhydroxid, Ammoniumsalze des Silbers und Aminkomplexe des Silbers eingesetzt. Die meisten dieser Rohstoffquellen werden beim Aufheizen des Katalysators im Reaktor einkerniges in Silberoxid umgewandelt und liegen somit in der aktiven Masse als Silberoxid vor, während z. B. Silberphosphate und Silberhalogenide unverändert in der aktiven Masse vorliegen und bei der thermischen Behandlung nicht in Silberoxid umgewandelt werden.In The technique is the use of silver as part of the active Mass often described. Here were as raw material source of the Silver for the preparation of the catalyst suspension in addition to silver oxide also corresponding salts such as silver nitrate, silver sulfate, silver halides, Silver sulfide, silver phosphate, silver salts of organic acids, Silver hydroxide, ammonium salts of silver and amine complexes of silver used. Most of these sources of raw materials are used when heating the catalyst mononuclear converted into silver oxide in the reactor and thus lie in the active mass as silver oxide before, while z. B. Silver phosphates and silver halides unchanged in the active mass and not in the thermal treatment be converted into silver oxide.
Ein wesentlicher Aspekt der erfindungsgemäßen Katalysatoren ist, dass herkömmliche Katalysatoren die mindestens Titandioxid und Vanadiumoxid in der aktiven Masse enthalten, als zusätzliche Dotierstoffe Mischelementoxide des Silbers mit Vanadium und/oder anderen definierten Elementen und/oder Mischelementoxide des Vanadiums mit anderen definierten Elementen enthalten, wobei bereits mindestens ein Mischelementoxid des Silbers und/oder des Vanadiums und/oder eine entsprechende Vorläuferverbindung wenigstens einer dieser Mischelementverbindungen bei der Herstellung der Katalysatorsuspension oder bei der Herstellung eines für die Beschichtung des Trägers verwendeten Pulvergemisches zugesetzt wird.An essential aspect of the catalysts according to the invention is that conventional catalysts containing at least titanium dioxide and vanadium oxide in the active composition, as additional dopants mixing element oxides of silver with vanadium and / or other defined elements and / or Mischele containing at least one Mischelementoxid of silver and / or vanadium and / or a corresponding precursor compound of at least one of these mixing element compounds in the preparation of the catalyst suspension or in the preparation of a powder mixture used for the coating of the carrier ,
Die Erfindung betrifft außerdem ausdrücklich auch ein Verfahren zur Herstellung der eben beschriebenen erfindungsgemäßen Katalysatoren, bei dem man eine Katalysatorsuspension oder eine Mischung der verschiedenen Komponenten herstellt, die mindestens Titandioxid in der Anatas-Modifikation und eine Vanadiumverbindung und mindestens ein Mischelementoxid des Silbers und/oder des Vanadiums mit definierten Elementen oder eine entsprechende Vorläuferverbindung wenigstens eines dieser Mischelementoxide als Rohstoffquelle enthält.The The invention also expressly relates a method for producing the invention just described Catalysts in which a catalyst suspension or a Mixture of different components that produces at least Titanium dioxide in the anatase modification and a vanadium compound and at least one mixed element oxide of silver and / or vanadium with defined elements or a corresponding precursor compound contains at least one of these mixed element oxides as a source of raw material.
Alle Komponenten werden vorteilhaft im wässrigen Medium miteinander vermengt und anschließend durch ein Sprühverfahren (bevorzugt Wirbelbett- oder Trommelverfahren) auf einen keramischen Träger aufgebracht. Die Mischelementoxidphase des Silbers und/oder des Vanadiums oder deren Mischelementoxid-Vorläuferverbindungen werden hierbei vorteilhaft direkt der Katalysatorsuspension mit den Hauptbestandteilen Titandioxid und Vanadiumoxid sowie weiteren Promotoren zugesetzt und liegen im Allgemeinen nicht als räumlich getrennte Phasen zu einer Phase bestehend aus Titandioxid und Vanadiumoxid vor. Somit bilden alle Bestandteile der Katalysatorsuspension eine einheitliche Phase, die neben den Komponenten Titandioxid und Vanadiumoxid auch die betreffenden Mischelementoxide und gegebenenfalls weitere Komponenten enthält.All Components are advantageous in aqueous medium with each other mixed and then by a spray process (preferably fluidized bed or drum method) on a ceramic Carrier applied. The mixed element oxide phase of silver and / or vanadium or their mixed element oxide precursor compounds are advantageous here directly with the catalyst suspension the main constituents titanium dioxide and vanadium oxide and others Promoters added and are generally not spatially separate phases to a phase consisting of titanium dioxide and vanadium oxide in front. Thus, all components of the catalyst suspension form one uniform phase, in addition to the components titanium dioxide and vanadium oxide also the relevant mixed element oxides and optionally further Contains components.
Es sind aber auch Systeme denkbar, bei der nacheinander verschiedene Schichten mit verschiedener chemischer Zusammensetzung auf den inerten Träger aufgebracht werden und wobei mindestens eine Schicht wenigstens ein Mischelementoxid des Silbers und/oder des Vanadiums mit definierten Elementen enthält. Hierbei können die einzelnen Coating-Schichten eines erfindungsgemäßen Katalysators auch aus einer Kombination von erfindungsgemäßen und nicht erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bestehen.It But systems are also conceivable in which successively different Layers of different chemical composition on the inert Carrier be applied and wherein at least one layer at least one mixed element oxide of silver and / or vanadium Contains with defined elements. Here you can the individual coating layers of an inventive Catalyst also from a combination of inventive and non-inventive compositions consist.
Ebenso können die betreffenden Mischelementoxide auch allein oder in Kombination mit anderen Verbindungen in einer oder mehreren Coating-Schicht(en) verwendet werden, die kein Titandioxid und/oder Vanadiumoxid in der Aktiven Masse enthalten.As well The relevant elemental oxides can also be used alone or in combination with other compounds in one or more coating layers which are not containing titanium dioxide and / or vanadium oxide containing the active mass.
Erfindungsgemäß lassen sich somit Katalysatoren bzw. Vorstufen zur Erzeugung und Herstellung von Katalysatoren für die Gasphasenpartialoxidation von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einem molaren Sauerstoff enthaltenden Gas realisieren, die aus einem inerten, nicht porösen Trägermaterial und einer oder mehrerer darauf schalenförmig aufgebrachten Schicht(en) aufgebaut sind, wobei mindestens eine dieser Schichten 0,01 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht dieser Schichten, eines oder mehrere der vorstehend erwähnten Mischelementoxide oder deren Vorläuferverbindungen enthalten.According to the invention thus catalysts or precursors for the production and production of catalysts for the gas phase partial oxidation of aromatic hydrocarbons containing a molar oxygen Realize gas from an inert, non-porous carrier material and one or more shell-like applied thereto Layer (s) are constructed, wherein at least one of these layers 0.01 to 15% by weight, based on the total weight of these layers, one or more of the above-mentioned mixed element oxides or their precursor compounds.
Außerdem wird eine konkrete Verfahrensführung zur Herstellung von Carbonsäuren und oder Carbonsäureanhydriden durch die partielle Oxidation von aromatischen Kohlenwasserstoffen in der Gasphase mit einem molekularen Sauerstoff enthaltenden Gas bei erhöhter Temperatur an einem Katalysator, dessen aktive Masse auf einem inerten Trägermaterial schalenförmig aufgebracht ist, beansprucht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man einen Schalenkatalysator, dessen katalytisch aktive Masse, bezogen auf ihr Gesamtgewicht, 0,01 bis 15 Gew.-% eines Mischelementoxids des Silbers mit Vanadium und/oder eines Mischelementoxids des Silbers mit anderen definierten Elementen und/oder 0,01 bis 10 Gew.-% eines Mischelementoxids des Vanadiums mit Wismut und/oder eines Mischelementoxids des Vanadiums mit anderen definierten Elementen und gleichzeitig Titandioxid in der Anatas-Modifikation und eine Vanadiumverbindung (bevorzugt V2O5) enthält, wobei die Mischelementoxid-Verbindung(en) oder deren Vorläuferverbindung(en) bereits zur Herstellung der Katalysatorsuspension und/oder der Pulvermischung, aus welcher die aktive Masse nach Beschichtung des Trägers durch thermische Behandlung gebildet wird, verwendet wird bzw. werden.Furthermore becomes a concrete procedure for the production of Carboxylic acids and or carboxylic anhydrides by the partial oxidation of aromatic hydrocarbons in the gas phase with a molecular oxygen-containing gas at elevated temperature on a catalyst whose active mass cupped on an inert carrier material is applied, claimed, which is characterized in that to obtain a shell catalyst whose catalytically active composition on their total weight, 0.01 to 15% by weight of a mixed element oxide of silver with vanadium and / or a mixed element oxide of silver with other defined elements and / or 0.01 to 10 wt .-% of a Mixed element oxide of vanadium with bismuth and / or a mixed element oxide vanadium with other defined elements and simultaneously Titanium dioxide in the anatase modification and a vanadium compound (preferably V2O5), wherein the mixed element oxide compound (s) or their precursor compound (s) already for the production the catalyst suspension and / or the powder mixture, from which the active material after coating the carrier by thermal Treatment is formed, used or become.
Hierbei kann wenigstens ein nicht erfindungsgemäßer Schalenkatalysator, der in seiner aktiven Masse als wesentliche Bestandteile Vanadiumoxid, insbesondere Vanadiumpentoxid, und Titandioxid, insbesondere in der Anatas-Modifika tion, aber keines der nachstehend genannte Mischelementoxide oder deren Vorläuferverbindungen enthält, bei der Oxidation von aromatischen Kohlenwasserstoffen zu Carbonsäuren und/oder Carbonsäureanhydriden an- oder abwesend sein und in einer kombinierten Schüttung (d. h. in einer ein- oder mehrlagigen Mischung) zusammen mit einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Katalysatoren eingesetzt werden.in this connection at least one non-inventive coated catalyst, in its active mass as essential constituents vanadium oxide, in particular vanadium pentoxide, and titanium dioxide, in particular in the anatase modification, but none of the mixed element oxides mentioned below or their precursor compounds the oxidation of aromatic hydrocarbons to carboxylic acids and / or carboxylic acid anhydrides be absent or absent and in a combined bed (that is, in a single or multi-layer bed) Mixture) together with one or more of those described above catalysts of the invention are used.
Vorzugsweise leitet man hierzu den gasförmigen Strom über ein Bett von mindestens zwei Lagen von Katalysatoren, wobei der näher zum Gaseintritt gelegene Katalysator einen erfindungsgemäßen Katalysator enthält und das Bett des stromabwärts gelegenen Katalysators wenigstens einen Katalysator enthält, dessen katalytisch aktive Masse Vanadiumoxid und ein Titandioxid in der Anatas-Modifikation enthält, aber kein Mischelementoxid des Silbers mit Elementen wie z. B. Vanadium, Molybdän, Wolfram, Niob, Antimon und/oder auch kein Mischelementoxid des Vanadiums mit Elementen wie z. B. Wismut, Molybdän, Wolfram, Niob, Antimon.For this purpose, the gaseous stream is preferably passed over a bed of at least two layers Catalysts, wherein the catalyst located closer to the gas inlet contains a catalyst according to the invention and the bed of the downstream catalyst contains at least one catalyst whose catalytically active material contains vanadium oxide and a titanium dioxide in the anatase modification, but no mixed element oxide of the silver with elements such. As vanadium, molybdenum, tungsten, niobium, antimony and / or no mixed element oxide of vanadium with elements such. Bismuth, molybdenum, tungsten, niobium, antimony.
Es können jedoch auch Katalysatorschüttungen bestehend aus mindestens zwei Lagen verwendet werden, wobei alle Katalysatorlagen erfindungsgemäße Katalysatoren enthalten. Hierbei können sich die verwendeten erfindungsgemäßen Katalysatoren durch Art and Menge der betreffenden Mischelementoxide in der Aktiven Masse unterscheiden,It However, catalyst beds can also be present be used from at least two layers, all catalyst layers catalysts according to the invention. in this connection can be used according to the invention Catalysts by type and amount of the respective mixed element oxides differ in the active mass,
Bevorzugt soll wenigstens ein Teil, besonders bevorzugt alle im Katalysatorbett verwendeten Katalysatorlagen einschließlich der erfindungsgemäßen Katalysatoren eine katalytisch aktive Masse aufweisen, die 1 bis 40 Gew.-% Vanadiumoxid (berechnet als V2O5), 50 bis 99 Gew.-% Titandioxid (berechnet als TiO2), bis zu 1 Gew.-% einer Alkalimetallverbindung (bevorzugt eine Cäsiumverbindung, gerechnet als Alkalimetall), bis zu 1,5 Gew.-% einer Phosphorverbindung (berechnet als P) und bis zu 10 Gew.-% einer Antimonverbindung (berechnet als Sb2O3) enthält.Preferably, at least a part, particularly preferably all catalyst layers used in the catalyst bed, including the catalysts according to the invention, should have a catalytically active composition comprising from 1 to 40% by weight of vanadium oxide (calculated as V 2 O 5 ), from 50 to 99% by weight of titanium dioxide ( calculated as TiO 2 ), up to 1% by weight of an alkali metal compound (preferably a cesium compound, calculated as alkali metal), up to 1.5% by weight of a phosphorus compound (calculated as P) and up to 10% by weight of one Contains antimony compound (calculated as Sb 2 O 3 ).
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung enthalten die erfindungsgemäßen Katalysatoren bevorzugt 0,01 bis 15 Gew.-% wenigstens eines Mischelementoxids des Silbers mit wenigstens einem Element aus der Gruppe Vanadium, Niob, Tantal, Titan, Zirkonium, Chrom, Molybdän, Wolfram, Cer, Lanthan, Aluminium, Bor, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Gold, Cadmium, Zinn, Blei, Wismut, Antimon, Arsen, Hafnium, Rhenium, Ruthenium, Rhodium und Palladium, und/oder bevorzugt 0,01 bis 10 Gew.-% wenigstens eines Mischelementoxids des Vanadiums mit wenigstens einem Element aus der Gruppe Wismut, Antimon, Niob, Tantal, Titan, Zirkonium, Chrom, Molybdän, Wolfram, Cer, Lanthan, Aluminium, Bor, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Gold, Cadmium, Zinn, Blei, Arsen, Hafnium, Rhenium, Ruthenium, Rhodium und Palladium.According to one particularly advantageous embodiment, the inventive Catalysts preferably 0.01 to 15 wt .-% of at least one Mischelementoxids of the silver with at least one element from the group vanadium, Niobium, tantalum, titanium, zirconium, chromium, molybdenum, tungsten, Cerium, lanthanum, aluminum, boron, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, Zinc, gold, cadmium, tin, lead, bismuth, antimony, arsenic, hafnium, Rhenium, ruthenium, rhodium and palladium, and / or preferably 0.01 to 10 wt .-% of at least one Mischelementoxids of vanadium with at least one element from the group of bismuth, antimony, niobium, tantalum, Titanium, zirconium, chromium, molybdenum, tungsten, cerium, lanthanum, Aluminum, boron, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, gold, Cadmium, tin, lead, arsenic, hafnium, rhenium, ruthenium, rhodium and palladium.
Der Gehalt an Mischelementoxiden des Silbers mit definierten Elementen, insbesondere mit z. B. Vanadium und/oder Wolfram und/oder Molybdän und/oder Niob und/oder Antimon, in der aktiven Masse von Katalysatoren liegt in einer bevorzugten Ausführungsform in einem Bereich von 0,01 bis 15% Gew.-%, in einer weiter bevorzugten Ausführungsform in einem Bereich von 0,01 bis 10 Gew.-% und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform in einem Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-%. Der Gehalt an Mischelementoxiden des Vanadiums mit definierten Elementen (ausgenommen Silber, siehe vorherige Angaben bezüglich eines Mischelementoxides des Silbers mit Vanadium), insbesondere mit z. B. Wolfram und/oder Molybdän und/oder Niob und/oder Antimon, in der aktiven Masse von Katalysatoren liegt in einer bevorzugten Ausführungsform in einem Bereich von 0,01 bis 10% Gew.-% und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform in einem Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-%.Of the Content of mixed element oxides of silver with defined elements, especially with z. As vanadium and / or tungsten and / or molybdenum and / or niobium and / or antimony, in the active mass of catalysts lies in a preferred embodiment in an area from 0.01% to 15% by weight, in a further preferred embodiment in a range of 0.01 to 10 wt .-% and in a particularly preferred Embodiment in a range of 0.01 to 5 wt .-%. The content of mixed element oxides of vanadium with defined elements (except silver, see previous information regarding a mixed element oxide of silver with vanadium), in particular with z. As tungsten and / or molybdenum and / or niobium and / or Antimony, in the active mass of catalysts is in a preferred Embodiment in a range of 0.01 to 10% by weight and in a particularly preferred embodiment in one Range of 0.01 to 5 wt .-%.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in einer ersten, am nächsten zum Gaseintritt gelegenen Katalysatorlage ein erfindungsgemäßer Katalysator verwendet, wobei es sich gleichzeitig um die Lage mit dem höchsten Hot Spot handelt. In Richtung Gasaustritt wird mindestens eine weitere Katalysatorlage angeschlossen, die im Allgemeinen eine höhere Aktivität als die erste Katalysatorlage aufweist und wobei es sich im Allgemeinen um einen dem Stand der Technik entsprechenden Katalysator handelt. Der erfindungsgemäße Katalysator enthält hierbei mindestens ein Mischelementoxid des Silbers, bevorzugt Silbervanadat, und bevorzugt ein Mischelementoxid des Vanadiums, bevorzugt Wismutvanadat.In In a preferred embodiment, in a first, next to the gas inlet located catalyst layer Inventive catalyst used, wherein It is also the location with the highest hot spot. In the direction of gas outlet is at least one additional catalyst layer connected, which generally has a higher activity as the first catalyst layer and which is generally is a prior art catalyst. The catalyst according to the invention contains in this case at least one mixed element oxide of the silver, preferably silver vanadate, and preferably a mixed element oxide of vanadium, preferably bismuth vanadate.
Es hat sich ebenfalls als vorteilhaft erwiesen, wenn bei einem mehrlagigen Katalysatorsystem mit mindestens einer der Hot Spot Katalysatorlage in Richtung Gaseintritt vorgelagerten Lage, mindestens eine der Katalysatorlagen vom Gaseintritt bis einschließlich der Lage mit dem höchsten Hot Spot einen erfindungsgemäßen Katalysator enthält und für nachfolgenden Lagen herkömmliche, dem Stand der Technik entsprechende Katalysatoren verwendet werden und/oder erfindungsgemäße Katalysatoren mit einem reduzierten Gehalt an den beanspruchten Mischelementoxiden in der aktiven Masse verwendet werden.It has also proved to be advantageous when in a multilayer Catalyst system with at least one of the hot spot catalyst layer in the direction of gas inlet upstream position, at least one of the catalyst layers from the gas inlet up to and including the location with the highest Hot Spot contains a catalyst according to the invention and for subsequent layers conventional, the Prior art catalysts are used and / or catalysts according to the invention with a reduced Content of the claimed mixed element oxides in the active composition be used.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform enthält wenigstens eine der Katalysatorlagen, die sich vor der Lage mit dem höchsten Hot Spot befindet ein Mischelementoxid des Silbers, bevorzugt ein Mischelementoxid des Silbers mit Molybdän und/oder Wolfram und besonders bevorzugt ein Mischelementoxid des Silbers mit Vanadium, während die Lage mit dem höchsten Hot Spot und die danach stromabwärts gelegenen Lagen kein Mischelementoxid des Silbers enthalten. Die Lage mit dem höchsten Hot Spot enthält hierbei vorteilhaft ein Mischelementoxid des Vanadiums mit Wismut. Die in Richtung Gasaustritt der Hot Spot Katalysatorlage nachfolgenden Katalysatorlagen entsprechen bevorzugt dem Stand der Technik und enthalten im Allgemeinen keine erfindungsgemäßen Katalysatoren.In another particularly preferred embodiment, at least one of the catalyst layers located in front of the highest hotspot layer contains a mixed element oxide of silver, preferably a mixed element oxide of silver with molybdenum and / or tungsten, and more preferably a mixed element oxide of silver with vanadium the layer with the highest hot spot and the layers downstream therefrom do not contain mixed element oxide of the silver. The layer with the highest hot spot advantageously contains a mixed element oxide of the vanadium with bismuth. The gas outlet towards the hot spot Catalyst layer subsequent catalyst layers preferably correspond to the prior art and generally do not contain catalysts of the invention.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Katalysators werden die Verbindungen AgVO3 und/oder Ag2MoO4 und/oder Ag2WO4 und/oder BiVO4 bei der Herstellung der Katalysatorsuspension eingesetzt und/oder sind in der aktiven Masse der Katalysatoren enthalten.In a particularly preferred embodiment of the catalyst, the compounds AgVO 3 and / or Ag 2 MoO 4 and / or Ag 2 WO 4 and / or BiVO 4 are used in the preparation of the catalyst suspension and / or are contained in the active material of the catalysts.
Hierbei ist es von Bedeutung, den Gehalt an den als „Promotoren” wirkenden Mischelementoxiden weder zu klein noch zu groß zu wählen. Ist der Gehalt an Mischelementoxiden des Silbers zu klein, kommt die selektivitätssteigernde Wirkung nicht vollständig zum tragen, während bei zu großem Gehalt an Mischelementoxiden des Silbers eine erhöhte Aktivität zu beobachten ist, was zu einer erniedrigten Selektivität aufgrund einer erhöhten Totaloxidation zu CO und CO2 führt.It is important to choose the content of acting as "promoters" Mischelementoxiden neither too small nor too large. If the content of mixed element oxides of silver is too small, the selectivity-enhancing effect does not fully take effect, whereas if the content of mixed element oxides of silver is too high, an increased activity can be observed, which leads to a reduced selectivity due to increased total oxidation to CO and CO 2 ,
Weiterhin ist es vorteilhaft die erfindungsgemäßen Katalysatoren insbesondere in den näher zum Gaseintritt gelegenen Katalysatorlagen bis einschließlich zu der Lage mit dem höchsten Hot Spot zu verwenden, da sonst die volle selektivitätssteigernde Wirkung nicht mehr erreicht werden kann, da schon ein wesentlicher Teil des Rohstoffs umgesetzt wurde.Farther it is advantageous catalysts of the invention especially in the closer to the gas inlet catalyst layers up to and including the highest level Hot spot to use, otherwise full selectivity-enhancing Effect can not be achieved, since already an essential part of the raw material was implemented.
Ein zu hoher Gehalt an Mischelementoxiden des Wismuts wirkt sich ebenfalls negativ auf die Selektivität des Katalysators auf und zugleich kann es zu einer vermehrten Bildung von Nebenprodukten kommen, die eine schlechtere Farbstabilität des gewünschten Produktes Phthalsäureanhydrid bewirken. Ein zu geringer Anteil an Mischelementoxiden des Wismuts führt dagegen zu keiner signifikanten Erhöhung der Selektivität.One Excessive content of mixed element oxides of bismuth also has an effect negative for the selectivity of the catalyst and at the same time There may be an increase in the formation of by-products which a worse color stability of the desired Product cause phthalic anhydride. Too small a share on mixing element oxides of bismuth, however, leads to none significant increase in selectivity.
Durch die Kombination von mindestens zwei, aber besonders vorteilhaft, von mehreren Katalystorlagen in einer Schüttung, von denen mindestens eine Katalysatorlage einen erfindungsgemäßen Katalysator enthält, lässt sich insgesamt eine deutlich höhere Ausbeute erzielen als dies bei alleiniger Verwendung von mehrlagigen Katalysatorsystemen mit nicht erfindungsgemäßen Katalysatoren der Fall ist.By the combination of at least two, but especially advantageous of several catalyst sites in one bed, of which at least one catalyst layer is an inventive Contains catalyst, can be a total of one achieve significantly higher yield than when used alone of multilayer catalyst systems with non-inventive Catalysts is the case.
Hierbei nimmt nach dem Stand der Technik in vielen Fällen die Katalysatoraktivität von der ersten, am Gaseintritt verwendeten Katalysatorlage bis zur letzten, am nächsten zum Gaustritt liegenden Lage schrittweise zu. Die Aktivitätseinstellung kann durch verschiedene dem Fachmann geläufige Methoden erfolgen. Beispielsweise erfolgt eine Erhöhung der Katalysatoraktivität in den Lagen vom Gaseintritt bis zum Gassaustritt durch eine schrittweise Reduktion des Alkalimetall-Gehaltes in der aktiven Masse, einer Erhöhung der durchschnittlichen BET-Oberfläche des verwendeten Titandioxids oder auch einer Erhöhung des Aktivmassanteils am Gesamtgewicht des Katalysators. Es kann auch eine Kombination von verschiedenen Maßnahmen zur Aktivitätseinstellung verwendet werden.in this connection In many cases, according to the prior art, the catalyst activity takes place from the first catalyst layer used at the gas inlet to the last step, the next to the Gaustritt lying position gradually to. The activity setting can be different by the Professional common methods are done. For example, done an increase in catalyst activity in the Layers from the gas inlet to the gas outlet by a stepwise Reduction of the alkali metal content in the active material, a Increase the average BET surface area the titanium dioxide used or an increase in the Active mass fraction of the total weight of the catalyst. It can also a combination of different activity-setting measures be used.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren enthalten vorteilhaft in der aktiven Masse mindestens eine Sorte Titandioxid in der Anatasmodifikation, mindestens eine Verbindung des Vanadiums (bevorzugt V2O5), mindestens ein Mischelementoxid des Silbers und/oder des Vanadiums und gegebenenfalls eine Verbindung des Antimons, eine Verbindung eines Alkalielements und/oder eine Phosphorverbindung.The catalysts of the invention contain advantageous at least one kind of titanium dioxide in the anatase modification in the active mass, at least one compound of vanadium (preferably V2O5), at least a mixed element oxide of silver and / or vanadium and optionally a compound of antimony, a compound of an alkali element and / or a phosphorus compound.
Der Gesamtgehalt an Titandioxid beträgt 50 bis 99 Gew.-% in der aktiven Masse der erfindungsgemäßen Katalysatoren und besonders bevorzugt 80 bis 99 Gew.-%.Of the Total content of titanium dioxide is 50 to 99 wt .-% in the active material of the catalysts of the invention and more preferably 80 to 99% by weight.
Es kann hierbei nur eine Sorte Titandioxid in der Anatasmodifkation mit definierten phyikalischen Eigenschaften oder auch ein Gemisch aus mehreren Titandioxiden mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften zur Herstellung der Katalysatorsuspension und/oder der aktiven Masse der Katalysatoren verwendet werden.It can only use one kind of titanium dioxide in the anatase modification with defined physical properties or a mixture made of several titanium dioxides with different physical Properties for the preparation of the catalyst suspension and / or the active mass of the catalysts can be used.
Die durchschnittliche BET-Oberfläche des Titandioxids der erfindungsgemäßen Katalysatoren im Falle einer oder mehrerer Titandioxid-Sorten beträgt hierbei vorteilhaft 10–60 m2/g und besonders vorteilhaft 12–30 m2/g, während die BET-Oberfläche der einzelnen Sorten im Bereich von 3 bis 300 m2/g liegt.The average BET surface area of the titanium dioxide of the catalysts according to the invention in the case of one or more titanium dioxide grades is advantageously 10-60 m 2 / g and particularly advantageously 12-30 m 2 / g, while the BET surface area of the individual grades is in the range from 3 to 300 m 2 / g.
Die durchschnittliche BET-Oberfläche des eingesetzten Titandioxids berechnet sich dabei aus Menge und BET-Oberfläche der einzelnen verwendeten Sorten. Es wird dabei bevorzugt mindestens eine Sorte Titandioxid verwendet, deren mittlere Teilchengröße in einem Bereich von 0,3 bis 0,8 μm liegt.The average BET surface area of the titanium dioxide used is calculated from the quantity and BET surface area of the individual used varieties. It is preferred at least one variety Titanium dioxide used, whose average particle size in a range of 0.3 to 0.8 microns.
Der Gehalt an Vanadiumoxid in der aktiven Masse (berechnet als V2O5) liegt in einem bevorzugten Bereich von 1 bis 40 Gew.-% und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform in einem Bereich von 1 bis 20 Gew.-%.The content of vanadium oxide in the active composition (calculated as V2O5) is in a preferred range of 1 to 40 wt .-% and in a particularly preferred embodiment in a range of 1 to 20% by weight.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Katalysatoren werden vorteilhaft die Rohstoffquellen Vanadiumpentoxid und/oder Vanadiumoxalat verwendet. Es eignen sich jedoch grundsätzlich auch andere Vanadiumverbindungen wie z. B. Ammoniummetavanadat, Polyvanadinsäure u. a. oder ein Gemisch aus verschiedenen Quellen.to Preparation of the catalysts of the invention Advantageously, the raw material sources vanadium pentoxide and / or Vanadium oxalate used. However, they are basically Other vanadium compounds such. B. ammonium metavanadate, Polyvanadic acid u. a. or a mixture of different ones Sources.
In der Regel werden diese Vorläuferverbindungen bzw. Rohstoffquellen des Vanadiums bei der thermischen Behandlung des Katalysators oder beim Aufheizen des Katalysators im Reaktor in Gegenwart von molekularen Sauerstoff in Vanadiumpentoxid überführt, so dass in der aktiven Masse das Vanadium im wesentlichen in der fünfwertigen Oxidationstufe vorliegt.In usually these precursor compounds or raw material sources Vanadium in the thermal treatment of the catalyst or when heating the catalyst in the reactor in the presence of molecular Oxygen converted into vanadium pentoxide, so that in the active mass the vanadium is essentially pentavalent Oxidation stage is present.
Abhängig von der Lage des jeweiligen erfindungsgemäßen Katalysators im Katalysatorbett weisen die aktiven Massen dieser Katalysatoren neben Titandioxid, Vanadiumoxid, ein oder mehrere Mischelementoxide des Silbers und/oder Vanadiums sowie zusätzlich ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe der Alkalimetalle auf.Dependent from the position of the respective invention Catalyst in the catalyst bed have the active masses of these Catalysts in addition to titanium dioxide, vanadium oxide, one or more Mixed element oxides of silver and / or vanadium and in addition one or more elements from the group of alkali metals.
Diese werden in der Regel als Salze (z. B. Sulfate, Carbonate, Nitrate, Phosphate) der Katalysatorsuspension zugegeben und werden bei dem Aufheizen des Katalysators zu den entsprechenden Oxiden umgewandelt oder liegen in der aktiven Masse (nach der thermischen Behandlung des Katalysators) weiter unverändert vor.These are generally used as salts (eg, sulfates, carbonates, nitrates, Phosphates) are added to the catalyst suspension and are used in the Heating the catalyst converted to the corresponding oxides or are in the active mass (after the thermal treatment of the catalyst) continues unchanged.
Alkalimetallverbindungen werden zur Aktivitätssteuerung verwendet und verbessern gleichzeitig die Selektivität der Katalysatoren.Alkali metal compounds are used and improved for activity control simultaneously the selectivity of the catalysts.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Alkalimetallgehalt in der aktiven Masse in einem Bereich von 0 bis 1,0 Gew.-% und besonders bevorzugt in einem Bereich von 0 bis 0,6 Gew.-%. Besonders vorteilhaft wird zur Herstellung der Katalysatorsuspension eine lösliche Cäsiumverbindung wie z. B. Cäsiumsulfat verwendet.In a preferred embodiment is the alkali metal content in the active mass in a range of 0 to 1.0 wt .-% and especially preferably in a range of 0 to 0.6 wt .-%. Especially advantageous is a soluble for the preparation of the catalyst suspension Cesium compound such as. As cesium sulfate used.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren enthalten vorteilhaft, insbesondere in der aktiven Masse der Hot Spot Katalysatorlage, zudem eine Antimonverbindung als Bestandteil der Aktiven Masse zur Verbesserung der thermischen Stabilität. Der Gehalt an Antimon in der aktiven Masse liegt vorteilhaft in einem Bereich von 0 bis 10 Gew.-% (berechnet als Sb2O3) und besonders bevorzugt in einem Bereich von 0 bis 5 Gew.-%, abhängig von der Lage des betreffenden Katalysators im gesamten Katalysatorbett und abhängig von der thermischen Belastung des betreffenden Katalysators in der jeweiligen Lage.The catalysts according to the invention advantageously contain in particular in the active mass of the hot spot catalyst layer, In addition, an antimony compound as part of the active mass to Improvement of thermal stability. The content of Antimony in the active material is advantageously in a range of 0 to 10 wt .-% (calculated as Sb2O3) and particularly preferably in a range of 0 to 5 wt .-%, depending on the location of the catalyst in question throughout the catalyst bed and depending from the thermal load of the catalyst in question respective location.
Als Ausgangstoffe für die Herstellung der Katalysatorsuspension oder eines für die Beschichtung des Trägers benötigten Pulvergemisches der erfindungsgemäßen Katalysatoren können verschiedene Antimonverbindungen wie z. B. Antimonsalze oder Antimonoxide in verschiedenen Oxidationstufen eingesetzt werden.When Starting materials for the preparation of the catalyst suspension or one needed for the coating of the carrier Powder mixtures of the catalysts according to the invention different antimony compounds such. B. antimony salts or antimony oxides are used in different oxidation states.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Katalysators wird Antimon-III-oxid bei der Herstellung der Katalysatorsuspension verwendet.In a preferred embodiment of the invention Catalyst becomes antimony III oxide in the preparation of the catalyst suspension used.
Ebenfalls können die erfindungsgemäßen Katalysatoren eine Phosphorverbindung in der katalytisch aktiven Masse enthalten bzw. kann eine Phosphorverbindung als Rohstoffquelle bei der Herstellung der Katalysatorsuspension oder eines für die Beschichtung des Trägers verwendeten Pulvergemisches zugegeben werden. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Katalysatoren liegt dabei der Phosphorgehalt der aktiven Masse in einem Bereich von 0 bis 1,5 Gew.-% (berechnet als P).Also can the catalysts of the invention contain a phosphorus compound in the catalytically active material or may be a phosphorus compound as a source of raw material in the production the catalyst suspension or one for the coating of the carrier powder mixture used. In a particularly advantageous embodiment of the invention Catalysts is the phosphorus content of the active material in a range of 0 to 1.5% by weight (calculated as P).
Besonders vorteilhaft steigt in Katalysatorensystemen mit mehreren Lagen mit einem oder mehreren erfindungsgemäßen und/oder einem oder mehreren nicht erfindungsgemäßen Katalysatoren in einer Schüttung der Phosphorgehalt vom Gaseintritt zum Gasaustritt an. Als Rohstoffquelle für die erfindungsgemäßen Katalysatoren eignet sich bevorzugt Ammoniumdihydrogenphosphat.Especially advantageously increases in catalyst systems with multiple layers one or more of the invention and / or one or more catalysts not according to the invention in a bed of phosphorus content from the gas inlet to Gas outlet on. As a source of raw material for the catalysts of the invention is preferably ammonium dihydrogen phosphate.
Des weiteren können in den aktiven Massen der erfindungsgemäßen Katalysatoren in geringen Mengen eine Vielzahl weiterer Verbindungen enthalten sein, die als Promotoren die Aktivität senken oder erhöhen und/oder einen Einfluss auf die Selektivität des Katalysators haben.Of further can in the active compositions of the invention Catalysts in small quantities a variety of other compounds be included as promoters reduce the activity or increase and / or affect the selectivity of the catalyst.
Es ist in der Literatur beschrieben, dass zur Aktivitätssteuerung bzw. zur Abschwächung oder Vermeidung von so genannten „Heißen Flecken” (Hot Spots) in der Technik dazu übergegangen wurde, Mehrlagen-Katalysatoren zu verwenden, die schichtweise, insbesondere mit mehreren übereinander liegenden Katalysatorlagen, in der Katalysatorschüttung, angeordnet werden, wobei im Stand der Technik in der Regel der am wenigsten aktive Katalysator am nächsten zum Gaseintritt liegt und die Aktivität von Schicht zu Schicht in Richtung Gasaustritt ansteigt.It is described in the literature that for activity control or for mitigation or avoidance tion of so-called "hot spots" (hot spots) in the art has begun to use multi-layer catalysts, which are arranged in layers, in particular with several superimposed catalyst layers, in the catalyst bed, which in the prior art usually the least active catalyst is closest to the gas inlet and the activity increases from layer to layer in the direction of gas leakage.
Die Katalysatoren der einzelnen Lagen haben dabei unterschiedliche chemische Zusammensetzungen, welche wiederum unterschiedliche Aktivitäten und Selektivitäten bewirken.The Catalysts of the individual layers have different chemical Compositions, in turn, different activities and selectivity.
Für die Erfindung ist es ausreichend, wenn bei einem mehrlagigen Katalysatorsystem mindestens eine Lage eine erfindungsgemäßen Katalysator enthält, der wenigstens eines der betreffenden Mischelementoxide enthält.For the invention it is sufficient if in a multilayer catalyst system at least one layer of a catalyst according to the invention containing at least one of the respective mixed element oxides.
Bevorzugt enthält insbesondere die erste Lage, die sich am nächsten zum Gaseintritt befindet und die auch die Lage mit dem höchsten Hot Spot ist, einen erfindungsgemäßen Katalysator. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn alle Lagen im Katalysatorbett, beginnend vom Gaseintritt bis einschließlich der Lage mit dem höchsten Hot Spot erfindungsgemäße Katalysatoren enthalten. Der Gehalt und die Art der Mischelementoxide des z. B. Silbers kann dabei in den verschiedenen betreffenden Lagen variieren. Es ist dabei von Vorteil, auch die sonstigen Zusammensetzungen der aktiven Masse entsprechend ihrer Lage im Katalysatorbett anzupassen.Prefers contains in particular the first location closest to you located to the gas inlet and also the location with the highest Hot spot is a catalyst according to the invention. In particular, it is advantageous if all the layers in the catalyst bed, starting from the gas inlet up to and including the situation with the highest hot spot according to the invention Catalysts included. The content and type of mixed element oxides of z. B. silver can in the various layers concerned vary. It is advantageous, even the other compositions adjust the active mass according to their location in the catalyst bed.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält insbesondere die Lage mit dem höchsten lokalen Temperaturmaximum ein Mischelementoxid des Silbers und/oder ein Mischelementoxid des Wismuts mit Vanadium.In a preferred embodiment contains in particular the location with the highest local temperature maximum Mixed element oxide of silver and / or a mixed element oxide of bismuth with vanadium.
Insbesondere die Verwendung einer Kombination der Mischelementoxide von AgV03 und BiVO4 in der Lage mit dem höchsten Hot Spot haben sich in den erfindungsgemäßen Katalysatoren als selektivitätssteigernd erwiesen.Especially the use of a combination of the mixed element oxides of AgV03 and BiVO4 have been able to with the highest hot spot themselves in the catalysts of the invention as selectively increasing proved.
Es wurde überraschend gefunden, dass es insbesondere von Vorteil ist, wenn wenigstens eine der aktiven Massen der Katalysatorlagen, die sich stromaufwärts in Richtung Gaseintritt vor der Lage mit dem höchsten Hot Spot befinden, einen gegenüber der Lage mit dem höchsten Hot Spot reduzierten Gehalt an Antimon in der aktiven Masse enthalten.It was surprisingly found to be particularly advantageous if at least one of the active masses of the catalyst layers, going upstream towards the gas inlet in front of the Location with the highest hot spot, one opposite the location with the highest hot spot reduced salary Containing antimony in the active mass.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eines Katalysators mit mehreren Lagen in einer oder mehreren Schüttungen, enthält wenigstens eine Katalysatorlage welche der Hot Spot-Katalysatorlage vorgelagert ist, wenigstens ein Mischelementoxid des Silbers mit den angegebenen Elementen, besonders vorteilhaft mit Vanadium und/oder Molybdän und/oder Wolfram.In a further advantageous embodiment of a catalyst with multiple layers in one or more beds, contains at least one catalyst layer which the Hot Spot catalyst layer is upstream, at least one Mischelementoxid of silver with the specified elements, especially advantageous with vanadium and / or molybdenum and / or tungsten.
In einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Katalysatoren enthält mindestens eine der Lagen vom Gaseintritt bis zur Lage mit dem höchsten Hot Spot ein Mischelementoxid des Silbers, insbesondere ein Mischelementoxid des Silbers mit Vanadium und/oder Molybdän und/oder Wolfram, während die Lage mit dem höchsten Hot Spot bevorzugt ein Mischelementoxid des Vanadiums, insbesondere ein Mischelementoxid des Vanadiums mit Wismut, enthält.In a particular embodiment of the invention Catalysts contains at least one of the layers from the gas inlet up to the location with the highest hot spot, a mixed element oxide of the silver, in particular a mixed element oxide of the silver with vanadium and / or molybdenum and / or tungsten, while the location with the highest hot spot, a mixed element oxide prefers of vanadium, in particular a mixed element oxide of vanadium with Bismuth, contains.
In einer weiterer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten alle Lagen vom Gaseintritt bis zur Lage mit dem höchsten Hot Spot ein Mischelementoxid des Silbers und nur die Lage mit dem höchste Hot Spot ein zusätzliches Mischelementoxid des Vanadiums mit Wismut.In another particularly preferred embodiment all layers from the gas inlet to the location with the highest Hot spot a mixed element oxide of silver and only the location with the highest hot spot an additional mixed element oxide Vanadium with bismuth.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von mehrkernigen Mischelementoxiden oder deren Vorläuferverbindungen als Quelle bei der Herstellung der Katalysatorsuspension oder eines für die Beschichtung des Trägermaterials verwendeten Pulvergemisches.Especially advantageous is the use of polynuclear Mischelementoxiden or their precursor compounds as a source in the preparation the catalyst suspension or one for the coating the carrier material used powder mixture.
Zudem können auch Mischelementoxide des Silbers zur Herstellung der Katalysatorsuspension und/oder der aktiven Masse verwendet werden, die ein kleineres oder größeres atomares Verhältnis zum Silber aufweisen als es im Falle von AgVO3 vorliegt. Je nachdem welches atomare Verhältnis der Elemente in dem betreffenden Mischelementoxid vorliegt, muss die Menge an dem Mischelementoxid und/oder deren Vorläuferverbindungen in der Katalysatorsuspension oder des für die Beschichtung verwendeten Pulvergemisches angepasst werden, um einen optimalen Gehalt an Silber in der aktiven Masse des fertigen Katalysators zu erhalten.moreover may also be mixed element oxides of silver for production the catalyst suspension and / or the active material are used, which is a smaller or larger atomic ratio to silver as it is in the case of AgVO3. Depending on which atomic ratio of the elements in the relevant Mixed element oxide is present, the amount of the mixed element oxide and / or their precursor compounds in the catalyst suspension or the powder mixture used for the coating be adapted to an optimal content of silver in the active To obtain mass of the finished catalyst.
Es ist vorteilhaft, wenn die beschriebene Mischelementoxidphase oder deren Vorläuferverbindung bereits gebildet ist, bevor sie der Katalysatorsuspension oder dem für die Beschichtung des Trägers verwendeten Pulvergemisches zugegeben wird. Es können aber auch eine oder mehrere entsprechende Vorläuferverbindung/en der Katalysatorsupension oder dem Pulvergemisch zugesetzt werden, die dann bei der thermischen Behandlung des Katalysators zu den entsprechenden Mischelementoxiden umgewandelt werden.It is advantageous if the described Mischelementoxidphase or their precursor compound is already formed before they the catalyst suspension or for the coating the carrier mixture used is added. However, one or more corresponding precursor compounds can also be used the catalyst suspension or the powder mixture are added, which then in the thermal treatment of the catalyst to the corresponding Mischelementoxiden be converted.
Wie bereits zuvor beschrieben, können nicht nur im ganzzahligen molaren Verhältnis vorliegende Mischelementoxide des Silbers mit anderen Elementen und/oder deren Vorläuferverbindungen als Rohstoffquelle bei der Herstellung der Katalysatorsuspension eingesetzt werden oder in der Aktiven Masse der erfindungsgemäßen Katalysatoren vorliegen, sondern auch zwei- oder mehrkernige Mischelementoxide des Silbers mit einem großen atomaren Unterschuss oder Überschuss an Silber. Je nach allgemeiner Formel der Mischelementoxide bzw. deren Silberbestandteil muss dann der Gehalt an dem betreffenden Mischelementoxid in der Katalysatorsuspension und/oder der Aktiven Masse erhöht oder erniedrigt werden.As previously described, not only in the integer molar ratio present mixed element oxides of silver with other elements and / or their precursor compounds as a source of raw material in the preparation of the catalyst suspension be used or in the active mass of the invention Catalysts are present, but also polynuclear or polynuclear mixed element oxides of silver with a large atomic deficit or surplus to silver. Depending on the general formula of the mixed element oxides or their silver component must then be the content of the relevant Mixed element oxide in the catalyst suspension and / or the active Mass be increased or decreased.
Die
zwei oder mehrkernigen Mischelementoxide des Silbers werden durch
die allgemeine Formel
Im Mischmetalloxid der Formel I hat x besonders
bevorzugt einen Wert von 0,1 bis 5, der Wert der Variablen y beträgt
vorzugsweise 0 bis 0,3.The two or more nuclear mixed element oxides of silver are represented by the general formula
In the mixed metal oxide of the formula I, x more preferably has a value of 0.1 to 5, the value of the variable y is preferably 0 to 0.3.
Besonders
bevorzugt sind Mischmetalloxide der folgenden allgemeinen Formel:
Ag
= Silber
x = ein Wert von 0,1 bis 5
N = ein Element der
Gruppe Vanadium, Molybdän, Wolfram, Niob, Antimon
z
= 1
n = eine Zahl ist, die sich durch die Wertigkeit und Häufigkeit
der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in der Formel I bestimmtParticularly preferred are mixed metal oxides of the following general formula:
Ag = silver
x = a value from 0.1 to 5
N = an element of the group vanadium, molybdenum, tungsten, niobium, antimony
z = 1
n = a number which is determined by the valence and frequency of the elements other than oxygen in the formula I.
Es ist grundsätzlich möglich und von der Erfindung ausdrücklich mit umfasst, dass auch bei der Herstellung der Katalysatorsuspension eine oder mehrere Vorläuferverbindungen der betreffenden Mischelementoxide und/oder deren Ausgangsverbindungen eingesetzt werden und die erfindungsgemäßen Katalysatoren mit den betreffenden Mischelementoxiden erst im Reaktor durch Kalzinieren bei erhöhter Temperatur oder während der Aufheizperiode des Katalysators im Reaktor gebildet werden.It is possible in principle and of the invention expressly includes that also in the production the catalyst suspension one or more precursor compounds the relevant mixed element oxides and / or their starting compounds be used and the catalysts of the invention with the relevant Mischelementoxiden only in the reactor by calcination at elevated temperature or during the heating-up period of the catalyst are formed in the reactor.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Katalysators führt insbesondere die Verwendung der Mischelementoxide AgVO3, Ag2MoO4, Ag2WO4 und/oder Mischelementoxide dieser Elemente mit anderen atomaren Verhältnissen zu einer Verbesserung der KatalysatorenIn a preferred embodiment of the catalyst leads in particular the use of mixed element oxides AgVO3, Ag2MoO4, Ag2WO4 and / or mixed element oxides of these elements with other atomic Conditions for improving the catalysts
Es wurde nun gefunden, dass der Zusatz von Mischelementoxiden des Silbers mit bevorzugt z. B. Vanadium, Wolfram und Molybdän, zur Katalysator suspension anstatt von „einkernigen” Silberverbindungen eine erhebliche Verbesserung der Selektivität nach sich zieht, im Vergleich zu Katalysatoren die kein Silber in der aktiven Masse aufweisen und/oder in denen Silber als Oxid (AgO bzw Ag2O) oder als Salz (Nitrat, Phosphat, Sulfat, Chlorid, Ammonium-Salz, Salz einer Organischen Säure) oder auch als Hydroxid oder als Amin-Komplex der Katalysatorsuspension zugegeben wird bzw. in der aktiven Masse enthalten ist. Es wird vermutet, dass Silber in Form eines Mischelementoxids oder einer Mischelementverbindung intensiver am katalytischen Prozess teilnehmen kann als in Form eines Salzes oder eines einkernigen Oxides.It has now been found that the addition of mixed element oxides of silver preferably with z. As vanadium, tungsten and molybdenum, for Catalyst suspension instead of "mononuclear" silver compounds a significant improvement in selectivity pulls, compared to catalysts which have no silver in the active Have mass and / or in which silver as oxide (AgO or Ag2O) or as a salt (nitrate, phosphate, sulfate, chloride, ammonium salt, Salt of an organic acid) or as hydroxide or as amine complex of the catalyst suspension is added or in the active mass is contained. It is believed that silver in Form a mixed element oxide or a compound element compound more intensively participate in the catalytic process as in the form of a salt or a mononuclear oxide.
Exemplarisch, aber nicht beschränkend, sei an dieser Stelle die Verbindung AgVO3 als Bestandteil der erfindungsgemäßen Katalysatoren erwähnt, die als Zusatz bei der Herstellung der Katalysatorsuspension bzw. der aktiven Masse verwendet wird, wobei die aktive Masse zumindest noch Titandioxid in der Anatas-Modifikation und eine Vanadiumverbindung enthält. Bevorzugt enthält der erfindungsgemäße Katalysator auch mindestens eine Verbindung eines Elementes der ersten Hauptgruppe. Je nach Lage des erfindungsgemäßen Katalysators im Katalysatorbett enthält der erfindungsgemäße Katalysator auch noch eine Antimonverbindung, insbesondere Sb2O3 in der aktiven Masse und gegebenenfalls eine PhosphorverbindungAs an example, but not restricting, let's connect at this point AgVO3 as part of the catalysts of the invention mentioned as an additive in the preparation of the catalyst suspension or the active mass is used, wherein the active mass at least nor titanium dioxide in the anatase modification and a vanadium compound contains. Preferably, the inventive Catalyst also at least one compound of an element of first main group. Depending on the location of the invention Catalyst in the catalyst bed contains the inventive Catalyst also an antimony compound, especially Sb2O3 in the active composition and optionally a phosphorus compound
Es wurde überraschend gefunden, dass es bei mehrlagigen Katalysatoren von besonderen Vorteil hinsichtlich der Steigerung der Selektivität ist, wenigstens ein Mischelementoxid des Silbers mit Vanadium und/oder Wolfram und/oder Molybdän oder deren Vorläuferverbindungen bei der Herstellung des Katalysators zu verwenden, wobei der erfindungsgemäße Katalysator vorteilhaft in einer oder mehreren Katalysatorlagen vom Gaseintritt bis einschließlich der Lage mit dem höchsten Hot Spot eingesetzt wird.It was surprisingly found to be the case with multilayer catalysts of particular advantage in terms of increasing selectivity is at least one mixed element oxide of silver with vanadium and / or Tungsten and / or molybdenum or their precursor compounds to use in the preparation of the catalyst, wherein the inventive Catalyst advantageous in one or more catalyst layers of Gas entry up to and including the highest level Hot spot is used.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen eine oder mehrere oder alle genannten Katalysatorlagen vom Gaseintritt bis einschließlich der Lage mit dem höchsten Hot Spot ein Mischelementoxid des Silbers mit Vanadium und/oder Wolfram und/oder Molybdän von 0,01 Gew.-% bis 15 Gew.-%, insbesondere von 0,01 bis 10,0 Gew.-% und besonders bevorzugt von 0,01 bis 5 Gew.-% in der aktiven Masse auf.In a particularly preferred embodiment have a or more or all of said catalyst layers from the gas inlet up to and including the highest hot location Spot a mixed element oxide of silver with vanadium and / or tungsten and / or molybdenum from 0.01% by weight to 15% by weight, in particular from 0.01 to 10.0 wt .-% and particularly preferably from 0.01 to 5 Wt .-% in the active mass.
In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Katalysators handelt es sich bei den Silber-Vanadium-Mischelementoxiden um Verbindungen mit einem Molverhältnis von Ag:V von 1:1, insbesondere um das Mischelementoxid AgVO3. Hierbei handelt es sich nicht um eine sogenannte Silber-Vanadium-Bronze, bei der das atomare Verhältnis von Ag:V per Definition kleiner als 1:1 ist.In a particular embodiment of the invention Catalyst is the silver vanadium Mischelementoxiden to compounds with a molar ratio of Ag: V of 1: 1, especially the mixed element oxide AgVO3. This is it not a so-called silver vanadium bronze, in which the atomic Ratio of Ag: V by definition is less than 1: 1.
Weiter wurde gefunden, dass die Verwendung von Mischelementoxiden des Vanadiums mit Wismut, Molybdän, Wolfram, Antimon, Arsen, Blei, Zinn, Zink, Kupfer, Nickel, Cobalt, Eisen, Mangan, Chrom, Niob, Zirkonium, Titan, Gold, Rhenium, Lantha, Cer, Tantal, Rhenium als Rohstoffquelle bei der Katalysatorherstellung und/oder als Bestandteil der aktiven Masse eine Verbesserung der Selektivität bewirkt.Further it was found that the use of mixed element oxides of vanadium with bismuth, molybdenum, tungsten, antimony, arsenic, lead, tin, Zinc, copper, nickel, cobalt, iron, manganese, chromium, niobium, zirconium, Titanium, gold, rhenium, lantha, cerium, tantalum, rhenium as a source of raw materials in the catalyst preparation and / or as part of the active Mass causes an improvement in selectivity.
Insbesondere hat die Verwendung von Wismutvanadat als Rohstoffquelle bei der Herstellung der Katalysatorsuspension bzw. als Bestandteil der aktiven Masse zu einer Verbesserung der Selektivität geführt. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die erfindungsgemäßen Katalysatoren BiVO4 als Bestandteil der aktiven Masse enthalten insbesondere in einer oder mehreren Lagen vom Gaseintritt bis einschließlich der Lage mit dem höchsten Hot Spot.Especially has the use of bismuth vanadate as a source of raw material in the Preparation of the catalyst suspension or as part of the active Mass led to an improvement in selectivity. in this connection it is advantageous if the inventive Catalysts contain BiVO4 as a constituent of the active material in particular in one or more layers from the gas inlet up to and including the location with the highest hot spot.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren können dabei neben Titandioxid und Vanadiumoxid gleichzeitig mindestens ein Mischelementoxid des Silbers mit einem oder mehreren der genannten Elemente und mindestens ein Mischelementoxid des Vanadiums mit einem oder mehreren der genannten Elemente enthalten. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden zur Herstellung der Katalysatorsuspension der erfindungsgemäßen Katalysatoren Silbervanadat und Wismutvanadat verwendet und/oder liegen nebeneinander in der aktiven Masse der Katalysatoren vor.The catalysts of the invention can besides at least titanium dioxide and vanadium oxide at the same time a mixed element oxide of silver with one or more of said Elements and at least one mixed element oxide of vanadium with a or more of said elements. In a special preferred embodiment are used for the production of Catalyst suspension of the catalysts of the invention Silver vanadate and bismuth vanadate are used and / or lie side by side in the active mass of the catalysts.
Je nach Lage der erfindungsgemäßen Katalysatoren in der Katalysatorschüttung enthalten die erfindungsgemäßen Katalysatoren zusätzlich noch mindestens eine Alkalimetallverbindung, bevorzugt eine Cäsiumverbindung, eine Antimonverbindung, bevorzugt Antimon-III-oxid und gegebenenfalls eine Phosphorverbindung.ever by location of the catalysts of the invention in the catalyst bed contain the inventive Catalysts additionally at least one alkali metal compound, preferably a cesium compound, an antimony compound, preferably antimony III oxide and optionally a phosphorus compound.
Es können hierbei nicht nur im ganzzahligen atomaren Verhältnis vorliegende Mischelementoxide des Vanadiums mit anderen Elementen oder deren Vorläuferverbindungen als Rohstoffquelle bei der Herstellung der Katalysatorsuspension eingesetzt werden oder in der aktiven Masse der erfindungsgemäßen Katalysatoren vorliegen, sondern auch zwei oder mehrkernige Mischelementoxide des Vanadiums mit einem großen atomaren Unterschuss oder Überschuss an Vanadium. Je nach allgemeiner Formel der Mischelementoxide bzw. deren Vanadiumanteil muss dann der Gehalt an dem betreffenden Mischelementoxid in der Katalysatorsuspension und/oder der Aktiven Masse erhöht oder erniedrigt werden.It not only in the integer atomic ratio present mixed element oxides of vanadium with other elements or their precursor compounds as a source of raw material the preparation of the catalyst suspension can be used or in the active composition of the catalysts of the invention but also two or more nuclear mixed element oxides vanadium with a large atomic surplus or excess on vanadium. Depending on the general formula of the mixed element oxides or their Vanadiumanteil must then the content of the respective Mischelementoxid increased in the catalyst suspension and / or the active mass or be humiliated.
Die
zwei oder mehrkernigen Mischelementoxide des Vanadiums werden durch
die folgende allgemeine Formel gemäß Anspruch
12 beschrieben:
Für die erfindungsgemäßen Katalysatoren kommen vorteilhaft sogenannte Schalenkatalysatoren in Betracht, bei denen die katalytisch aktive Masse schalenförmig in einer oder mehreren Lagen auf einen im Allgemeinen unter den Reaktionsbedingungen inerten Trägermaterial, wie Porzellan, Magnesiumoxid, Zinndioxid, Silziumcarbid, Cersilikat, Magnesiumsilikat (Steatit), Zirkon iumsilikat, Aluminiumoxid, Quarz, oder Mischungen dieser Trägermaterialen aufgebracht ist. In der Technik haben sich insbesondere Trägermaterialien aus Steatit oder Siliziumcarbid bewährt.For the catalysts of the invention are advantageous so-called shell catalysts in which the catalytic active mass cup-shaped in one or more layers to a generally inert under the reaction conditions Carrier material, such as porcelain, magnesium oxide, tin dioxide, Silicon carbide, cerium silicate, magnesium silicate (steatite), zirconium silicate, Alumina, quartz, or mixtures of these supports is applied. In particular, support materials have turned out in the art Steatite or silicon carbide proven.
Zur
Herstellung derartiger Schalenkatalysatoren wird im Allgemeinen
eine wässrige und/oder ein organisches Lösungsmittel
enthaltende Lösung oder Suspension (hier als „Katalysatorsuspension” bezeichnet) der
Aktivmassenbestandteile und/oder deren Vorläuferverbindungen
auf das Trägermaterial im Wirbelbettverfahren (
Da beim Aufsprühen der Katalysatorsuspension mit den darin enthaltenen Aktivmassenkomponenten und/oder deren Vorläuferverbindungen in der Dragiertrommel bzw. beim Beschichten des inerten Trägermaterials im Wirbelbett zum Teil hohe Verluste durch Vernebelung der Katalystorsuspension und/oder durch teilweisen Abrieb der schon beschichteten Träger auftreten, wurde in der Technik dazu übergegangen der Katalysatorsuspension organische Binder, bevorzugt Copolymere, vorteilhaft in Form einer wässrigen Dispersion von Vinlyacetat/Vinyllaurat, Vinylacetat/Acrylat, Styrol/Acrylat, Vinylacetat/Maleat sowie Vinylacetat/Ethylen u. a zuzusetzen, wobei in der Regel Bindermengen von 10–20 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Katalysatorsuspension eingesetzt werden. Bei Zusatz eines der genannten Bindemittel liegt die Beschichtungstemperatur vorteilhaft in einem Bereich von 50–450°C. Die verwendeten Bindemittel zersetzten sich nach dem Einfüllen des Katalysators in den Reaktor meist schon beim Aufheizen des Reaktors auf Betriebstemperatur bzw. spätestens bei der Inbetriebnahme des Katalysators und werden dabei vollständig aus dem Katalysator entfernt.There when spraying the catalyst suspension with the therein contained active composition components and / or their precursor compounds in the coating drum or during coating of the inert carrier material in the fluidized bed, in some cases high losses due to nebulization of the catalyst suspension and / or by partial abrasion of the already coated carrier occurred in the art was transferred to the catalyst suspension organic binders, preferably copolymers, advantageously in the form of a aqueous dispersion of vinyl acetate / vinyl laurate, vinyl acetate / acrylate, Styrene / acrylate, vinyl acetate / maleate and vinyl acetate / ethylene u. a, usually binder amounts of 10-20 Wt .-%, based on the solids content of the catalyst suspension be used. With the addition of one of the mentioned binders the coating temperature advantageously in a range of 50-450 ° C. The binders used decomposed after filling of the catalyst in the reactor usually already during the heating of the reactor to operating temperature or at the latest during commissioning of the catalyst and thereby become completely out of the catalyst away.
Die hierbei auf dem inerten Trägermaterial als dünne Schale verbleibenden katalytisch aktiven Komponenten werden als aktive Masse bezeichnet. Die Komponenten der aktiven Masse können sich teilweise von den in der Katalysatorsuspension eingesetzten Komponenten bzw. Rohstoffquellen oder Vorläuferverbindungen unterscheiden, da diese zum Teil durch die Wärmebehandlung des Katalysators chemisch umgewandelt werden und zumeist in die entsprechenden Metalloxide überführt werden.The here on the inert carrier material as a thin Shell remaining catalytically active components are considered called active mass. The components of the active mass can partially from those used in the catalyst suspension Components or raw material sources or precursor compounds differ, as these are partly due to the heat treatment the catalyst are chemically converted and mostly in the corresponding metal oxides are transferred.
Es wurde nun überraschend gefunden, dass die Leistungssfähigkeit der Katalysatoren nicht ausschließlich von der Zusammensetzung und Menge der aktiven Masse (nach dem Aufheizen bzw. der Temperung vorhandene katalytisch aktive Verbindungen) der Katalysatoren abhängt, sondern die in der Katalysatorsuspension oder des für die Beschichtung des Trägers verwendeten Pulvergemisches eingesetzten Rohstoffquellen einen erheblichen Einfluss auf die Selektivität, Aktivität und Standzeit der Katalysatoren haben.It was now surprisingly found that the ability to perform the catalysts are not exclusively of the composition and amount of active mass (after heating or tempering) existing catalytically active compounds) of the catalysts depends, but in the catalyst suspension or for the Coating of the carrier used powder mixture used Raw material sources have a significant influence on the selectivity, Activity and lifetime of the catalysts have.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung von Aldehyden, Carbonsäuren und/oder Carbonsäureanhydriden, bei dem man einen gasförmigen Strom, der einen aromatischen Kohlenwasserstoff enthält und ein molekularen Sauerstoff enthaltendes Gas umfasst, bei einer erhöhten Temperatur mit einem vorstehend definierten Katalysator in Kontakt bringt.The The invention also relates to a process for the preparation of aldehydes, carboxylic acids and / or carboxylic acid anhydrides, where you have a gaseous stream that is an aromatic Contains hydrocarbon and a molecular oxygen containing gas at an elevated temperature with a catalyst defined above in contact.
Die als Rohstoffquelle für die Katalysatorsuspension verwendeten Mischelementoxide können auf verschiedene Weise hergestellt werden und der Katalysatorsuspension als isolierte Verbindung oder direkt als Reaktionsmischung beigesetzt werden. Ebenfalls können entsprechende Vorläuferverbindungen der Mischmetalloxide der Katalysatorsuspension zugesetzt werden. Hierbei handelt es sich vorteilhaft um mehrkernige Mischelementverbindungen oder um Mischmetalloxidverbindungen, die im Allgemeinen eine andere Kristallstruktur aufweisen als die entsprechenden in der aktiven Masse vorliegenden thermisch behandelten Mischelementoxide und die zudem noch Kristallwasser enthalten können.The used as a source of raw material for the catalyst suspension Mixed element oxides can be prepared in various ways and the catalyst suspension as an isolated compound or Be buried directly as a reaction mixture. Likewise corresponding precursor compounds of the mixed metal oxides be added to the catalyst suspension. This is it advantageous to polynuclear mixing element compounds or Mischmetalloxidverbindungen, which generally have a different crystal structure than the corresponding present in the active composition thermally treated Mischelementoxide and also may contain water of crystallization.
Zur Herstellung der in den erfindungsgemäßen Katalysatoren verwendeten Mischelementoxide und/oder deren Vorläuferverbindungen eignet sich in vielen Fällen vorteilhaft auch die Umsetzung einer Lösung einer Metallverbindung mit einer Suspension eines Metalloxids bei erhöhten Temperaturen in einem wässrigen oder nicht-wäßrigen Lösungsmittel. So kann z. B. ein für die erfindungsgemäßen Katalysatoren verwendetes Silber-Vanadium-Oxid vorteilhaft dadurch hergestellt werden, dass Silbernitrat in wässriger Lösung bei erhöhten Temperaturen mit Vanadiumpentoxid in den entsprechenden gewünschten atomaren Verhältnissen umgesetzt wird. Die dabei entstehende Reaktionsmischung mit der darin enthaltenen Mischmetallverbindung kann der Katalysatorsuspension direkt zugesetzt werden oder die entsprechende Mischmetallverbindung aber auch vorher isoliert und gegebenenfalls thermisch behandelt werden.to Preparation of the catalysts of the invention used mixed element oxides and / or their precursor compounds In many cases, the conversion is also advantageous a solution of a metal compound with a suspension a metal oxide at elevated temperatures in an aqueous medium or non-aqueous solvents. So can z. B. one for the invention Catalysts used silver vanadium oxide advantageous characterized be prepared that silver nitrate in aqueous solution at elevated temperatures with vanadium pentoxide in the corresponding desired atomic ratios is implemented. The resulting reaction mixture with the contained therein Mischmetallverbindung can be added directly to the catalyst suspension or the corresponding Mischmetallverbindung but also before isolated and optionally thermally treated.
Als Lösungsmittel können neben Wasser auch polare organische Lösungsmittel, wie Polyole, Polyether oder Amine dienen. Die Umsetzung eines Metalloxids oder mehrerer Metalloxide (wie z. B. Vanadiumpentoxid und Molybdäntrioxid) mit einer Silberverbindung und gegebenenfalls einer weiteren Verbindung (wie z. B. eine Phosphorverbindung) kann im allgemeinen bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur durchgeführt werden. Bevorzugt wird die Reaktion bei Temperaturen von 50 bis 100°C durchgeführt und dauert je nach verwendeten Ausgangstoffen und Reaktionsbedingungen 20 Minuten bis 5 Tage.In addition to water, polar organic solvents such as polyols, polyethers or amines can also be used as solvents. The reaction of a metal oxide or a plurality of metal oxides (such as vanadium pentoxide and molybdenum trioxide) with a silver compound and optionally another compound (such as a phosphorus compound) may generally be carried out at room temperature or elevated temperature. Preferably, the reaction is carried out at temperatures of 50 to 100 ° C and takes depending on starting materials used and reaction conditions for 20 minutes to 5 days.
Die so gebildete Mischmetallverbindung kann aus der Reaktionsmischung isoliert und gegebenenfalls gelagert werden bis zur weiteren Verwendung oder auch direkt als Suspensionslösung der Katalysatorsuspension, die noch mindestens Titandioxid und eine Vanadiumverbindung enthält, zugesetzt werden. Die durch die Reaktion erhaltene und isolierte Mischmetallverbindung kann auch vor der Zugabe zur Katalysatorsuspension einer thermischen Behandlung bei erhöhten Temperaturen unterzogen werden um eine Umlagerung der Kristallstruktur und eine Entfernung von Kristallwasser zu bewirken.The The mixed metal compound thus formed can be prepared from the reaction mixture isolated and optionally stored until further use or directly as a suspension solution of the catalyst suspension, which still contains at least titanium dioxide and a vanadium compound, be added. The product obtained and isolated by the reaction Mischmetallverbindung can also be added to the catalyst suspension before adding subjected to thermal treatment at elevated temperatures become a rearrangement of the crystal structure and a distance effect of crystal water.
Im Falle einer vorherigen Isolierung der Mischmetallverbindung kann diese durch Abfiltrieren der Suspension und Trocknen des erhaltenden Feststoffs erfolgen, wobei die Trocknung durch verschiedene Methoden durchgeführt werden kann. Vorteilhaft wird die Trocknung der Mischmetall-Suspension durch Sprühtrocknung oder Gefriertrocknung durchgeführt.in the Case of prior isolation of the mixed metal compound can this by filtering off the suspension and drying the obtained Solid, wherein the drying by various methods can be carried out. The drying becomes advantageous the mixed metal suspension by spray drying or freeze drying carried out.
Alternativ zu der Reaktion in Lösung können die Mischmetallverbindungen aber auch durch Zusammenschmelzen erzeugt werden, z. B. dergestalt, dass verschiedene fein vermischte Metalloxid-Pulver in einer Festkörperreaktion bei erhöhten Temperaturen von 400 bis 800°C umgesetzt werden.alternative to the reaction in solution, the mixed metal compounds but also be generated by melting together, z. For example, that different finely mixed metal oxide powders in a solid state reaction reacted at elevated temperatures of 400 to 800 ° C. become.
Die Komponenten der Katalysatorsuspension werden im Allgemeinen in Form von Oxiden und/oder oder in Form von Verbindungen, z. B. Salzen, eingesetzt, welche sich beim Erhitzen in Gegenwart von Sauerstoff in Oxide umwandeln. Es können jedoch auch Metallsalze wie Phosphate oder Halogenide der Katalysatorsuspension zugesetzt werden, die in der aktiven Masse des Katalysators auch nach einer thermischen Behandlung unverändert vorliegen.The Components of the catalyst suspension are generally in the form of oxides and / or in the form of compounds, e.g. For example, salts, used, which on heating in the presence of oxygen convert to oxides. However, metal salts can also be used Phosphates or halides are added to the catalyst suspension, in the active mass of the catalyst even after a thermal Treatment unchanged.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Katalysatoren erfolgt im Allgemeinen über eine Vorstufe des fertigen Katalysators, die als solche gelagert werden kann. Hierbei handelt es sich um einen inerten keramischen Träger, auf dem die in der Katalysatorsuspension eingesetzten Rohstoffe mittels eines Sprühverfahrens aufgebracht und vorteilhaft unter Verwendung eines organischen Bindemittels fixiert sind.The Preparation of the catalysts of the invention generally takes place via a preliminary stage of the finished Catalyst that can be stored as such. This acts it is an inert ceramic support on which the used in the catalyst suspension raw materials by means of a Spray applied and advantageous using an organic binder are fixed.
Der aktive Katalysator entsteht in der Regel durch thermische Behandlung dieser Vorstufe oder bereits beim Aufheizen des Katalysators im Reaktor. Hierbei werden in der Regel die eingesetzten Metallverbindungen in die entsprechenden Metalloxide überführt. Beispielsweise wird Vanadinoxalat zersetzt und in V2O5 umgewandelt. Ebenfalls können andere in der Katalysatorsuspension enthaltene Verbindungen beim Aufheizen des Katalysators in ihre oxidischen Verbindungen umgewandelt werden. So ist davon auszugehen, das Ammoniumdihydrogenphosphat zu P2O5 umgewandelt wird und als solches in der aktiven Masse vorliegt. Für den Fall, dass wasserhaltige Mischmetalloxide hergestellt und als Rohstoffquelle bei der Herstellung der Katalysatorsuspension eingesetzt werden, ist im Allgemeinen davon auszugehen, dass diese das Kristallwasser bei der thermischen Behandlung des Katalysators verlieren und gegebenenfalls ihre Kristallstruktur verändern.The active catalyst is usually formed by thermal treatment of this precursor or already during the heating of the catalyst in the reactor. In this case, the metal compounds used are usually converted into the corresponding metal oxides. For example, vanadium oxalate is decomposed and converted to V 2 O 5 . Also, other compounds contained in the catalyst suspension can be converted to their oxidic compounds upon heating of the catalyst. Thus it can be assumed that the ammonium dihydrogen phosphate is converted to P 2 O 5 and is present as such in the active composition. In the case that hydrous mixed metal oxides are prepared and used as a raw material source in the preparation of the catalyst suspension, it is generally assumed that they lose the water of crystallization during the thermal treatment of the catalyst and possibly change its crystal structure.
Die Umwandlung der in der Katalysatorsuspension eingesetzten Rohstoffquellen geschieht vorzugsweise bei Temperaturen von 200 bis 500°C und besonders bevorzugt im Bereich von 300 bis 500°C.The Conversion of the raw material sources used in the catalyst suspension is preferably carried out at temperatures of 200 to 500 ° C. and more preferably in the range of 300 to 500 ° C.
Die Form des inerten Trägermaterials ist nicht maßgeblich entscheidend für die Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Katalysatoren, jedoch haben sich im Stand der Technik insbesondere Kugeln oder Ringe als vorteilhafte Formkörper erwiesen.The Form of the inert carrier material is not relevant crucial for the performance of the invention Catalysts, however, have become common in the art Spheres or rings proved to be advantageous moldings.
Die Schichtdicke der aktiven Masse bzw. die Summe der Schichtdicken der Schalen welche die aktive Masse enthalten, beträgt im Allgemeinen 20–400 μm und variiert je nach Lage des erfindungsgemäßen Katalysators im Katalysatorbett.The Layer thickness of the active mass or the sum of the layer thicknesses the shells containing the active mass is generally 20-400 microns and varies depending on Location of the catalyst according to the invention in the catalyst bed.
Es wurde weiter überraschend gefunden, dass eine räumliche Trennung der verschiedenen Komponenten der Katalysatorsuspension von den verwendeten Mischmetalloxiden im Allgemeinen nicht notwendig ist, um verbesserte Katalysatoren zu erhalten. Alle in der Katalysatorsuspension eingesetzten Komponenten werden im Allgemeinen mit den entsprechenden Mischelementoxiden vermischt bzw. vermengt und die gleichmäßig vermischte Suspension auf den inerten Träger aufgebracht. Es sind jedoch auch Katalysatoren denkbar, bei denen verschieden zusammengesetzte Katalysatorsuspensionen nacheinander auf den inerten keramischen Träger aufgebracht werden, wobei wenigstens eine Lage einen erfindungsgemäßen Katalysator enthält und somit ein erfindungsgemäßer verbesserter Katalysator entsteht.It was further surprisingly found that a spatial Separation of the various components of the catalyst suspension of the mixed metal oxides used is generally not necessary to obtain improved catalysts. All in the catalyst suspension used components are generally associated with the corresponding Mischelementoxiden mixed or mixed and evenly mixed suspension applied to the inert carrier. However, catalysts are also conceivable in which different composite catalyst suspensions successively to the inert ceramic support are applied, wherein at least a layer of a catalyst according to the invention contains and thus an inventive improved catalyst is formed.
Zudem sind verbesserte Katalysatoren denkbar, bei denen eine nicht erfindungsgemäße Katalysatorsuspension, die mindestens Titandioxid, eine Vanadiumverbindung und vorteilhaft auch eine Alkalimetallverbindung enthält, zunächst isoliert und ggf. thermisch behandelt wird und anschließend das entstehende Pulver im Allgemeinen wieder mit einem Pulver vermischt wird (vorteilhaft in Wasser), welches zuvor aus einer Katalysatorsuspension gewonnen wurde das aus mindestens Titandioxid, einer Vanadiumverbindung und mindestens einem Mischmetalloxid oder deren Vorläuferverbindung besteht. Diese neue Katalysatorsuspension kann als Schicht allein auf einen inerten keramischen Träger aufgebracht werden oder aber auch in Kombination mit anderen erfindungsgemäßen und/oder nicht erfindungsgemäßen Coating-Schichten verwendet werden.In addition, improved catalysts are conceivable in which a catalyst not according to the invention suspension containing at least titanium dioxide, a vanadium compound and advantageously also an alkali metal compound, first isolated and optionally thermally treated and then the resulting powder is generally mixed again with a powder (advantageously in water), which was previously obtained from a catalyst suspension consists of at least titanium dioxide, a vanadium compound and at least one mixed metal oxide or its precursor compound. This new catalyst suspension can be applied as a layer alone to an inert ceramic support or else used in combination with other coating layers according to the invention and / or not according to the invention.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren werden im Allgemeinen für die partielle Gasphasenoxidation von aromatischen Kohlenwasserstoffen zu Aldehyden, Carbonsäuren und/oder Carbonsäureanhydriden verwendet. Hierbei eignen sich diese Katalysatoren insbesondere zur Gasphasenoxidation von o-Xylol und/oder Naphthalin zu Phthalsäureanhydrid mit einem molekuaren Sauerstoff enthaltenden Gas.The catalysts of the invention are generally for the partial gas phase oxidation of aromatic hydrocarbons to aldehydes, carboxylic acids and / or carboxylic anhydrides used. These catalysts are particularly suitable for the gas-phase oxidation of o-xylene and / or naphthalene to phthalic anhydride with a molecular oxygen-containing gas.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren können wie bereits erwähnt, zu diesen Zweck in einer Katalysatorschüttung allein oder in Kombination mit anderen, unterschiedlich aktiven Katalysatoren, beispielsweise Katalysatoren des Standes der Technik (Vanadiumpentoxid/Anatas-Basis ohne Mischmetalloxidkomponente), eingesetzt werden.The catalysts of the invention can as already mentioned, for this purpose in a catalyst bed alone or in combination with others, different active Catalysts, for example, catalysts of the prior art (Vanadium pentoxide / anatase base without Mischmetalloxidkomponente) used become.
Hierbei werden die unterschiedlichen erfindungs- und nicht erfindungsgemäßen Katalysatoren im Allgemeinen in separaten Katalysatorschüttungen eingesetzt, die in mindestens einem Katalysatorbett angeordnet sind. Vorteilhaft ist hierbei insgesamt die Verwendung der erfindungsgemäßen Katalysatoren in den am nächsten zum Gaseintritt gelegenen Katalysatorlagen bis hin zur Lage mit dem höchsten Hot Spot.in this connection are the different inventive and not inventive Catalysts generally in separate catalyst beds used, which are arranged in at least one catalyst bed. Overall, the use of the invention is advantageous here Catalysts in the closest to the gas inlet Catalyst layers up to the location with the highest hot Spot.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Katalysatoren in den der Lage mit dem höchsten Hot Spot nachfolgenden Katalysatorlagen und näher zum näher zum Gasaustritt gelegenen Katalysatorlagen hat zwar ebenfalls eine positiven Effekt, aber bereits eine deutlich geringere positive Wirkung hinsichtlich der Selektivität zur Folge als die Verwendung der erfindungsgemäßen Katalysatoren zu den näher am Gaseintritt gelegenen Katalysatorlagen. Die erfindungsgemäßen Katalysatoren und/oder deren erfindungsgemäße Vorläuferkatalysatoren werden in die Reaktionsrohre eine Reaktors in Lagen eingefüllt. Die verschiedenen Lagen können hierbei aus erfindungsgemäßen und nicht erfindungsgemäßen Katalysatoren bestehen.The Use of the catalysts of the invention in the situation with the highest hot spot following Catalyst layers and closer to closer to the gas outlet although the catalyst layers also have a positive effect, but already a much lower positive effect regarding the selectivity as the use of the invention Catalysts to the closer to the gas inlet catalyst layers. The catalysts of the invention and / or their Precursor catalysts according to the invention In the reaction tubes, a reactor in layers are filled. The different layers can in this case from inventive and catalysts of the invention do not exist.
Es ist ebenfalls denkbar, in einer Lage eine Schüttung eines Gemisches aus mindestens einem erfindungsgemäßen Katalysator und mindestens einem nicht erfindungsgemäßen Katalysator zu verwenden und diese Schüttung alleine oder in Kombination mit weiteren Katalysatorlagen aus erfindungsgemäßen und/oder nicht erfindungsgemäßen Katalysatoren zu verwenden.It is also conceivable, in one layer a bed of a Mixture of at least one inventive Catalyst and at least one non-inventive Catalyst to use and this bed alone or in combination with other catalyst layers of the invention and / or catalysts not according to the invention to use.
Die Reaktionsrohre werden hierbei von außen thermostatisiert, was im Allgemeinen mittels einer Salzschmelze geschieht, welche die Rohre umspült.The Reaction tubes are in this case thermostated from the outside, which generally happens by means of a molten salt, which the pipes are washed around.
Beim Aufheizen des Reaktors mit den neu mit Katalysator befüllten Reaktionsrohren und/oder bei der anschließenden thermischen Behandlung des Katalysators entsteht aus der Vorstufe des Katalysators der eigentlich aktive Katalysator, indem der organische Binder herausgebrannt wird und sich die jeweiligen in der Katalysatorsuspension verwendeten Rohstoffquellen im Allgemeinen in die entsprechenden oxidischen Verbindungen umwandeln. Zudem kann sich je nach Art der Mischmetallverbindungen auch deren chemische Zusammensetzung und/oder ihre kristalline Struktur verändern.At the Heating the reactor with the newly filled with catalyst Reaction tubes and / or in the subsequent thermal Treatment of the catalyst arises from the precursor of the catalyst the actually active catalyst burned out by the organic binder and the respective ones used in the catalyst suspension Raw material sources generally into the corresponding oxidic Convert connections. In addition, depending on the nature of the Mischmetallverbindungen also their chemical composition and / or their crystalline structure change.
Über eine derart thermisch behandelte Katalysatorschüttung bestehend aus mindestens einem erfindungsgemäßen Katalysator wird das Reaktionsgas bei Temperaturen von 250–550°C, insbesondere bei 330 bis 500°C und bei einem Überduck von im Allgemeinen 0,1 bis 2,5 bar vorzugsweise 0,3 bis 1,5 bar geleitet, wobei die Raumgeschwindigkeit im allgemeinen 1000 bis 5000 h (–1) beträgt.about consisting of such a thermally treated catalyst bed from at least one catalyst according to the invention is the reaction gas at temperatures of 250-550 ° C, especially at 330 to 500 ° C and at a Überduck of generally 0.1 to 2.5 bar, preferably 0.3 to 1.5 bar directed, with the space velocity generally 1000 to 5000 h (-1).
Das dem Katalysator zugeführte Reaktionsgas wird im allgemeinen durch Vermischen von einem molekularen Sauerstoff enthaltenden Gas, vorzugsweise Luft, das außer Sauerstoff noch geeignete Reaktionsmoderatoren und oder Verdünnungsmittel wie Dampf, Stickstoff und/oder Kohlendioxid, enthalten kann, mit dem zu oxidierenden aromatischen Kohlenwasserstoff erzeugt, wobei das molekularen Sauerstoff enthaltende Gas im Allgemeinen 1 bis 100 Vol.-% und besonders bevorzugt 10 bis 30 Vol.-% Sauerstoff, 0 bis 30 Vol.-% Wasserdampf, vorzugsweise 0 bis 20 Vol.-% Wasserdampf sowie 0 bis 50% Vol.-%, vorzugsweise 0 bis 1 Vol.-% Kohlendioxid, Rest Stickstoff enthalten kann. Zu der Bildung des Reaktionsgases wird das molekularen Sauerstoff enthaltende Gas im Allgemeinen mit 20 bis 200 g je Nm3 und be sonders bevorzugt mit 60 bis 120 g je Nm3 des zu oxidierenden aromatischen Kohlenwasserstoffes gemischt.The reaction gas supplied to the catalyst is generally produced by mixing a molecular oxygen-containing gas, preferably air, which may contain, besides oxygen, still suitable reaction moderators and or diluents such as steam, nitrogen and / or carbon dioxide, with the aromatic hydrocarbon to be oxidized the molecular oxygen-containing gas generally 1 to 100 vol .-% and particularly preferably 10 to 30 vol .-% oxygen, 0 to 30 vol .-% water vapor, preferably 0 to 20 vol .-% water vapor and 0 to 50% by volume .-%, preferably 0 to 1 vol .-% carbon dioxide, the rest may contain nitrogen. For the formation of the reaction gas, the molecular oxygen-containing gas is generally mixed with 20 to 200 g per Nm 3 and be particularly preferably 60 to 120 g per Nm 3 of the aromatic hydrocarbon to be oxidized.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur partiellen Oxidation von aromatischen Kohlenwasserstoffen zu Aldehyden, Carbonsäuren und/oder Carbonsäureanhydriden, welche sich besonders vorteilhaft zur Oxidation von o-Xylol und/oder Napthhalin zu Phthalsäureanhydrid erweist, wird der aromatische Kohlenwasserstoff zunächst an einer Schüttung des erfindungsgemäßen Katalysators nur teilweise umgesetzt zu einem Reaktionsgemisch aus Ausgangsstoff, Zwischenprodukten und Endprodukt und dieses Gemisch mit wenigsten einem weiteren Katalysator umgesetzt, der ebenfalls erfindungsgemäß sein kann oder ein dem Stand der Technik entsprechender Katalysator sein kann.at a preferred embodiment of the method for partial Oxidation of aromatic hydrocarbons to aldehydes, carboxylic acids and / or carboxylic anhydrides, which are particularly advantageous for the oxidation of o-xylene and / or napthhalin to phthalic anhydride the aromatic hydrocarbon first becomes on a bed of the invention Catalyst only partially reacted to a reaction mixture Starting material, intermediates and final product and this mixture reacted with at least one other catalyst, too may be according to the invention or the state of Technology may be appropriate catalyst.
Die Reaktion kann jedoch auch mit mehr als einem Reaktor durchgeführt werden, wobei jeder Reaktor für sich auf unterschiedliche Reaktionstemperaturen thermostatisiert sein kann und wenigstens eine Katalysatorschüttung mit mindestens einer Katalysatorlage enthält. Es genügt für das erfindungsgemäße Verfahren hierbei, wenn wenigsten einer dieser Reaktoren eine Lage mit einem erfindungsgemäßen Katalysator aufweist.The However, reaction can also be carried out with more than one reactor be, each reactor being different Reaction temperatures can be thermostated and at least a catalyst bed with at least one catalyst layer contains. It is sufficient for the invention Process here, if at least one of these reactors one layer having a catalyst according to the invention.
Für die Herstellung von Phthalsäureanhydrid aus o-Xylol enthält das teilumgesetzte Reaktionsgas nach Durchlauf einer oder auch mehrerer Katalysatorlagen mit erfindungsgemäßen Katalysator neben dem gewünschten Produkt Phthalsäureanhydrid auch noch eine wesentliche Menge an nicht umgesetzten o-Xylol und Zwischenprodukte wie o-Tolylaldehyd und o-Tolylsäure und Phthalid.For contains the preparation of phthalic anhydride from o-xylene the partially reacted reaction gas after passing one or more Catalyst layers with catalyst according to the invention in addition to the desired product phthalic anhydride also a substantial amount of unreacted o-xylene and Intermediates such as o-tolualdehyde and o-toluic acid and Phthalide.
Anschließend wird in der Regel das Produktgemisch ohne weitere Auftrennung über mindestens eine weitere Katalysatorlage geleitet, die sich hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und Aktivität von dem erfindungsge mäßen Katalysator unterscheidet um die vollständige Umsetzung des Rohstoffes bzw die Oxidation der Unteroxidationsprodukte zu Phthalsäureanhydrid zu gewährleisten.Subsequently As a rule, the product mixture is transferred without further separation passed at least one other catalyst layer, which in terms of their chemical composition and activity of the erfindungsge MAESSEN catalyst differs the complete implementation of the raw material or the oxidation the Unteroxidationsprodukte to ensure phthalic anhydride.
Weiterhin ist eine Abtrennung des nicht umgesetzten o-Xylols nach Durchlaufen der Katalysatorschüttung mit dem erfindungsgemäßen Katalysator denkbar, bevor das Reaktionsgas einer oder mehreren weiteren Katalysatorschüttungen zugeführt wird. Eine solche Variante ist jedoch technisch nur mit relativ großen Aufwand realisierbar.Farther is a separation of the unreacted o-xylene after it has passed through the catalyst bed with the inventive Catalyst conceivable before the reaction gas one or more is fed to further catalyst beds. However, such a variant is technically only with relatively large Effort feasible.
Es ist deshalb bevorzugt, dass das Reaktionsgemisch nacheinander ohne Abtrennung von Ausgangstoffen oder Zwischenprodukten mehrere Katalysatorlagen durchläuft, wobei mindestens eine dieser Katalysatorlagen, bevorzugt die näher zum Gaseintritt gelegenen Lage(n), eine Schüttung eines erfindungsgemäßen Katalysators enthält.It is therefore preferred that the reaction mixture without successively Separation of starting materials or intermediates several catalyst layers passes through, wherein at least one of these catalyst layers, prefers the position (s) closer to the gas inlet, a bed of a catalyst according to the invention contains.
Im Allgemeinen wird der erfindungsgemäße Katalysator zusammen mit mindestens einer weiteren oder auch mehreren Katalysatorlagen verwendet, wobei mindestens eine der Katalysatorlagen vom Gaseintritt bis einschließlich zur Lage mit dem höchsten Hot Spot gelegenen Katalysatorlagen einen erfindungsgemäßen Katalysator enthält der im Allgemeinen aus 1 bis 40 Gew.-% Vanadiumpentoxid, berechnet als V2O5, 50 bis 99 Gew.-% Titandioxid, berechnet als TiO2, bis zu 1 Gew.-% einer Alkalimetallverbindung, berechnet als Akalimetall, bevorzugt Cäsium, bis zu 1,5 Gew.-% einer Phosphorverbindung, berechnet als P, bis zu 10 Gew.-% einer Antimonverbindung, berechnet als Sb2O3 und bis zu 15 Gew.-% mindestens eines Mischelementoxids des Silbers mit mindestens einem der bereits zuvor beschriebenen Elemente und/oder bis zu 10 Gew.-% eines Mischelementoxids des Vanadiums mit mindestens einem der bereits zuvor beschriebenen Elemente besteht.in the In general, the catalyst according to the invention together with at least one further or several catalyst layers used, wherein at least one of the catalyst layers from the gas inlet to including the location with the highest hot spot located catalyst layers a catalyst according to the invention which generally contains from 1 to 40% by weight of vanadium pentoxide, calculated as V2O5, 50 to 99% by weight of titanium dioxide, calculated as TiO 2, up to 1% by weight of an alkali metal compound, calculated as Alkali metal, preferably cesium, up to 1.5% by weight of one Phosphorus compound, calculated as P, up to 10% by weight of an antimony compound, calculated as Sb 2 O 3 and up to 15% by weight of at least one mixed element oxide of Silver with at least one of the elements previously described and / or up to 10% by weight of a mixed element oxide of vanadium with at least one of the elements previously described.
Die in Kombination hierzu verwendeten Katalysatoren die im Allgemeinen in Lagen verwendet werden, die näher zum Gasaustritt liegen und nach der Lage mit dem höchsten Hot Spot folgen, basieren zumeist auf nicht erfindungsgemäßen Katalysatoren auf Basis von Titandioxid/V205, enthalten aber keine Mischelementoxide des Silbers und/oder des Vanadiums. Es können jedoch auch ausschließlich erfindungsgemäße Katalysatoren in allen Lagen verwendet werden. Hierbei unterscheiden sich in der Regel die Katalysatoren in Art und Menge der in der Aktiven Masse vorhandenen Mischmetalloxide.The Catalysts used in combination generally be used in layers that are closer to the gas outlet and follow the location with the highest hot spot mostly on non-inventive catalysts based on titanium dioxide / V205, but contain no mixed element oxides of silver and / or vanadium. It can, however, too exclusively catalysts according to the invention be used in all situations. Hereby differ in the Usually the catalysts in type and amount of active mass existing mixed metal oxides.
Die in Kombination mit den erfindungsgemäßen Katalysatoren verwendeten nicht erfindungsgemäßen Katalysatoren aus dem Stand der Technik weisen in der Regel einen Titandioxid-Gehalt von 60–99 Gew.-%, einen Vanadiumoxid-Gehalt von 1 bis 40 Gew.-%, einen Alkalimetall-Gehalt bis zu 1 Gew.-%, einen Phosphorgehalt von bis zu 1,5 Gew.-% und einen Antimongehalt von bis zu 10 Gew.-% auf.The in combination with the catalysts of the invention used non-inventive catalysts from the prior art usually have a titanium dioxide content of 60-99% by weight, a vanadium oxide content of 1 to 40 Wt .-%, an alkali metal content up to 1 wt .-%, a phosphorus content of up to 1.5% by weight and an antimony content of up to 10% by weight on.
Unberührt der oben beschriebenen Zusammensetzungen können die aktiven Massen der erfindungs- und/oder nicht erfindungsgemäßen Katalysatoren noch geringen Mengen weitere oxidischer Verbindungen zur Aktivitäts- und Selektivitätsteuerung enthalten.unaffected The above-described compositions may include the active ones Compositions of the invention and / or not according to the invention Catalysts even small amounts of other oxidic compounds for activity and selectivity control included.
BeispieleExamples
Herstellung der KatalysatorenPreparation of the catalysts
Die verschiedenen Komponenten der Katalysatorsuspension werden nacheinander als Lösungen und/oder als Pulver in deionisiertes Wasser gegeben und die entstehende Suspension vorteilhaft mindestens 12 h gerührt. Als Rohstoffquellen für die im erfindungsgemäßen Katalysator enthaltenen Komponenten werden vorteilhaft Titandioxid in der Anatasmodfikation, V2O5 bzw. Vanadyloxalat, Cäsiumsulfat, Ammoniumdihydrogenphosphat, Antimon trioxid, Wismutvanadat und Silbervanadat, Silbermolybdat, Silberwolframat und/oder andere Mischmetalloxide des Silbers und Vanadiums verwendet.The different components of the catalyst suspension are successively as solutions and / or as a powder in deionized water given and the resulting suspension advantageously at least 12 h stirred. As raw material sources for in the inventive Catalyst-containing components are advantageously titania in anatase modification, V2O5 or vanadyl oxalate, cesium sulfate, Ammonium dihydrogen phosphate, antimony trioxide, bismuth vanadate and silver vanadate, Silver molybdate, silver tungstate and / or other mixed metal oxides of silver and vanadium.
Anschließend wird ein organischer Binder in Form einer wässrigen Dispersion eines Vinylacetat-Copolymers zu der wässrigen Katalysatorsuspension gegeben und die insgesamt etwa 20 bis 25%ige Suspension noch weitere 30 Minuten gerührt.Subsequently becomes an organic binder in the form of an aqueous dispersion a vinyl acetate copolymer to the aqueous catalyst suspension given and the total of about 20 to 25% suspension even more Stirred for 30 minutes.
Danach wird eine entsprechende Menge der wässrigen Suspension, welche die Aktivstoffe und/oder deren Vorläuferverbindungen und den organischen Binder enthält, im Sprühverfahren auf den inerten Träger (Steatit-Ringe mit 7 × 7 × 4 mm bzw. 8 × 6 × 5 mm Abmessung) aufgebracht, bis eine bestimmte Menge an der kleberhaltigen Suspension auf die Ringe aufgebracht ist, so dass sich nach der Kalzinierung, die in den Beispielen angegebene Aktive Masse ergibt.After that is an appropriate amount of the aqueous suspension, which the active substances and / or their precursor compounds and the organic binder, by spraying on the inert support (7 × 7 × 4 steatite rings mm or 8 × 6 × 5 mm dimension) is applied until a certain amount of the adhesive-containing suspension on the rings is applied, so that after calcination, in the examples indicated active mass results.
Der Aktivmasse-Anteil (Anteil der katalytisch aktiven Stoffe ohne Bindemittel) bezieht sich jeweils auf den Anteil der katalytisch aktiven Masse an dem Gesamtgewicht des Katalysators einschließlich des Trägers in der jeweiligen Katalysatorlage, bestimmt nach Kalzinierung über 4 h bei 400°C.Of the Active mass fraction (proportion of catalytically active substances without binder) refers in each case to the proportion of catalytically active material on the total weight of the catalyst including the Carrier in the respective catalyst layer, determined according to Calcination for 4 h at 400 ° C.
Der angegebene Gehalt an Phosphor bezieht sich auf die bei der Katalysatorsuspensions-Herstellung zugegebenen Menge einer Phosphorverbindung. Es ist dem Fachmann bekannt, dass der tatsächliche Gehalt an Phosphor in der Aktiven Masse davon abweichen kann, je nachdem wie stark das verwendete TiO2 mit Phosphorverbindungen verunreinigt ist.Of the indicated content of phosphorus refers to those added in the catalyst suspension preparation Amount of a phosphorus compound. It is known to the person skilled in the art that the actual content of phosphorus in the active mass depending on how strong the TiO2 used with phosphorus compounds contaminated.
Oxidationsreaktionoxidation reaction
In einem Rohrreaktor mit einem Reaktionsrohr aus Eisen mit einem inneren Durchmesser von 25 mm und einer Länge von 3,7 m, welches von einem Salzbad umspült ist, wird das betreffende mehrlagige Katalysatorsystem eingefüllt, wobei in den beschriebenen Beispielen jeweils die R1-Lage am nächsten zum Gaseintritt liegt und die R4-Lage bzw. die R5-Lage am nächsten zum Gasaustritt liegt.In a tubular reactor with a reaction tube of iron with an inner Diameter of 25 mm and a length of 3.7 m, which is lapped by a salt bath, the relevant multi-layered Catalyst system filled, wherein in the described Examples in each case the R1 layer closest to the gas inlet is located and the R4 location or the R5 location closest to Gas outlet is.
Im Reaktionsrohr befand sich zentrisch angeordnet eine Thermohülse von 2 mm mit eingebauten Zugelement zur Temperaturmessung. Durch das Reaktionsrohr wurden stündlich von oben nach unten 4 Nm3 Luft mit einer Beladung von ca. 30 bis 70 g-Xylol/Nm3 Luft bei einer Salzbadtemperatur von 340–380°C geleitet.In the reaction tube was centrally arranged a thermal sleeve of 2 mm with built-in tension element for temperature measurement. 4 Nm 3 of air at a loading of about 30 to 70 g-xylene / Nm 3 air were passed through the reaction tube hourly from top to bottom at a salt bath temperature of 340-380 ° C.
Zur Bestimmung der katalytischen Leistungsdaten wird das aus dem Reaktionsrohr austretende Reaktionsgas durch einen ölgekühlten Kondenser geleitet, indem sich insbesondere das gebildete Phthalsäureanhydrid weitgehend vollständig und Nebenprodukte wie Benzoesäure, Maleinsäureanhydrid und Phthalid nur teilweise abscheiden. Das in den Kondensern abgeschiedene Roh-PSA wird mittels Heißöl abgeschmolzen, aufgefangen, verwogen und anschließend der Gehalt an Phthalsäureanhydrid durch GC-Analyse bestimmt.to Determination of the catalytic performance data is from the reaction tube exiting reaction gas through an oil-cooled Condenser passed, in particular, the phthalic anhydride formed largely complete and by-products such as benzoic acid, Particulate maleic anhydride and phthalide only partially. The separated in the condensers raw PSA is using hot oil melted, collected, weighed and then the Content of phthalic anhydride determined by GC analysis.
Die
in den Beispielen angegebene Roh-PSA-Ausbeute errechnet sich wie
folgt:
Die so ermittelte Ausbeute an festem PSA wird trotz Abzug der darin enthaltenden Nebenprodukte als Roh-PSA-Ausbeute bezeichnet, da man als Rein-PSA im Allgemeinen ein nach der thermischen Vorbehandlung und destillativen Aufarbeitung erhaltenes Produkt bezeichnet. Dies ist dem Fachmann ebenfalls geläufig.The so determined yield of solid PSA is despite deduction of it containing by-products as raw PSA yield, since one as pure PSA in general after the thermal pretreatment and product obtained by distillation. This the expert is also familiar.
Da die Umsetzung des o-Xylols in jedem Fall nahezu 100% ist, korrespondiert die so ermittelte Roh-Ausbeute direkt mit der Selektivität des Katalysatorsystems.There the conversion of o-xylene in each case is close to 100% corresponds the thus determined crude yield directly with the selectivity of the catalyst system.
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel): Katalysatorsystem A (4 Lagen)Example 1 (Comparative Example): Catalyst system A (4 layers)
Bei
diesem Katalysatorsystem handelt es sich um ein Mehrlagensystem
mit vier verschiedenen Lagen. Die einzelnen Schüttungen
dieses Vergleichskatalysators enthalten kein Mischelementoxid des
Silbers.
Bei einer Beladung von 50 bis 65 g o-Xylol pro Nm3 Luft und einer Luftmenge von insgesamt 4,0 Nm3 pro Stunde und 344 bis 347°C SBT wurde das im Beispiel 1 beschriebene Katalysatorsystem A getestet.At a loading of 50 to 65 g of o-xylene per Nm 3 of air and a total air flow of 4.0 Nm 3 per hour and 344 to 347 ° C SBT the catalyst system A described in Example 1 was tested.
Hierbei
wurde eine durchschnittliche Roh-PSA-Ausbeute (bezogen auf 100%
o-Xylol Reinheit) nach der Einfahrphase von 113,4 Gew.-% erzielt
und der Phthalidgehalt im Roh-PSA lag bei 0,01 Gew.-%. Beispiel 2 (erfindungsgemäß): Katalysatorsystem B (4 Lagen)
Bei
einer Beladung von 58 bis 63 g o-Xylol pro Nm3 Luft
und einer Luftmenge von insgesamt 4,0 Nm3 pro
Stunde und 346 bis 352°C SBT wurde das im Beispiel 2 beschriebene
Katalysatorsystem B getestet. Hierbei wurde eine durchschnittliche
Roh-PSA-Ausbeute (bezogen auf 100% o-Xylol Reinheit) nach der Einfahrphase
von 114,0 Gew.-% erzielt und der Phthalidgehalt im Roh-PSA lag bei
0,06 Gew.-%. Beispiel 3 (erfindungsgemäß): Katalysatorsystem C (4 Lagen)
Bei
einer Beladung von 58 bis 65 g o-Xylol pro Nm3 Luft
und einer Luftmenge von insgesamt 4,0 Nm3 pro
Stunde und 346 bis 347°C SBT wurde das im Beispiel 3 beschriebene
Katalysatorsystem C getestet. Hierbei wurde eine durchschnittliche
Roh-PSA-Ausbeute (bezogen auf 100% o-xylol Reinheit) nach der Einfahrphase
von 115,3 Gew.-% erzielt und der Phthalidgehalt im Roh-PSA lag bei
0,04 Gew.-%. Beispiel 4 (erfindungsgemäß): Katalysatorsystem D (4 Lagen)
Bei
einer Beladung von 57 bis 69 g o-Xylol pro Nm3 Luft
und einer Luftmenge von insgesamt 4,0 Nm3 pro
Stunde und 346 bis 348°C SBT wurde das im Beispiel 4 beschriebene
Katalysatorsystem D getestet. Hierbei wurde eine durchschnittliche
Roh-PSA-Ausbeute (bezogen auf 100% o-xylol Reinheit) nach der Einfahrphase
von 113,9 Gew.-% erzielt und der Phthalidgehalt im Roh-PSA lag bei
durchschnittlich 0,02 Gew.-%. Beispiel 5 (erfindungsgemäß): Katalysatorsystem E (4 Lagen)
Bei
einer Beladung von 52 bis 62 g o-Xylol pro Nm3 Luft
und einer Luftmenge von insgesamt 4,0 Nm3 pro
Stunde und 347 bis 348°C SBT wurde das im Beispiel 5 beschriebene
Katalysatorsystem E getestet. Hierbei wurde eine durchschnittliche
Roh-PSA-Ausbeute (bezogen auf 100% o-xylol Reinheit) nach der Einfahrphase
von 114,2 Gew.-% erzielt und der Phthalidgehalt im Roh-PSA lag bei
durchschnittlich 0,01 Gew.-%. Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel): Katalysatorsystem F (5 Lagen)
Bei
einer Beladung von 58 bis 61 o-Xylol pro Nm3 Luft
und einer Luftmenge von insgesamt 4 Nm3 pro Stunde
und 350 bis 354°C SBT wurde das im Beispiel 6 beschriebene
Katalysatorsystem F getestet. Hierbei wurde eine durchschnittliche
Roh-PSA-Ausbeute (bezogen auf 100% o-Xylol Reinheit) von 113,1 Gew.-%
nach der Einfahrphase erzielt und der Phthalidgehalt im Roh-PSA
lag bei 0,01 Gew.-%. Beispiel 6 (erfindungsgemäß): Katalysatorsystem G (5 Lagen)
Bei
einer Beladung von 58 bis 75 g o-Xylol pro Nm3 Luft
und einer Luftmenge von insgesamt 4 Nm3 pro
Stunde und 348 bis 350°C SBT wurde das im Beispiel 6 beschriebene
Katalysatorsystem G getestet. Hierbei wurde eine durchschnittliche
Roh-PSA-Ausbeute (bezogen auf 100% o-Xylol Reinheit) von 114,8 Gew.-% nach
der Einfahrphase erzielt und der Phthalidgehalt im Roh-PSA lag bei
0,03 Gew.-%. Tabelle 1: Leistungsdaten der erfindungsgemäßen
Katalysatoren
Aus dem Vergleich der Beispiele 2 bis 5 und dem Vergleichsbeispiel 1 wird ersichtlich, dass die Verwendung von Mischelementoxiden des Silbers als Rohstoffquelle zur zur Herstellung einer Katalysatorsuspension für einen Katalysator in der ersten am nächsten zum Gaseintritt gelegenen Katalysatorlage zu einer deutlichen Selektivitätssteigerung führt.Out Comparing Examples 2 to 5 and Comparative Example 1 It can be seen that the use of mixed element oxides of the Silver as a source of raw material for the preparation of a catalyst suspension for a catalyst in the first closest to the gas inlet catalyst layer to a significant increase in selectivity leads.
Aus dem Vergleich des Beispiels 7 mit dem Vergleichsbeispiel 6 wird ersichtlich, dass die Verwendung von Silbervanadat in der Aktiven Masse der Hot Spot-Katalysatorlage auch bei Einsatz in wenigsten einer der ersten Katalysatorlage nachfolgenden Katalysatorlage eine Verbesserung der Selektivität zur Folge hat.Out Comparing Example 7 with Comparative Example 6 seen that the use of silver vanadate in the active Mass of the hot spot catalyst layer even when used in at least one of the first catalyst layer subsequent catalyst layer a Improve the selectivity.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - WO 2005/092496 A1 [0022] WO 2005/092496 A1 [0022]
- - DE 2106796 A [0101] - DE 2106796 A [0101]
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