DE1161552B - Verfahren zur Herstellung ungesaettigter Aldehyde - Google Patents

Verfahren zur Herstellung ungesaettigter Aldehyde

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DE1161552B
DE1161552B DES74973A DES0074973A DE1161552B DE 1161552 B DE1161552 B DE 1161552B DE S74973 A DES74973 A DE S74973A DE S0074973 A DES0074973 A DE S0074973A DE 1161552 B DE1161552 B DE 1161552B
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DE
Germany
Prior art keywords
bismuth
catalyst
phosphotungstate
unsaturated aldehydes
production
Prior art date
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Pending
Application number
DES74973A
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English (en)
Inventor
Charles Rex Adams
Thomas Joseph Jennings
Lloyd Bernard Ryland
Hervey Harper Voge
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shell Internationale Research Maatschappij BV
Original Assignee
Shell Internationale Research Maatschappij BV
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/186Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J27/188Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
    • B01J27/19Molybdenum
    • B01J27/192Molybdenum with bismuth

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung ungesättigter Aldehyde Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ungesättigter Aldehyde durch Oxydation von Olefinen mit molekularem Sauerstoff in Anwesenheit eines Katalysators. Derartige Verfahren wurden bereits beispielsweise in der kanadischen Patentschrift 588 908 und den französischen Patentschriften 1 208 397 und 1 208 444 beschrieben. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden jedoch spezielle katalytische Substanzen verwendet, die bisher noch nicht als geeignet für diese Zwecke vorgeschlagen wurden.
  • Die Katalysatoren nach der kanadischen Patentschrift 588 908 bzw. der französischen Patentschrift 1 208 444 sind Verbindungen schwer flüchtiger, thermisch stabiler Sauerstoffsäuren von Bor, Phosphor, Chrom, Molybdän, Wolfram oder Vanadin mit Metallen der Atom-Nr. 25 bis 30 und Titan, Silber, Cadmium, Zinn, Cer, Blei, Wismut, Thor und Uran.
  • Nach dem französischen Patent 1 208 397 werden Katalysatoren folgender Summenformel verwendet: Bia PoMo, °d, worin a = 0,5 bis 18, b = 0 bis 5, c = 12 und d = 36 bis 76 ist.
  • Es wurde nun gefunden, daß man ungesättigte Aldehyde durch Oxydation von Olefinen in der Dampfphase mit molekularem Sauerstoff dadurch herstellen kann, daß man die Umsetzung bei erhöhter Temperatur bis zu 700"C in Gegenwart eines Katalysators durchführt, der aus Wismutphosphorwolframat oder einem Gemisch bzw. einer Verbindung aus Wismutphosphorwolframat und bis zu der 14,5fachen molaren Menge Wismutoxyd, bezogen auf Wismutphosphorwolframat besteht.
  • Der wismutphosphorwolframathaltige Katalysator kann auch auf einem Träger angewandt werden, beispielsweise einem üblicherweise verwendeten Trägermaterial, wie Tonerde oder Kieselsäure.
  • Wenn die spezifische Oberfläche des Katalysators hoch ist, so steigt die vollständige Oxydation des Olefins auf Kosten der Aldehydausbeute. Daher soll die spezifische Oberfläche 300 qm/g nicht übersteigen.
  • Es gibt jedoch keine untere Grenze mit Ausnahme der, die sich aus der normalen Oberflächengestaltung der Teilchen ergibt. Es wurde wünschenswert gefunden, den Katalysator nach der Herstellung zu erhitzen, um die Oberfläche zu modifizieren oder möglicherweise ungewünschte flüchtige Bestandteile, die enthalten sein können, auszutreiben. Der Katalysator kann in jeder üblichen Form, wie z. B. als Granulat oder in besonders feinkörniger Form, für die Anwendung in einer Wirbelschicht hergestellt werden.
  • Wismutphosphorwolframat-Katalysatoren können auf verschiedene Weise hergestellt werden. Die bevorzugte Methode zur Herstellung von Wismutphosphorwolframat-Katalysatoren besteht in der Zugabe einer salpetersauren Lösung von Wismutnitrat zu einer wäßrigen Lösung von Phosphorwolframsäure und dann Zugabe von Ammoniak. Der erhaltene Niederschlag wird abgetrennt, gewaschen, getrocknet, geglüht und gesiebt. Bevorzugt werden Wismutphosphorwolframat-Katalysatoren mit äquimolaren Mengen Wismut und Wolfram mit 4 Molprozent Phosphor und ausreichend Sauerstoff, um einen Katalysator zu bilden, der unter den in Aussicht genommenen Reaktionsbedingungen stabil ist. Ein solcher Katalysator hat z. B. die Formel Bi12PWl2Oss,5 Ein Wismutphosphorwolframat-Katalysator auf einem Träger kann hergestellt werden durch Zugabe von Phosphorwolframsäure oder verdünnter Phosphorsäure gemischt mit Wolframsäure zu einer Lösung von Wismutnitrat Bi(NO3)3 5H2O in verdünnter Salpetersäure und Tränkung von natriumfreiem Kieselgel mit der erhaltenen Mischung. Die ganze Masse wird dann getrocknet, geglüht und gesiebt.
  • Es wurde gefunden, daß die Selektivität und die Umsetzung wesentlich gesteigert werden durch Anwendung des besonderen katalytischen Verfahrens nach der Erfindung. Eine Folge davon ist, daß ungesättigte Aldehyde, wie Acrolein, nun in einem glatten, einstufigen Verfahren aus Olefinen, wie Propylen, mit größerer Ausbeute je Zeiteinheit hergestellt werden können, wobei Einsparungen an ziemlich kostspieligen Vorrichtungen und Betriebszeit, wie sie erforderlich sind, wenn Kreislaufverfahren angewandt werden müssen, möglich sind. Während bisher die Ansicht vertreten wurde, daß hohe Reaktionstemperaturen unweigerlich zu einem Ansteigen der Bildung von CO und CO2 führen müssen, konnte gefunden werden, daß mit diesen speziellen Katalysatoren in dem erfindungsgemäßen Verfahren Temperaturen bis zu 700°C, C, ohne daß Zersetzungen des wertvollen Materials zu niedermolekularen Gasen in unzulässigem Ausmaß auftreten, möglich sind. Tatsächlich ergibt das erfindungsgemäße Verfahren 700/,ige Selektivität und 950/0ige Umsetzung bei Temperaturen, die wesentlich höher liegen, als sie bisher für zulässig angesehen wurden.
  • Beispiel 1 Ein Wismutphosphorwolframat-Katalysator der ungefähren Zusammensetzung Bil2PWl2Os6wó wurde hergestellt durch Zugabe von 11 einer 0,1 molaren Lösung von Bi(NO3)3 in einer etwa 1 n-HNO3-Lösung zu einer Lösung von 27 g Phosphorwolframsäure mit einem Verhältnis W: P = 12 in 11 Wasser. Der End-pH-Wert betrug 1,8. Der gebildete Niederschlag wurde abfiltriert, gewaschen, getrocknet und 2 Stunden lang bei 500"cd geglüht. Schließlich wurde er auf eine Korngröße von 0,84 bis 2 mm zerkleinert, von diesem Granulat 2 ccm Katalysator in eine enge Glasröhre gefüllt und ein Strom, bestehend aus 13°/o Propylen, 130/, Sauerstoff, 200/, Dampf und 540/0 Argon, mit einer Geschwindigkeit von 150 ccm/Min. darübergeleitet. Es herrschte Atmosphärendruck bei einer maximalen Temperatur von 500° C, die Sauerstoffumsetzung betrug 990/o, die des Propylens 56°/o und die Selektivität für Acrolein 590/o.
  • Beispiel 2 Ein Wismutphosphorwolframat-Katalysator, und zwar entsprechend dem Verhältnis Bi8PW,2O50,1 als wirksames Material auf 500J, Kieselsäure als Träger, wurde hergestellt durch Zugabe von 0,85 g einer 85volumprozentigen Phosphorsäure zu einer geringen Wassermenge, Zumischung von 22,2 g H2WO4 und Einführung dieser Masse in eine Lösung von 29,1 g Bi(NO3)3. 5H2O in einer geringen Menge von Wasser und Salpetersäure. Der Mischung wurden dann 117 g Kieselgel, das durch lonenaustausch mit Hilfe eines sauren lonenaustauscherharzes von Natrium befreit wurde, zugegeben. Die ganze Masse wurde zur Trockene eingedampft und der Rückstand 6 Stunden bei 550"C geglüht. Der erhaltene Kuchen wurde auf eine Korngröße von 0,84 bis 2 mm gebrochen. 2 ccmdieses Katalysators wurden in eine enge Glasröhre gegeben und ein Gasstrom von 13 Volumprozent Propylen, 13 Volumprozent Sauerstoff, 20 Volumprozent Dampf und 54 Volumprozent Argon mit einer Geschwindigkeit von 75 ccm/Min. darübergeleitet. Bei Atmosphärendruck betrug die maximale Temperatur 500"C, die Umsetzung von Propylen war 360/o, die Selektivität für Acrolein 440/o.
  • Beispiel 3 Das Reaktionsgefäß war ein mit Aluminium ausgekleidetes Rohr aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 1,5 cm und einer Länge von 78 cm. Dieser rohrförmige Reaktionsraum wurde in einem geeigneten Ofen erhitzt. Das Volumen des Katalysatorbettes betrug ungefähr 30 ccm. Ein Gemisch von Propylen, Wasserdampf und Luft wurde durch das Rohr geleitet, wobei das Molverhältnis Propylen zu Sauerstoff zu Wasserdampf 1:1,5: 6 betrug. Der Katalysator Bi9PW12O52/300/0 SiO2 ergab bei einer Temperatur von 490 bis 492"C und einem Arbeitsdruck von 0,14 bis 0,28 atü in einer Kontaktzeit von 0,6 Sekunden eine Propylenumsetzung von 67,7 0/o bei einer Acroleinselektivität von 60,3, woraus sich die Acroleinumsetzung aus dem eingesetzten Propylen mit 40,8 0/o errechnet.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung ungesättigter Aldehyde durch Oxydation von Olefinen in der Dampfphase mit Hilfe von molekularem Sauerstoff in Anwesenheit eines Wismut und Wolfram enthaltenden, gegebenenfalls auf einem Träger aufgebrachten Katalysators, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß man die Umsetzung bei erhöhter Temperatur bis zu 700"C in Gegenwart eines Katalysators durchführt, der aus Wismutphosphorwolframat oder einem Gemisch bzw. einer Verbindung aus Wismutphosphorwolframat und bis zu der 14,5fachen molaren Menge Wismutoxyd, bezogen auf Wismutphosphorwolframat, besteht.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1 208 394, 1208444.
DES74973A 1960-07-26 1961-07-24 Verfahren zur Herstellung ungesaettigter Aldehyde Pending DE1161552B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1208394A (fr) * 1957-06-08 1960-02-23 Hoechst Ag Procédé de préparation de dérivés du 3-carboxy-4-méthyl-naphtalène
FR1208444A (fr) * 1957-06-21 1960-02-23 Bayer Ag Procédé de production d'acroléine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1208394A (fr) * 1957-06-08 1960-02-23 Hoechst Ag Procédé de préparation de dérivés du 3-carboxy-4-méthyl-naphtalène
FR1208444A (fr) * 1957-06-21 1960-02-23 Bayer Ag Procédé de production d'acroléine

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