DE1468669B2 - Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril bzw. Methacrylnitril aus Propylen bzw. Isobutylen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril bzw. Methacrylnitril aus Propylen bzw. IsobutylenInfo
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Description
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deshalb nur geringe Mengen an Nebenprodukten können für sich allein oder in Mischungen miteinander
sowie Kohlenoxiden gebildet werden. verwendet werden.
Das Fehlen von Stark exothermen Nebenreaktionen Diese Heteropolyverbindungen haben sich sowohl
vereinfacht die thermische Regelung des Verfahrens allein als auch in Mischung mit geeigneten Trägerwesentlich, wodurch besondere Vorrichtungen, die 5 stoffen wirksam erwiesen. Ferner wurde gefunden,
sonst zur Verteilung der Reaktionswärme erforderlich daß sie sowohl als Festbettkatalysatoren als auch im
sind, vermieden werden. Fließbett sehr wirksam sind.
Die erfindungsgemäßen katalytisch wirksamen Korn- Das Olefin kann in reinem Zustand verwendet
plexe können als Ergebnis der Salzbildung einer be- werden; es wurde jedoch gefunden, daß die Reaktion
sonderen Heteropolysäure mit Wismut oder Tellur io auch dann gleichmäßig verläuft, wenn die Olefine
angesehen werden. mit paraffinischen Kohlenwasserstoffen verdünnt wer-
Es ist bekannt, daß Heteropolysäuren als Ergebnis den, die unter den Bedingungen des Verfahrens nicht
der Reaktion von zwei oder mehr Molekülen zweier reagieren und stets als inerte Verdünnungsmittel vor-
oder mehrerer verschiedener Säuren unter Austritt liegen.
von Wassermolekülen (Heterodisäuren, Heterotri- 15 Der für die Reaktion erforderliche Sauerstoff kann
säuren, Heterotetrasäuren) aufgefaßt werden. Ins- entweder in reinem Zustand oder in Form von sauerbesondere können sie aus der Vereinigung einer be- stoffhaltigen Gasen, wie beispielsweise Luft, zugeführt
stimmten Anzahl von Molekülen von Säureanhydriden, werden. Die letztere bietet den Vorteil, daß der den
wie WO3, MoO3 und V2O5 (gewöhnlich als koordi- Sauerstoff begleitende Stickstoff als inertes Vernierte
Verbindungen bezeichnet), mit Molekülen einer 20 dünnungsmittel dient, wie anschließend gezeigt wird,
zweiten Säure (gewöhnlich als Koordinationsverbin- Wegen des exothermen Charakters der Reaktion ist
dung bezeichnet) abgeleitet werden, die das Zentral- es günstig oder sogar notwendig, die Reaktionsgase
atom des polyanionischen Komplexes liefert. mit inerten Substanzen zu verdünnen. Beispiele für
Die katalytisch aktiven Heteropolysäuren der vor- derartige inerte Substanzen, die für das erfindungsliegenden
Erfindung sind diejenigen Heteropolysäuren, 25 gemäße Verfahren geeignet sind, sind paraffinische
die als Koordinationselement Titan, Zirkon, Zinn, Kohlenwasserstoffe wie diejenigen, die stets mit den
Mangan, Kobalt, Nickel, Chrom, Aluminium und verwendeten rohen Olefinen vermischt sind, Stickstoff,
Eisen und als koordiniertes Element Molybdän ent- Kohlendioxid, Wasserdampf usw.
halten. Wie oben erwähnt wurde, liefert die Verwendung Diese Heteropolysäuren werden in der technischen 3° von Luft statt Sauerstoff gleichzeitig Stickstoff, der als Literatur gewöhnlich in Abhängigkeit vom Verhältnis inertes Verdünnungsmittel dient. Sogar das Olefin der Anzahl Atome des Koordinationselements zur selbst wirkt als solches, wenn es im Überschuß verAnzahl Atome des koordinierten Elements klassifi- wendet wird.
halten. Wie oben erwähnt wurde, liefert die Verwendung Diese Heteropolysäuren werden in der technischen 3° von Luft statt Sauerstoff gleichzeitig Stickstoff, der als Literatur gewöhnlich in Abhängigkeit vom Verhältnis inertes Verdünnungsmittel dient. Sogar das Olefin der Anzahl Atome des Koordinationselements zur selbst wirkt als solches, wenn es im Überschuß verAnzahl Atome des koordinierten Elements klassifi- wendet wird.
ziert; die erfindungsgemäßen, katalytisch wirksamen Die Art, die Anwendungsweise, die Menge usw.
Heteropolysäuren entsprechen folgenden Formeln: 35 der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten
Verdünnungsmittel hängen von verschiedenen Fak-
Hetero-12-Molybdansauren toren ab>
beispielsweise von den Reaktionsbedingun-
Titan-Molybdänsäure H4(TiMo12O40) gen, der Höhe der erzielten Umwandlung und damit
Zirkon-Molybdänsäure H4(ZrMOi2O40) von der Menge der entwickelten Wärme, der Selekti-
Zinn-Molybdänsäure H4(SnMo12O40) 40 vität, im Sinne, daß im Falle einer geringen Selek-
Hetero-9-Molybdänsäuren ^1 dif Hauptreaktion von Seitenreaktionen be-
., w , .j- .. TT/WW^x gleitet ist, die wegen ihres stärkeren exothermen
Mangan-Molybdansaure H6(MnMo9O32) Charakters größere Mengen an Verdünnungsmittel
Kobalt-Molybdansaure H6(CoMo9O32) zur thermischen Regelung des Verfahrens erfordern;
Nickel-Molybdansaure H6(NiMo9O32) 45 schließlich spielen auch noch die angeWendete Tech-
2-Hetero-12-Molybdänsäuren nik>
d· h->
ob die Reaktion im Fest- oder Fließbett
Chrom-Molybdänsäure H6(Cr2Mo12O42) erf^. s°wie d|f verwendete Apparatur eine Rolle.
Aluminium-Molybdänsäure .. H(Al2Mo2O42 Pa"k der außerordentlich hohen Selektivität der
Eisen-Molybdänsäure H (Fe2Mo12O42) erfindungsgemaßen Katalysatoren, welche stark exo-
50 therme Nebenreaktionen verhindert, kann die Ver-
Um die erfindungsgemäßen Katalysatoren zu er- Wendung eines zusätzlichen Verdünnungsmittels in der
halten, werden diese Heteropolysäuren (genauer zugeführten Gasmischung sehr gering gehalten oder
Heterodisäuren) mit Wismut oder Tellur in Salze vernachlässigt werden, insbesondere, wenn Luft verübergeführt.
Die Salzbildung erfolgt durch Umsetzen wendet wird, da der in der Luft vorhandene Stickstoff
einer Verbindung des salzbildenden Elements mit der 55 im allgemeinen ausreicht, den exothermen Charakter
Heteropolysäure oder mit dem Ammoniumsalz dieser der Nebenreaktionen zu steuern.
Heteropolsäure. Die Menge an Sauerstoff oder an sauerstoffhaltigen Erfindungsgemäß kann bei der Salzbildung der Gasen kann, bezogen auf die Menge des verwendeten Heteropolysäure oder deren Ammoniumsalz ein Olefins, in sehr weiten Grenzen schwanken.
Überschuß oder auch zu wenig von der Verbindung 60 In der bevorzugten Ausführungsform beträgt das des salzbildenden Elements, bezogen auf die theore- Molverhältnis von Sauerstoff und Olefin zwischen tisch erforderliche Menge, verwendet werden. Über- 0,5: 1 und etwa 2,5:1. Die in bezug auf das Olefin raschenderweise wurde gefunden, daß auch der mit verwendete Ammoniakmenge kann gleichfalls innereinem Überschuß oder einer zu geringen Menge an halb weiter Grenzen variieren. Vorzugsweise beträgt salzbildendem Element hergestellte Katalysator recht 65 jedoch das Molverhältnis von Ammoniak zu Olefin wirksam bei der Durchführung des erfindungsgemäßen zwischen 0,3 :1 und etwa 2:1.
Heteropolsäure. Die Menge an Sauerstoff oder an sauerstoffhaltigen Erfindungsgemäß kann bei der Salzbildung der Gasen kann, bezogen auf die Menge des verwendeten Heteropolysäure oder deren Ammoniumsalz ein Olefins, in sehr weiten Grenzen schwanken.
Überschuß oder auch zu wenig von der Verbindung 60 In der bevorzugten Ausführungsform beträgt das des salzbildenden Elements, bezogen auf die theore- Molverhältnis von Sauerstoff und Olefin zwischen tisch erforderliche Menge, verwendet werden. Über- 0,5: 1 und etwa 2,5:1. Die in bezug auf das Olefin raschenderweise wurde gefunden, daß auch der mit verwendete Ammoniakmenge kann gleichfalls innereinem Überschuß oder einer zu geringen Menge an halb weiter Grenzen variieren. Vorzugsweise beträgt salzbildendem Element hergestellte Katalysator recht 65 jedoch das Molverhältnis von Ammoniak zu Olefin wirksam bei der Durchführung des erfindungsgemäßen zwischen 0,3 :1 und etwa 2:1.
Verfahrens ist. Um einen möglichst großen Umsatz des Ammo-
Die katalytisch wirksamen Heteropolyverbindungen niaks zu erzielen, sollte dessen Menge mindestens zur
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Vervollständigung der Reaktion ausreichen; anderer- Die Reaktionsbedingungen (beispielsweise Temseits
würde ein großer Überschuß an Ammoniak eine peratur, Rühren, Reihenfolge des Zuführen=; der ReVerschwendung
des Ammoniaks bedeutet. aktionsteilnehmer usw.) sind zur Gewinnung der er-
Es wurde festgestellt, daß bestimmte gasförmige findungsgemäß verwendeten Katalysatoren nicht we-
Mischungen von Olefin, Sauerstoff und Ammoniak in 5 sentlich.
gewissem Verhältnis der Komponenten explosive Es wurde außerdem festgestellt, d .ß es möglbh ist,
Mischungen darstellen können. Das erfindungsge- bei der Herstellung der Katalysatoren gemäß der vormäße
Verfahren kann jedoch mit Verhältnissen ar- liegenden Erfindung das Ammoniumheteropolysalz
beiten, die solche explosiven Mischungen ausschließen. durch die freie Heteropolysäure zu ersetzen, die nach
Die hohe Selektivität des erfindungsgemäßen Kata- io den aus der Literatur bekannten VerLhren hergestellt
lysators ermöglicht eine maximale Umsetzung des werden kann und wie aus den gegebenen Behpielen
Ammoniaks, so daß zur vollständigen Umsetzung hervorgeht.
lediglich ein geringer Ammoniaküberschuß, bezogen Die oben beschriebenen Arbeitsbedingungen zur
auf das reagierende Olefin, erforderlich ist. Herstellung der Katalysatoren aus dem Amimnium-
Die Reaktion wird im allgemeinen mit ausgezeich- 15 heteropolysalz können unabhängig davon aif die
neten Ergebnissen bei Atmosphärendruck durchge- Herstellung des Katalysators aus den freien Hetero-
führt, sie kann jedoch auch unter einem Druck er- polysäuren angewandt werden,
folgen, der über dem Atmosphärendruck liegt. Entsprechend einer anderen Ausführungsform kann
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bei Tem- die das salzbildende Element enthaltende Verbi ldung
peraturen zwischen 400 und 550° C unter im wesent- 20 mit dem Ammoniumsalz der Heteropolysäure in dem
liehen Atmosphärendruck durchgeführt. Bei diesen gleichen Reaktionsmedium umgesetzt werden, in dem
Temperaturen ist die Reaktionsgeschwindigkeit so das Ammoniumsalz der Heteropolysäure hergestellt
hoch, daß eine hohe Umsetzung auch bei relativ ge- wurde. Diese Ausführungsform wird durchgeführt,
ringen Kontaktzeiten erzielt wird, wie im folgenden indem zunächst die Lösung eines Salzes oder einer
gezeigt und durch die nachfolgenden Beispiele er- 25 Säure, die das koordinierte Element enthält, mi; einer
läutert wird. Lösung einer Säure oder eines SaI :es, die die Ko-
Die Kontaktzeit (ausgedrückt als Zeit, während der ordinationselemente enthält, vermischt wird, worauf
eine zugeführte Volumeneinheit der gasförmigen der so erhaltenen Mischung die Lösung einer das salz-
Mischung, gemessen unter durchschnittlichen Tem- bildende Element enthaltenen Verbindung zugesetzt
peratur- und Druckbedingungen im Reaktor, mit einer 30 wird.
scheinbaren Volumeneinheit des Katalysators in Be- Der Katalysator kann, unabhängig von der Herrührung
kommt) liegt zwischen 0,1 und etwa 3 Se- stellungsweise, entweder allein, d. h. ohne einen Träger,
künden. oder von einem Trägerstoff unterstützt verwendet
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren als Kata- werden. Soll kein Trägerstoff verwendet werden, wird
lysatoren verwendeten Heteropolyverbindungen kön- 35 das bei der Herstellung des Katalysators erhaltene
nen in folgender Weise hergestellt werden: Reaktionsprodukt zur Trockne eingedampft, beispiels-
Zunächst wird das Ammoniumsalz der Heteropoly- weise durch Erwärmen auf 1100C, und anschließend
säure nach den allgemeinen, in der Literatur beschrie- durch Wärme aktiviert.
benen Verfahren hergestellt. Dieses Ammoniumsalz Die Aktivierung besteht im Erhitzen des Kataly-
der Heteropolysäure wird dann mit einer das ge- 40 sators auf Temperaturen zwischen 400 und 6CO0C
wünschte salzbildende Element enthaltenden Ver- während 5 bis 20 Stunden. Die Aktivierunjstemperatur
bindung in einem flüssigen Reaktionsmedium in muß gleich oder höher als die Temperatur sein, bei der
Gegenwart von geringen Mengen einer starken Säure der Katalysator im Verfahren zur Herstellung der
umgesetzt. Nitrile wirksam ist.
Die Verbindungen, die das salzbildende Element 45 Dem Katalysator kann eine bestimmte Form und
enthalten, sind Oxide, Hydroxide oder Salze orga- Größe durch Mahlen, Sieben und Pressen zu Tanischer
und anorganischer Säuren des Wismuts und blatten usw. gegeben werden, wie allgemein bekannt
Tellurs, die sich vorzugsweise in wenigstens einem ist. Auch die bekannte »Sprühtrocknung« kann anLösungsmittel,
wie Wasser, Alkoholen, Äthern oder gewandt werden.
Estern, lösen. 50 Obwohl die erfindun^sgemäßen Katalysatoren ohne
Estern, lösen. 50 Obwohl die erfindun^sgemäßen Katalysatoren ohne
Die beiden Reaktionsteilnehmer, d. h. die Hetero- jeden Träger verwendet werden können, ist es von
polysäure oder deren Ammoniumsalz und die das Vorteil, einen Trägerstoff zu benutzen, der die Wirksalzbildende
Element enthaltende Verbindung, werden samkeit und die Lebensdauer des Katalysators erhöht,
in stöchiomjtriächer Menge zur Gewinnung des He- Geeignete Träger für diesen Zweck sind Siliciumdioxid,
teropolysal :es des gewünschten Elements als Reak- 55 Aluminiumoxoid, Werkstoff auf der Basis von getionsprodjkt
umgesetzt; es ist jedoch auch möglich, schmolzenem Bauxit, Schamotte, od. dgl., sowohl in
in bezug auf die theoretische Menge einen Überschuß Form von Pulver geeigneter Größe oder als Tabletten,
oder eine geringe Menge der salzbildenden Verbin- Pellets, Körner oder in Form eines Gels wie Silicagel
dung zu verwenden. oder Aluminiumoxidgel. Unter den Trägern sind die-Die Reaktion kann zwischen Lösungen oder Suspen- 60 jenigen mit einer sogenannten »offenen Struktur« wie
sionen der beiden Reaktionsteilnehmer in geeigneten die Silica-Aerogele besonders vorteilhaft. Die VerLösungsmitteln
in Abhängigkeit von ihrer Löslichkeit fahren zum Niederschlagen der Katalysatoren auf den
erfolgen. Das bevorzugte Lösungsmittel ist Wasser, Trägerstoffen sind allgemein bekannt und liegen auch
obwohl auch andere Lösungsmittel, wie sauerstoff- außerhalb der vorliegenden Erfindung. Sie sind leicht
haltige organische Lösungsmittel und insbesondere 65 auf die Katalysatoren der vorliegenden Erfindung anAlkohole,
Äther und Ester, verwendet werden können. wendbar.
Die Reaktion wird in Gegenwart einer starken Mineral- Sowohl der Katalysator, der auf einem Träger
säure, wie insbesondere Salpetersäure, durchgeführt. niedergeschlagen wurde, als auch der, bei dem dies
nicht der Fall ist, muß durch Wärme gemäß dem vorstehend
geschilderten Verfahren aktiviert werden.
Wie allgemein bekannt ist, können während der Herstellung leicht zersetzliche organische Verbindungen
wie öle, Glycerin, Polyvinylacetat und Polyvinylalkohol zugesetzt werden, die durch ihren Zerfall
während der Aktivierung dem Katalysator eine höhere Porosität verleihen.
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung. In den Beispielen sind
die Prozentsätze der zugeführten gasförmigen Mischung Volumprozente, während sich die Prozente
der Ausbeute auf Mole beziehen. Die in den Beispielen angeführten Ergebnisse wurden sowohl durch
chromatographische Analyse als auch durch quantitative volumetrische und gravimetrische Analyse oder
durch gasvolumetrische Analyse gewonnen. Die in den Beispielen 1 bis 13 verwendeten Katalysatoren
besitzen eine mittlere Teilchengröße von 50 Mikron.
Ein Katalysator auf der Basis des Wismutsalzes der Titanmolybdänsäure wird auf folgende Weise
hergestellt:
50 g frisch gefälltes Titandioxid werden in einer Platinschale in warmer Fluorwasserstoffsäure gelöst,
wobei eine stöchiometrische Menge NH4F zugesetzt
wird. Dabei wird die Lösung auf dem Wasserbad langsam eingedampft. Die dabei erhaltenen Kristalle
von Ammoniumfiuotitanat werden mit Alkohol so lange gewaschen, bis keine Fluorionen mehr feststellbar
sind. Eine bestimmte Menge Ammoniumfiuotitanat (0,1 Mol) wird nun in einer Platinschale in wenig mit
Salzsäure leicht angesäuertem Wasser gelöst und mit kleinen Teilen einer konzentrierten Lösung von 212 g
Ammoniumparamolybdat versetzt.
Dabei tritt ein Farbumschlag nach Gelb auf; das Ganze wird dann mit Salzsäure angesäuert, eingedampft
und der Kristallisation überlassen. Gelbe Kristalle der Zusammensetzung (NHJ4TiMo12O40 · H2O
werden auf diese Weise erhalten.
Zur Herstellung der freien Säure wird die Lösung des Ammoniumsalzes über einen Kationenaustauscher
geleitet; dann wird das Ganze eingeengt und der Kristallisation überlassen. Zu 184,4 g der in Wasser
gelösten freien Titanmolybdänsäure werden 436 g in Salpetersäure angesäuertem Wasser gelöstes Wismutnitrat
sowie 390 g Silica-Aerogel gegeben. Die so erhaltene Masse wird durch Erwärmen auf 110°C
zur Trockne eingedampft und dann 12 Stunden bei 540°C gebrannt. Zusammensetzung des Katalysators:
Beispiel 1 beschrieben, erhalten wurde, werden 229 g in mit Salpetersäure angesäuertem Wasser gelöstes
Wismutnitrat sowie 210 g Silica-Aerogel gegeben. Die so erhaltene Masse wird durch Erwärmen auf
110°C zur Trockne gebracht und dann 12 Stunden bei 540°C gebrannt. Zusammensetzung des Katalysators:
Bi9TiMo12O51,.;.
Nachdem der Katalysator auf eine geeignete Größe gebracht worden ist, wird er in ein Reaktionsgefäß
ίο gegeben und eine gasförmige Mischung aus 8,4%
Propylen, 62,5% Luft, 5,8*% Ammoniak und 23,3% Wasserdampf über den Katalysator geleitet. Die Kontaktzeit
dieser Mischung mit dem Katalysator beträgt 0,5 Sekunden, und die Temperatur wird konstant auf
503°C gehalten.
50,1 % des zugeführten Propylens werden umgesetzt; von diesen werden 80,9% in Acrylnitril, 4,6% in
Acetonitril und 5,4% in Acrolein übergeführt; die Menge an Kohlenoxiden beträgt nur 4,0% des zugeführten
Propylens.
Zwei als A bzw. B bezeichnete Katalysatoren auf der Grundlage von Wismutzirkonmolybdat werden
wie folgt erhalten:
Zunächst wird das Ammoniumsalz der Zirkonmolybdänsäure,
(NHJ4ZrMo12O40, wie im Beispiel 1
für die Herstellung der entsprechenden Titanmolybdänverbindung beschrieben, hergestellt, d. h., indem
von stöchiometrischen Mengen Ammoniumparamolybdat und Ammoniumfluorzirkonat ausgegangen wird;
das letztere wird ähnlich wie das Ammoniumfluortitanat hergestellt.
Für den Katalysator A werden 49 g des in Wasser gelösten Ammoniumzirkonmolybdats mit 109 g in
mit Salpetersäure angesäuertem Wasser gelöstem Wismutnitrat sowie 10 g Silica-Aerogel versetzt.
Für den Katalysator B werden zu 188 g Zirkonmolybdänsäure eine mit Salpetersäure angesäuerten
Lösung von 436 g Wismutnitrat sowie 400 g Silica-Aerogel gegeben.
In beiden Fällen wird die so erhaltene Masse zur Trockne gebracht und dann, wie bereits erläutert,
durch Erhitzen aktiviert. Die Katalysatoren besitzen die Bruttozusammensetzung: Bi9ZrMo12O51i5.
Die Katalysatoren A und B wurden nach geeigneter Zerkleinerung, die sie für die Verwendung im Fließbett
geeignet macht, unter den nachstehenden Bedingungen und Ergebnissen verwendet.
50
50
11>
Der aktivisierte Katalysator wird in einem Reaktionsgefäß verwendet, das nach dem Fließbettverfahren
arbeitet. Bei einer konstanten Temperatur von 470° C und einer konstanten Kontaktzeit von 0,6 Sekunden
wird eine gasförmige Mischung aus Propylen, Luft, Ammoniak und Wasserdampf in Mengen von
8,2, 61, 7,3 und 23,5% über den Katalysator geleitet.
Es wird eine Ausbeute an Acrylnitril in bezug auf das umgewandelte Propylen von 84,8% festgestellt,
begleitet von 5,9% Acetonitril und 2,6% Acrolein. Der Umsatz an Propylen beträgt 45,6%.
Ein Katalysator auf der Basis des Titanmolybdats
des Wismuts wird auf folgende Weise hergestellt:
Zu 100 g Ammoniumtitanmolybdat, das, wie im Zusammensetzung der zugeführten
Gasmischung (%)
Propylen
Luft
Ammoniak
Wasserdampf
Reaktionstemperatur (°C)
Kontaktzeit (see)
Prozentsatz des zugeführten
Propylens, das umgesetzt
Propylens, das umgesetzt
wurde
Prozentuale Ausbeute an Acrylnitril, bezogen auf das umgesetzte Propylen
Katalysator
A I B
A I B
8,3 | 8,2 |
62 | 61,8 |
5,7 | 6,1 |
24 | 23,9 |
472 | 499 |
0,8 | 0,8 |
65,8
69,2
74,2
71,4 409585/413
Über den im Beispiel 3 beschriebenen und als B bezeichneten Katalysator (Zusammensetzung des Katalysators:
Bi8ZrMo,2O51t5) wird eine gasförmige Mischung
aus 4,8% Isobutylen, 42,5% Luft, 3,7% Ammoniak und 49 % Wasserdampf geleitet.
Bei einer Kontaktzeit von 1,2 Sekunden und einer Temperatur von 420°C, werden 55,9% des zugeleiteten
Isobutylens umgewandelt, von dem 51,6% in Methacrylnitril übergeführt werden.
Ein Katalysator auf der Basis des Wismutzinnmolybdats wird wie folgt hergestellt:
Eine Lösung von einem Mol (NH4)6Mo7O24 · 4H2O
und einem Mol (NH4)2SnCI6 wird zum Sieden erhitzt.
Beim Abkühlen scheidet sich ein weißes, mikrokristallines Pulver der Zusammensetzung (NH4)4SnMoi2O40,
d. h. Ammoniumzinnmolybdat, ab. Zu 106 g dieses Salzes wird eine Lösung von 218 g Wismutnitrat in
angesäuertem Wasser sowie 210 g handelsübliches Silica-Aerogel gegeben. Die so erhaltene Masse wird
durch Erwärmen auf 110° C zur Trockne eingedampft und dann 12 Stunden bei 540°C gebrannt. Zusammensetzung
des Katalysators: BieSnMo12O5,t5.
Nach geeigneter Zerkleinerung wird der Katalysator in ein Reaktionsgefäß gegeben, um nach dem
Fließbettverfahren zu arbeiten, indem bei einer konstanten Temperatur von 494°C und einer Kontaktzeit
von 0,6 Sekunden eine gasförmige Mischung aus 8 % Propylen, 5,8% Ammoniak, 61% Luft und 25,2%
Wasserdampf darübergeleitet wird.
Es wird gefunden, daß 62,2% des zugeleiteten Propylens umgesetzt werden und daß die Ausbeute, bezogen
auf das umgesetzte Propylen, 81,1 % Acrylnitril, 4,4% Acetonitril und 4,2% Acrolein beträgt.
Ein Katalysator auf der Grundlage des Wismutsalzes der Manganmolybdänsäure wird wie folgt hergestellt:
Zu einer Lösung von 247,2 g Ammoniumparamolybdatin
600 cm3 Wasser werden 100 cm3 einer 0,04 n-Ammoniumpermanganatlösung
und anschließend tropfenweise und unter Rühren eine Lösung von 10,4 g MnSO4 in 30 cm3 Wasser gegeben. Dabei muß die
Temperatur auf 60°C gehalten werden. Nach Einengen wird abgekühlt, wobei orangefarbene Kristalle
des Ammoniummanganmolybdats sich abscheiden, das durch die Formel (NH^)6MnMo9O32 wiedergegeben
werden kann.
Zu 82 g dieses in Wasser gelösten Heteropolysalzes wird eine mit Salpetersäure angesäuerte, 218 g Wismutnitrat
enthaltende Lösung sowie 180 g Silica-Aerogel gegeben. Die so erhaltene Masse wird zur
Trockne eingedampft und die Katalysatormasse durch längeres Erhitzen auf 540° C aktiviert. Zusammensetzung
des Katalysators: BieMnMo9O42>5.
Nach Zerkleinerung und Sieben dieser Masse bis zur Gewinnung eines für das Fließbettverfahren geeigneten
Pulvers wird in einem entsprechenden Reaktionsgefäß eine gasförmige Mischung aus 8,9% Propylen,
66,3% Luft, 7,1% Ammoniak und 17,7% Wasserdampf über die Katalysatormasse geleitet.
Bei einer Kontaktzeit von 0,6 Sekunden und einer Temperatur von konstant 49O0C beträgt die erzeugte
Menge Acrylnitril 84,7%, bezogen auf das umgesetzte Propylen, während die Mengen an Acetonitril und
Acrolein 3,9 bzw. 4,3% betragen. 42,3% des Propylens werden umgesetzt.
B ei s ρ i el 7
Ein Katalysator auf der Basis des Wismutnbkelmolybdats
wird wie folgt hergestellt:
Zu 40 cm3 einer 7 %igen NiSO4-Lösung werden ei ie
25%ige Lösung von Ammoniumparamolybdat und ίο 40 cm3 einer 30%igen Ammoniumpersulfatlösung gegeben.
Die Mischung wird zum Sieden erhitzt und 5 Minuten gekocht. Dann wird sie rasch abgekühlt
und noch in lauwarmem Zustand filtriert. Nach weiterem Abkühlen scheidet sich ein schwarzes kristallines
Pulver der Zusammensetzung(NH4)6NiMo9O32
ab.
Zu 82,5 g des Ammoniumsalzes der Nickelmolybdänheteropolysäure werden eine mit Salpetersäure angesäuerte
wäßrige Lösung von 218 g Wismutnitrat sowie 180 g Silica-Aerogel gegeben. Das Ganze wird
dann durch Erwärmen auf HO0C zur Trockne eingedampft
und 12 Stunden bei 540° C gebrannt. Zusammensetzung des Katalysators: Bi9NiMo9O42i5.
Der so aktivierte Katalysator wird in ein Reaktionsgefäß gegeben, wo er nach dem Fließbettverfahren
arbeitet und bei einer Kontaktzeit von 0,6 Sekunden mit einer gasförmigen Mischung aus 8,1 % Propylen,
61% Luft, 6,5% Ammoniak und 24,4% Wasserdampf in Berührung gebracht.
Es wird festgestellt, daß bei 495°C 50,2% des eingeleiteten Propylens umgesetzt werden und 83,4%
Acrylnitril, bezogen auf das umgesetzte Propylen, 3,7% Acetonitril und 4% Acrolein gebildet werden.
Ein Katalysator auf der Basis des Wismutsalzes der Kobaltmolybdänsäure wird wie folgt hergestellt:
Zu 12 g des Ammoniumsalzes der Kobaltmolybdänsäure, hergestellt wie das entsprechende Nickelmolybdänsalz
von Beispiel 6, werden 327 g Wismutnitrat, gelöst in angesäuertem Wasser sowie 270 g Silica-Aerogel
gegeben. Die ganze Masse wird dann c urch Erwärmen auf 110°C zur Trockne eingedampft und
12 Stunden bei 540°C calciniert. Zusammensetzung des Katalysators: Bi9CoMo9O42j5.
Der Katalysator in Form des Wismutkobaltmolvbdats wird in einer für das Fließbettverfahren geeigneten
Größe verwendet. Eine aus 8% Propylen, 4% Ammoniak, 60% Luft und 28% Wasserdampf bestehende
Mischung wird mit dem Katalysator 0,6 Sekunden bei 512°C in Kontakt gebracht, wobei sich in bezug auf
das eingeleitete Propylen 33,3 % Acrylnitril, zusammen mit Acetonitril (1,5%) und Acrolein (4%) bilden. Der
Umsatz an Propylen beträgt 58,9 %.
Es werden Katalysatoren auf der Basis des Wismutsalzes der Chrommolybdänsäure wie folgt hergestellt:
Zu einer wäßrigen, 30 g (NH4)2Cr(SO4)4 ■ 24 H2O
enthaltenden Lösung wird eine Lösung von 50 g Ammoniumparamolybdat in 1000 cm3 Wasser gegeben.
Die Lösung wird zum Sieden erhitzt, wobei sie eine tiefrosa Färbung annimmt. Beim Abkühlen
fallen blaß rosafarbene Kristalle aus. Das Ganze wird abfiltriert und über Phosphorsäure getrocknet. Dabei
wird ein Pulver der Zusammensetzung (NH4J6Cr2Mo12O42, d.h. das Ammoniumsalz der
Chrommolybdänsäure, erhalten.
Läßt man die siedende Lösung dieses Salzes über einen stark sauren Kationenaustauscher fließen, so
wird die entsprechende freie Heteropolysäure gebildet, die durch Einengen und Auskristallisieren in reinem
Zustand erhalten wird.
Von der freien Heteropolysäure ausgehend, werden nun drei mit A, B und C bezeichnete Katalysatoren
hergestellt, die alle auf dem Wismutsalz der genannten Heteropolysäure beruhen, sich jedoch voneinander
durch die Menge des im Überschuß zur stöchiometrischen Menge erforderlichen Wismuts unterscheiden.
Zu 230 g der in Wasser gelösten freien Chrommolybdänheteropolysäure
werden 346,5 g in mit Salpetersäure angesäuertem Wasser gelöstes Wismutnitrat und 390 g Silica-Aerogel für den Katalysator A
gegeben; für den Katalysator B werden 520 g und entsprechend
470 g und für den Katalysator C 1040 g und entsprechend 720 g zugegeben.
Die jeweils erhaltene Masse wird durch Erwärmen auf 110°C zur Trockne gebracht und 12 Stunden bei
540°C calciniert. Zusammensetzung der Katalysatoren :
Katalysator A
Katalysator B
Katalysator C
Katalysator B
Katalysator C
Bi6Cr2Mo12O48
Bi9Cr2Mo12O51,,;
Bi18Cr2Mo12O66.
Die so erhaltenen Katalysatoren werden in geeigneter Weise zerkleinert und bei der Umsetzung von
Propylen mit Luft und Ammoniak in Gegenwart von Wasserdampf als Fließbettkatalysatoren verwendet.
Folgende besondere Reaktionsbedingungen und Ergebnisse liegen dabei vor:
katalysator | |
A | B |
458 | 482 |
0,6 | 0,8 |
8,3 62,5 4,1 25,1 |
62 5,8 24 |
80,5 5,6 2,4 |
80,2 4,9 4,9 |
37,2 | 51,4 |
Reaktionstemperatur
(0C) 458 482 503
(0C) 458 482 503
Kontaktzeit (see) 0,6 0,8 0,6
Zusammensetzung der
zugeführten Gasmischung (%)
zugeführten Gasmischung (%)
Propylen 8,3 8,2 8,3
Luft 62,5 62 62
Ammoniak 4,1 5,8 5,7
Wasserdampf 25,1 24 24
Ausbeute, bezogen auf
das verbrauchte
Propylen (%)
das verbrauchte
Propylen (%)
Acrylnitril 80,5 80,2 79
Acetonitril 5,6 4,9 3,3
Acrolein 2,4 4,9 5,5
Prozentsatz des zugeführten, umgewandelten Propylens .... 37,2 51,4 48,4
Ein Katalysator auf der Basis von Wismutchrommolybdat wird wie folgt hergestellt:
Zu einer warmen wäßrigen Lösung von 120 g des wie im Beispiel 9 hergestellten Ammoniumsalzes der
Chrommolybdänsäure werden eine angesäuerte wäßrige Lösung von 257,5 g Wismutnitrat sowie 235 g
Silica-Aerogel gegeben. Die erhaltene Mischung wird der Sprühtrocknung unterworfen, wobei unmittelbar
feste Teilchen der für das Fließbettverfahren geeigneten Größe erhalten werden. Nach Aktivierung durch längeres
Erhitzen auf 550° C (Zusammensetzung des Katalysators: BieCr2Mo12O52i5) wird der Katalysator in
ein Reaktionsgefäß gegeben, worauf eine gasförmige Mischung aus 8,8% Propylen, 66,1% Luft, 7,5% Ammoniak
und 17,6% Wasserdampf bei 482° C darübergeleitet wird.
Es werden, bezogen auf das umgesetzte Propylen, ίο 84,1% Acrylnitril und gleichzeitig 4,8% Acetonitril
sowie 3,2% Acrolein erhalten. 47,6% des Propylens werden umgesetzt.
Ein Katalysator auf der Basis des Tellursalzes der Chrommolybdänsäure wird auf folgende Weise hergestellt
:
Eine warme wäßrige Lösung von 100 g des wie im Beispiel 9 hergestellten Ammoniumsalzes der Chrommolybdänsäure
wird mit einer Lösung vermischt, die durch Einwirkung von Salpetersäure auf 9,2 g metallisches
Tellur erhalten wurde; zu der entstandenen Mischung werden dann 100 g Silica-Aerogel gegeben.
Das Ganze wird nun zur Trockne eingedampft und anschließend 12 Stunden bei 500°C aktiviert. Zusammensetzung
des Katalysators: Telf5Cr2Mo12O42.
Der im Fließbettverfahren verwendete Katalysator ergibt eine Ausbeute von 77,7% Acrylnitril, bezogen
auf das umgesetzte Propylen, wenn er bei 448° C mit einer gasförmigen Mischung von 8,2% Propylen,
61,5% Luft, 5,7% Ammoniak und 24,6% Wasserdampf in Kontakt gebracht wird. Der Umsatz an
Propylen beträgt 40,8 %.
B e i s ρ i e 1 12
Ein Katalysator auf der Basis eines Wismutaluminiummolybdats
wird wie folgt hergestellt:
100 g (NHJ6Mo7O24^H2O und 72 g A1(NO3)3
• 9H2O wurden in 1500 cm3 H2O gelöst. Die Lösung
wird dann für einige Minuten zum Sieden erhitzt und abgekühlt. Beim Abkühlen scheiden sich weiße Kristalle
ab, die filtriert und gewaschen werden. Sie bestehen aus dem Ammoniumsalz der Aluminiummolybdänsäure
H6(Al2Mo12O42). Die freie Säure wird erhalten,
wenn man eine warme Lösung des Salzes über ein Ionenaustauschharz fließen läßt.
Um das Wismutheteropolysalz zu erhalten, wird eine 218 g Wismutnitrat und 40 g Silica-Aerogel enthaltende
Mischung zu einer Lösung von 116 g Ammoniumaluminiummolybdat gegeben. Die so erhaltene Masse
wird durch Erwärmen auf 110° C getrocknet und 12 Stunden bei 540° C gebrannt. Zusammensetzung
des Katalysators: BieAl2Mo12O52i5.
Nach Zerkleinern der Masse bis zur gewünschten Größe wird der Katalysator bei einer Kontaktzeit von
0,6 Sekunden mit einer Gasmischung aus 8,9% Propylen, 66,9% Luft, 6,3% Ammoniak und 17,9%
Wasserdampf in Kontakt gebracht.
Bei 430° C werden im Verhältnis zum umgesetzten Propylen 62,1% Acrylnitril erhalten. 60,2% des Propylens
werden umgesetzt.
Ein Katalysator auf der Basis des Wismutsalzes der Eisenmolybdänsäure wird wie folgt hergestellt:
30 g Ammoniumparamolybdat werden in 600 cm3 Wasser gelöst. Die Lösung wird zunächst auf 45° C
erwärmt und dann mit einer halbgesättigten Eisen-
ammoniumsulfatlösung tropfenweise unter Rühren versetzt,
so daß der sich dabei bildende Niederschlag sofort wieder in Lösung geht. Nach Zufügen von 15 cm3
der Eisenlösung bildet sich ein kristalliner Niederschlag der Zusammensetzung (NHJ6Fe2Mo12O42, also
Ammoniumeisenmolybdat.
Zu 80 g des Ammoniumsalzes der Eisenmolybdänsäure werden nun 146 g Wismutnitrat und 67 g
Silica-Aerogel gegeben. Das Ganze wird durch Erwärmen auf 1100C getrocknet und dann 8 Stunden bei
5000C calciniert. Zusammensetzung des Katalysators:
Bi9Fe2Mo12OS2>5.
Der so erhaltene Katalysator wird zweckmäßig zerkleinert und als Fließbettkatalysator in einem Reaktionsgefäß
verwendet, wobei eine gasförmige Mischung aus 8,3 % Propylen, 62,0% Luft, 5,7% Ammoniak und
24,0% Wasserdampf eingeführt wird. Bei 4680C werden
58 % des zugeleiteten Propylens umgewandelt, von dem 72,6 % in Acrylnitril übergeführt werden, während
die Ausbeute an Acetonitril 3,1% und an Acrolein 4,7% beträgt.
Mit einer reicheren Gasmischung, die 20 % Ammoniak mehr enthält, wird festgestellt, daß bei 4810C,
62% des Propylens reagieren und davon 76,7% in Acrylnitril übergeführt werden.
Beispiel 14
Katalysator D
Katalysator D
80 g des Ammoniumsalzes der Eisenmolybdänheteropolysäure, in Wasser gelöst, werden einer Lösung
beigemischt, die durch Lösen von 170,6 g Wismutnitratpentahydrat in Wasser erhalten wurde. Ein
Teil des erhaltenen Gemisches wird zur Trockne gebracht. Die entstandene Masse wird gemahlen und
durch Wärmebehandlung bei 5500C 8 Stunden in Gegenwart von Luft aktiviert. Der auf diese Weise
erhaltene Katalysator hat die Formel Bi8Fe2Mo12O52<5.
Katalysator E
Der verbliebene Teil des Gemisches, das auf die oben beschriebene Art hergestellt worden ist, wird
zum Irrprägnieren einer bestimmten Menge Siliciumdioxid
eines handelsüblichen Reinheitsgrades verwendet, wobei diese Menge Siliciumdioxid so gewählt
wird, daß der SiO2-Gehalt des fertigen Katalysators
70 Gewichtsprozent beträgt. Das so erhaltene Produkt wird durch eine 8stündige Wärmebehandlung bei
5500C im Luftstrom aktiviert. Der so erhaltene Katalysator
hat die Formel Bi8Fe2Mo12O52>5 (+ SiO2).
Katalysator F
40 g des Ammoniumsalzes der Zirkonmolybdänheteropolysäure, in Wasser gelöst, werden mit einer
wäßrigen Lösung, die 89,4 Wismutnitratpentahydrat £ nt aalt, gemischt. Die ganze Masse wird zur Trockne
gebracht, dann gemahlen und durch Wärmebehandlung 8 Stunden bei 5500C im Luftstrom aktiviert.
Der so erhaltene Katalysator hat die Formel BieZrMo12O61,6.
Die Katalysatoren D, E und F werden bis zu einer Korngröße von 0,21 bis 0,15 mm gemahlen und in
einem Festbettreaktor getestet. Die Eingangsmischung hatte folgende Zusammensetzung (in Volumprozent):
Propylen 7,5, Ammoniak 9,8, Luft 82,7.
Die Reaktionsbedingungen und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Kontaktzeit (see)
Temperatur (0C)
Umwandlung Propylen
Selektivität (%)
Acrylnitril.
Acrylnitril.
HCN
Acetonitril
Acrolein ..
Acrolein ..
CO2
CO
Ausbeute an Acrylnitril (%)
Katalysator | |
D | E |
0,12 | 0,12 |
522 | 527 |
60 | 75,5 |
70,8 | 64,6 |
3,3 | 3,8 |
1 | 0,8 |
12,8 | 11,2 |
6,3 | 12,7 |
5,7 | 6,9 |
42,5 | 48,9 |
0,12
500
500
63,9
64,6
1,3
1.3
1,3
1.3
15,8
8,3
8,7
8,3
8,7
41,4
Die nachfolgend beschriebenen Katalysatoren G, H und I werden auf dieselbe Weise wie die Katalysatoren
D, E und F vermählen.
Katalysator G
Eine warme, wäßrige Lösung von 40 g des Ammoniumsalzes
derZirkonmolybdänsäure, (NHJ4ZrMo12O40,
gemäß Beispiel 3 hergestellt, wird mit einer aus Salpetersäure und 31,3 g metallischem Tellur erhaltenen
Lösung, vermischt. Die dadurch entstandene Lösung wird zur Trockne gebracht, der feste Rest zermahlen
und in einem Luftstrom 12 Stunden bei 50O0C aktiviert. Auf diese Weise wird ein Katalysator der Zusammensetzung
Te12ZrMo12O62 erhalten; er wird in
einem Festbettreaktor verwendet.
Bei einer konstanten Temperatur von 4000C und
einer Kontaktzeit von 1,0 Sekunden wird über den besagten Katalysator eine gasförmige Mischung geführt,
die aus Propylen, Luft und Ammoniak in dsn entsprechenden Mengen von 5,6, 83,0 und 11,4%
besteht. Die Ausbeute an Acrylnitril, bezogen auf das umgesetzte Propylen, beträgt 81,1%; als Nebenprodukte
entstehen 7,9% Acetonitril und 3,1 % Acrolein. 39,3 % des Propylens werden umgesetzt.
Katalysator H
Eine Lösung von 40 g des Ammoniumsalzes der Nickelmolybdänsäure, (NHJ6NiMo9O32, gemäß Beispiel
7 hergestellt, wird mit einer Lösung aus 39,7 g metallischem Tellur in Salpetersäure vermischt. Die
so erhaltene Lösung wird zur Trockne gebracht, der feste Rest zermahlen und 12 Stunden bei 5000C im
Luftstrom aktiviert. Man erhält einen Katalysator der Zusammensetzung Te12NiMo9O52. Er wird in einem
Reaktor mit Festbett verwendet.
Über den Katalysator wird bei einer konstanten Temperatur von 4200C und einer Kontaktzeit von
2,5 Sekunden eine gasförmige Mischung aus 6,9% Propylen, 10,7% Ammoniak und 82,4% Luft geleitet.
Die Ausbeute an Acrylnitril, bezogen auf das umgesetzte Propylen, beträgt 85,2%, an Nebenprodukten
entstehen 7,2 % Acetonitril und 1,9 % Acrolein. 50,2 % des Propylens werden umgesetzt.
Katalysator I
Zu 40,0 g des Ammoniumsalzes der Eisenmolybdän, säure, (NHJ6Fe2Mo12O42, gemäß dem Beispiel 13 hergestellt,
wird eine salpetersaure Lösung von 9,5 g Wis-
mutnitrat, Bi(NO3)3 · 5H2O, zugesetzt. Diese Mischung
wird zur Trockne gebracht, zermahlen und 12 Stunden auf 500°C erhitzt. Der so hergestellte Katalysator hat
die Zusammensetzung BiFe2Mo12O40^; er wird in
einem Reaktor als Festbett verwendet.
Über den Katalysator wird bei einer konstanten Temperatur von 4600C und einer Kontaktzeit von
1,0 Sekunden eine gasförmige Mischung aus 82,4% Luft, 10,7 % Ammoniak und 6,9 % Propylen geleitet.
67,7% des zugeführten Propylens werden dabei umgesetzt, und von diesem werden 81,4% in Acrylnitril,
2,8% in Acetonitril und 1,1 % in Acrolein übergeführt.
Eine Lösung von 82,5 g des Ammoniumsalzes der Nickelmolybdänheteropolysäure in Wasser wird mit
einer Lösung von 10,2 g metallischem Tellur in Salpetersäure vermischt. Das Gemisch wird durch Erhitzen
auf 110°C zur Trockne verdampft. Der Rückstand wird zu einer Korngröße von 0,21 bis 0,15 mm
gemahlen und durch Erhitzen bei 54O0C für 8 Stunden
in Gegenwart von Luft aktiviert. Der Katalysator hat die Formel Te1>5NiMo9Oa2.
Die Reaktionsbedingungen und die Ergebnisse sind in der folgenden tabellarischen Übersicht zusammengefaßt:
5 | Versuch 1 | Versuch 2 |
Kontaktzeit (see) 1 Temperatur (0C) Molverhältnis Luft/Propylen ... Molverhältnis NH3/Propylen ... Konversion Propylen (%) !5 Selektivität (%) für Acrylnitril HCN |
0,15 520 11,0 1,3 79,9 67,0 3,3 3,5 8,8 8,3 9,1 53,5 |
0,11 525 11,0 1,3 72,4 57,3 6,6 5,1 11,2 9,4 10,4 41,5 |
Acetonitril Acrolein 20 CO2 |
||
CO | ||
Ausbeute (%) für Acrylnitril |
409 585/413
Claims (1)
1 2
PatentansDruch · bene katalytische System besteht aus festen Phosphorsäuren,
die durch Zusatz bestimmter Metallverbin-
Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril bzw. düngen aktiviert sind. Auch in der belgischen Patent-
Methacrylnitril durch Umsetzung von Propylen schrift 593 097 werden feste Phosphorsäurekataly-
bzw. Isobutylen mit Ammoniak und Sauerstoff 5 satoren, die durch Zusatz von Metallverbindungen
oder sauerstoffhaltigen Gasen, gegebenenfalls in aktiviert sind, verwendet. Die in der französischen
Anwesenheit von Wasser, in der Gasphase bei Patentschrift 1 301 077 verwendeten Katalysatoren
einer Temperatur zwischen 400 und 550°C sowie bestehen aus den Elementen Bi, W und Sauerstoff,
einer Kontaktzeit zwischen 0,1 und 3 Sekunden Im allgemeinen verlaufen die bekannten Verfahren
über einem gegebenenfalls auf einem Träger auf- io nicht völlig befriedigend. Unter ihren Nachteilen
gebrachten Heteropolymolybdat als Katalysator, können die relativ geringe Selektivität und die nied-
dadurch gekennzeichnet, daß der rigen Ausbiuten des gewünschten ungesättigten Nitrils
Katalysator entweder der Formel genannt werden, verbunden mit der Bildung großer
Me AMo O Mengen Kohlendioxid und Nebenprodukten, wie un-
12 v 15 gesättigten Aldehyden, Säuren, Ketonen, gesättigten
worin Me Wismut oder Tellur, A Titan, Zirkon Nitrilen und Cyanwasserstoff.
oder Zinn, χ eine Zahl zwischen 0,1 und 18 sowie Die Nebenprodukte bedeuten natürlich einen Ver-
y eine Zahl zwischen 38 und 74 bedeutet, oder der lust und erschweren außerdem die Gewinnung des
Formel gewünschten ungesättigten Nitrils in reinem Zustand.
Me BMo O 20 ^m we'terer Nachteil der bekannten Verfahren ist
9 y im allgemeinen auch die geringe Umwandlung, be-
worin Me Wismut oder Tellur, B Mangan, Kobalt zogen auf das pro Durchgang zugeführte Olefin, so
oder Nickel, χ eine Zahl zwischen 0,1 und 18 sowie daß die Leistung des Katalysators nur gering ist und
y eine Zahl zwischen 29 und 65 bedeutet, oder der eine erneute Zuführung des Olefins erforderlich wird.
Formel 25 Noch ein Nachteil der bekannten Verfahren tritt
λ durch die Nebenreaktionen des Ammoniaks auf, die
in großem Umfang stattfinden, wenn die bekannten
worin Me Wismut oder Tellur, C Chrom, Alu- Katalysatoren verwendet werden. Aus diesem Grunde
minium oder Eisen, χ eine Zahl zwischen 0,1 und sind bei den bekannten Verfahren zur Erzielung guter
18 sowie y eine Zahl zwischen 39 und 75 be- 30 Selektivität große Mengen Ammoniak, bezogen auf
deutet, entspricht. das Olefin, erforderlich.
Die relativ lange Kontaktzeit, die erforderlich ist,
um eine befriedigende Umwandlung des zugeführten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Olefins zu erzielen, bedeutet einen weiteren Nachteil
Herstellung von Acrylnitril bzw. Methacrylnitril durch 35 der bekannten Verfahren.
Umsetzung von Propylen bzw. Isobutylen mit Am- Noch ein Nachteil ist die begrenzte Lebensdauer
moniak und Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen, der in den bekannten Verfahren verwendeten Katalygegebenenfalls
in Anwesenheit von Wasser, in der satoren, die eine häufige Regeneration der inaktiv
Gasphase bei einer Temperatur zwischen 400 und gewordenen Katalysatoren erfordert.
5500C sowie einer Kontaktzeit zwischen 0,1 und 40 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zu-3 Sekunden über einem gegebenenfalls auf einem vor genannten Nachteile zu vermeiden und ein Ver-Träger aufgebrachten Heteropolymolybdat als Kata- fahren zur Herstellung von Acrylnitril bzw. Methlysator. acrylnitril in hohen Ausbeuten bei kurzen Kontaktin der technischen Literatur sind bereits andere zeiten zu schaffen. Das erfindungsgemäße Verfahren Verfahren beschrieben worden, nach denen ein Olefin 45 zur Lösung dieser Aufgabe ist nun dadurch gekennmit Ammoniak und Sauerstoff in Gegenwart spezi- zeichnet, daß der Katalysator entweder der Formel fischer Katalysatoren umgesetzt wird, um ungesättigte M AMo O
Nitrile zu gewinnen. x 12 v
5500C sowie einer Kontaktzeit zwischen 0,1 und 40 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zu-3 Sekunden über einem gegebenenfalls auf einem vor genannten Nachteile zu vermeiden und ein Ver-Träger aufgebrachten Heteropolymolybdat als Kata- fahren zur Herstellung von Acrylnitril bzw. Methlysator. acrylnitril in hohen Ausbeuten bei kurzen Kontaktin der technischen Literatur sind bereits andere zeiten zu schaffen. Das erfindungsgemäße Verfahren Verfahren beschrieben worden, nach denen ein Olefin 45 zur Lösung dieser Aufgabe ist nun dadurch gekennmit Ammoniak und Sauerstoff in Gegenwart spezi- zeichnet, daß der Katalysator entweder der Formel fischer Katalysatoren umgesetzt wird, um ungesättigte M AMo O
Nitrile zu gewinnen. x 12 v
Die bekannten Katalysatoren enthalten verschiedene worin Me Wismut oder Tellur, A Titan, Zirkon oder
Elemente, hauptsächlich in Form von Kombinationen 50 Zinn, χ eine Zahl zwischen 0,1 und 18 sowie y eine
ihrer Oxide oder in Salzform, wie z. B. Wismut-, Zahl zwischen 38 und 74 bedeutet, oder der Formel
Zinn- und Antimonsalze der Molybdän-, Phosphor- M vt\*a O
molybdän- und Phosphorwolframsäuren, die Molyb- x 9 y
dän-, Kobalt- und Telluroxide, die Wolfram- und worin Me Wismut oder Tellur, B Mangan, Kobalt
Telluroxide, das Telluroxid, die Molybdän- und 55 oder Nickel, χ eine Zahl zwischen 0,1 und 18 sowie y
Chromoxide, die Molybdän-, Arsen- und Wismut- eine Zahl zwischen 29 und 65 bedeutet, oder der
oxide, Mischungen von Molybdän-, Vanadium-, Formel
Chrom-, Mangan-, Kobalt-, Nickel-, Kupfer-, Eisen-, M
Tellur-, Selen-, Wismut-, Silber-, Gold- und Alu- me
miniumoxiden, usw., durch verschiedene Elemente, 60 worin Me Wismut oder Tellur, C Chrom, Aluminium
wie beispielsweise den obenerwähnten, aktivierte oder Eisen, χ eine Zahl zwischen 0,1 und 18 sowie y
Phosphorsäuren sowie Mischungen von Wismut-, eine Zahl zwischen 39 und 75 bedeutet, entspricht.
Phosphor-, Vanadium-, Mangan-, Chrom-, Eisen-, Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt gegenüber
Kobalt- und Nickeloxiden. den bekannten Verfahren beträchtliche Vorteile.
So werden in der DT-AS 1 127 351 Salze von 65 Ein besonderer Vorteil liegt in der großen Selek-
Molybdänsäure, Phosphormolybdänsäure und Phos- tivität der erfindungsgemäßen Katalysatoren. Der
phorwolframsäure als Katalysatoren verwendet. Das Begriff »Selektivität« bedeutet, daß Nebenreaktionen
in der französischen Patentschrift 1 269 382 beschrie- nur in sehr geringem Ausmaß stattfinden und daß
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