DE1468824A1 - Oxidation of alkyl aromatic hydrocarbons - Google Patents
Oxidation of alkyl aromatic hydrocarbonsInfo
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Description
DR-ING.VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR, FUESDR-ING. BY KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR, FUES
γ· τ V- , , γ · τ V-,,
Köln, den1. ΐ|.7β 1965 AvK/AxCologne, 1 . ΐ | .7 β 1965 AvK / Ax
Princeton Chemical Research, Inc., I4 D 8 8 2 4 P.O. Box 652, Princeton,. N. J. (V.St.A.). Princeton Chemical Research, Inc., 14 D 8 8 2 4 PO Box 652, Princeton ,. N. J. (V.St.A.).
Die Erfindung "bezieht aioh auf die katalyt is one Oxydation von alkylaromatisohen Kohlenwasserstoffen, speziell die katalytisohe Oxydation von alkylaromatisohen Kohlenwasserstoffen mit wenigstens 2 benachbarten Alkylresten, die vorzugsweise Methylreste sind, zu Säureanhydriden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft die katalytisohe Oxydation von Durol zu Pyromellitsäuredianhydride The invention "relates to the catalytic oxidation of alkyl aromatic hydrocarbons, especially the catalytic oxidation of alkyl aromatic hydrocarbons with at least 2 adjacent alkyl radicals, which are preferably methyl radicals, to form acid anhydrides. A preferred embodiment of the invention relates to the catalytic oxidation of durol to pyromellitic dianhydrides
Es ist bekannt, daß alkylaromatische Kohlenwasserstoffe durch Umsetzung mit sauerstoffhaltigen Gasen, wie Luft, bei erhöhter lemperatur in Gegenwart eines Oxydationekatalysators, ZeB. eines Yanadinoxyd-Trägerkatalysators, katalytisch oxydiert werden können. Fenn der alkylaromatische Kohlenwasserstoff zwei benachbarte Alkyleubstituenten am Ring enthält, die,vorzugsweise niedere Alkylreste sind, führt die Oxydationereaktion zur Umwandlung zum Anhydrid. Wehn der alkylaromatieohe Kohlenwasserstoff zwei Gruppen von zwei benachbarten Alkyleubstituenten am Ring enthält, führt die Oxydation zur Umwandlung zum Dianhydrid·It is known that alkyl aromatic hydrocarbons by reaction with oxygen-containing gases, such as air, at elevated oil temperature in the presence of an oxidation catalyst, ZeB. a yanadine oxide supported catalyst, can be catalytically oxidized. If the alkyl aromatic hydrocarbon contains two adjacent alkyl substituents on the ring, which are preferably lower alkyl radicals, the oxidation reaction leads to conversion to the anhydride. If the alkyl aromatic hydrocarbon contains two groups of two adjacent alkyl substituents on the ring, the oxidation leads to the conversion to the dianhydride.
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Bs wurde bereits vorgeschlagen, Durol auf diese Weise zu Pyromellitsäuredianhydrid katalytisch zu oxydieren. Dieses katalytisch^ Oxydationsverfahren erwies sich jedoch weder als technisch nooh als wirtschaftlich interessant, und Pyromellitsäuredianhydrid wird Z0Zt0 nooh nach dem teuren, technisoh schwierigen und gefährlichen Schwefelsäure-Oxydationsverfahren hergestellt»It has already been proposed to catalytically oxidize Durol in this way to pyromellitic dianhydride. However, this catalytic oxidation process ^ proved not to be technically Nooh be economically interesting, and pyromellitic is Z 0 0 currently manufactured Nooh after expensive, technisoh difficult and dangerous sulfuric acid oxidation process "
Gegenstand der Erfindung ist ein "Verbessertes und technisoh interessanteres und wirksameres Verfahren zur katalytischen Oxydation von alkylaromatisohen Kohlenwasserstoffen zu den entsprechenden Anhydriden, insbesondere ein Verfahren zur katalytischen Oxydation von Durol zu Pyromellitsäuredianhydrid.The subject of the invention is an "improved and technisoh more interesting and effective process for the catalytic oxidation of alkylaromatic hydrocarbons to the corresponding anhydrides, in particular a process for the catalytic oxidation of Durol to pyromellitic dianhydride.
Gemäß der Erfindung wurde gefunden, daß alkylaromatische Kohlenwasserstoffe mit einem sauerstoffhaltigen Gas wirksamer und/höherer Ausbeute katalytisch oxydiert werden können, wenn die Oxydation unter Verwendung eines Vanadinkatalysators durchgeführt wird, der Niob enthält. Das Verhältnis von Mob zu Vanadin im Katalysator kann zwischen 0,05 und 1 g-Atom Niob Je g-Atom Vanadin liegen und beträgt vorzugsweise etwa 0,1-0,3 g-Atom Niob, je g-Atom Vanadin.According to the invention it has been found that alkylaromatic Catalytically oxidizes hydrocarbons with an oxygen-containing gas more effectively and / with higher yield can be achieved when the oxidation is carried out using a vanadium catalyst containing niobium. The ratio of mob to vanadium in the catalyst can be between 0.05 and 1 g atom of niobium per g atom of vanadium and is preferably about 0.1-0.3 g-atom of niobium, each g-atom vanadium.
Der Katalysator kann in beliebiger passender oder üblicher fester Form, z.B. in Form von PeIMa, Granulat, Fadenkorn uswe, vorzugsweise auf einem festen Träger, wie Aluminiumoxyd, Siliciumcarbid, Magnesiumoxyd oder anderen bekannten oder üblichen Trägern, vorliegen· Bei Verwendung eines Trägermaterials ist dieses vorzugsweise in Mengen von 75-99 Gew.-5*, insbesondere 85-95 Gew.-# des Gesamtkatalysators vorhanden.The catalyst can be in any suitable or customary solid form, e.g. in the form of PeIMa, granules, grains of thread etc, preferably on a solid support such as aluminum oxide, Silicon carbide, magnesium oxide or other known or customary carriers are present · When using a The carrier material is preferably in amounts of 75-99% by weight, in particular 85-95% by weight, of the total catalyst available.
Der Katalysator wird vorzugsweise in Form eines Eestbetts verwendet und hat Xür diesen Zwe öle eine Teilchengröße im Bereich von 1,6-13 mm, vorsugeweife von 3,2-6,4. asuThe catalyst is preferably in the form of an ester bed is used and has a particle size for these two oils in the range of 1.6-13 mm, precautionary measures from 3.2-6.4. asu
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Der Katalysator kann auoh in feinteiliger Form für den Einsatz als Wirbelschicht hergestellt werden. Die TeilchengrößenVtrteilüng liegt in diesem Fall "beispielsweise im Bereich von 10-400 jae The catalyst can also be produced in finely divided form for use as a fluidized bed. The particle size distribution in this case is "for example in the range from 10-400 yes e
Die für die Zwecke der Erfindung verwendeten "bevorzugten Katalysatoren werden durch Trocknen einer Lösung, die die Vanadin- und Mob-Komponenten enthält, oder durch Trocknen einer solchen Lösung in Gegenwart des Trägers hergestellt. Beispielsweise können die erforderlichen Mengen des Vanadins in Form von Vanadinpentoxyd und des Niobs in Form von Nioboxalat in einer .Oxalsäurelösung gelöst werden. Festes Granulat des Trägere, z.B. reines α-Aluminiumoxyd oder Siliciumcarbid oder ein beliebiger anderer Träger, wird dann der Oxalsäurelösung zugesetzt» Das erhaltene Gemisch wird erhitzt und bis zur Trockene gewälzt, wodurch der Vanadin-Niob-Katalysator die Träger— teilchen überzieht«, Der Katalysator kann dann an der Luft bei einer Temperatur von beispielsweise zwischen 300 und 55O0G calciniert werdene Es ist auch möglich, die Oxalsäurelösung in Abwesenheit des Trägers zur Trockene einzudampfen und die erhaltenen katalytischen Feststoffe zu mahlen, zu granulieren -und als solche zu verwenden oder vor dem Granulieren mit dem Trägermaterial zu mischen,, Vorzugsweise wird in jedem Fall ein Trägermaterial mit kleiner innerer Oberfläche verwendet«The "preferred catalysts used for the purposes of the invention are prepared by drying a solution containing the vanadium and mob components, or by drying such a solution in the presence of the carrier. For example, the required amounts of the vanadium in the form of vanadium pentoxide and The niobium in the form of niobium oxalate can be dissolved in an oxalic acid solution. Solid granules of the carrier, e.g. pure α-aluminum oxide or silicon carbide or any other carrier are then added to the oxalic acid solution are vanadium-niobium catalyst coats the particles of the carrier "the catalyst may then in air at a temperature of for example between 300 and 55O 0 G calcined e It is also possible to evaporate the solution of oxalic acid in the absence of the carrier to dryness and the obtained To grind catalytic solids, to granulate them - and to use them as such en or to be mixed with the carrier material before granulating ,, Preferably, a carrier material with a small inner surface is used in each case. "
Aktivatoren, z.B. Alkalimetalle und Erdalkalioxyde, -sulfate oder -phosphate, Bor, Silber, Mangan oder Phosphor* Antimon oder Arsen können als lösliche Materialien dem Vanadin-Niob-Oxalat-Gemisch zugesetzt werden. Die Menge des Aktivators liegt zwischen 0,1 und 5$ der Menge von Niob plus Vanadin im Katalysator» Das Mengenverhältnis von Niob zu Vanadin kann so variieren, daß das g-Atomverhältnis von Nb/V im Katalysator zwischen 0,05 und 1, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,3 variiert«,Activators, e.g. alkali metals and alkaline earth oxides and sulfates or phosphates, boron, silver, manganese or phosphorus * Antimony or arsenic can be used as soluble materials Vanadium-niobium-oxalate mixture can be added. The amount of the activator is between 0.1 and 5 $ the amount of Niobium plus vanadium in the catalyst »The ratio of niobium to vanadium can vary so that the g atomic ratio of Nb / V in the catalyst varies between 0.05 and 1, preferably between 0.1 and 0.3 «,
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Die genaue Hatur und die Struktur des auf diese Weise gebildeten Katalysators sind nicht bekannt, jedoch wird angenommen, daß ein anorganisches Polymeres vorliegt, das das Vanadin und Niob enthält. Ohne daß eine Festlegung auf eine bestimmte Form oder Struktur beabsichtigt ist, wird der auf diese Weise gebildete Katalysator in dieser Beschreibung als Fiobvanadat bezeichnet.The exact nature and structure of this way formed catalyst are not known, however assumed that an inorganic polymer is present which contains the vanadium and niobium. Without a commitment is intended to be of a particular shape or structure, the catalyst thus formed is in referred to as fiobvanadate in this specification.
Beliebige bekannte alkylaromatisohe Kohlenwasserstoffe, die katalytisch oxydierbar sind, können als Ausgangsmaterialien eingesetzt werden. Die bevorzugte Gruppe der alkylaromatischen Kohlenwasserstoffe bilden die , Tetraalkylbenzole, die niedere Alkylreste enthalten. Die katalytisch^ Oxydation dieser Tetraalkylbenzole führt zur Bildung der entsprechenden Säureanhydride„ Die alkylaromatisohen Kohlenwasserstoffe haben vorzugsweise Paare von Alkylsubstituenten an benachbarten Kohlenstoffatomen des Rings ο Vorzugsweise sind dies niedere Alkylreste, z«B. MethylresteβAny known alkyl aromatic hydrocarbons which are catalytically oxidizable can be used as starting materials. The preferred group of alkyl aromatic hydrocarbons is formed by the tetraalkylbenzenes which contain lower alkyl radicals. The catalytically ^ oxidation tetraalkylbenzenes this leads to the formation of the corresponding acid anhydrides "The alkylaromatisohen hydrocarbons preferably have the pairs of alkyl substituents on adjacent carbon atoms of the ring ο Preferably are the lower alkyl radicals, z" B. Methyl residues β
Als Beispiele von Alkylaromatischen Kohlenwasserstoffen, die gemäß der Erfindung oxydiert werden können, seien genannt: o-Xylol, Durol, Octahydroanthracen» Tetraäthyl- oder Tetrapropylbenzol, Äthyltrimethylbenzol, Diäthyldimethylbenzol, Propyltrimethylbenzol und ganz allgemein Verbindungen der FormelAs examples of alkyl aromatic hydrocarbons, which can be oxidized according to the invention may be mentioned: o-xylene, durol, octahydroanthracene »tetraethyl or tetrapropylbenzene, ethyltrimethylbenzene, diethyldimethylbenzene, Propyltrimethylbenzene and in general Compounds of the formula
worin R , R2, R^ und R^ Wasserstoff, Methyl-, Äthyl- oder Propylreste sein können mit der Ausnahme, daß entweder R1 und R2 ader R^ und R. Methyl-, Ithyl- oder Propylreste sein müssen» Qctahydrophenanthren., Anthracen und Phenanthren' können ebenfalls gemäß der Erfindung oxydiert werden,where R , R 2 , R ^ and R ^ can be hydrogen, methyl, ethyl or propyl radicals, with the exception that either R 1 and R 2 or R ^ and R must be methyl, ethyl or propyl radicals »octahydrophenanthrene ., Anthracene and phenanthrene 'can also be oxidized according to the invention,
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Torzugsweise wird von Durol als Alkylkohlenwasserstoff ausgegangen, um Pyromellitsäuredianhydrid herzustellen, Ootahydroanthracen kann ebenfalls für diesen Zweck verwendet werden«Preferably, Durol is used as the alkyl hydrocarbon to produce pyromellitic dianhydride, Ootahydroanthracene can also be used for this purpose «
Bin Gemisch des eingesetztem alkylaromatisohen Kohlenwasserstoffs, Z0B. des Durols, und des sauerstoffhaltigen Gases wird über den Katalysator geleitet., während die Temperatur zwischen 400 und 6000O, vorzugsweise zwischen 400 und 500°0 und insbesondere bei einem wesentlich unter 5Ö0°G in diesem Bereich liegenden Wert gehalten wird. Die Reaktion kann bei Unterdruck, Normaldruck oder Überdruck durchgeführt werden. Beispielsweise können Drucke im Bereich ron etwa 0,5-30 Atm«, vorzugsweise zwischen 1 und 5 Atm«, angewendet werden« Die Kontaktzeit des Gasstroms mit dem Katalysator kann je nach Temperatur und Druck zwischen opi und 2 Seke liegen«Am mixture of the inserted alkylaromatisohen hydrocarbon, Z 0 B. of durene, and the oxygen-containing gas is passed over the catalyst., While maintaining the temperature between 400 and 600 0 O, preferably between 400 and 500 ° 0 and especially at a substantially lower 5Ö0 ° G is kept within this range. The reaction can be carried out under reduced pressure, normal pressure or elevated pressure. For example, pressures may range be applied "The contact time of the gas stream with the catalyst can vary depending on temperature and pressure between opi and 2 seconds e are ron about 0.5-30 atm", preferably between 1 and 5 Atm, ""
Als sauerstoffhaltiges Gas wird vorzugsweise luft verwendet, jedoch können auch Gemische von Sauerstoff und beliebigen anderen Terdünnungsmitteln, wie Wasserdampf, Stickstoff oder Kohlendioxyd, verwendet werden. Der eingesetzte Kohlenwasserstoff, z.B. das Durol, muß in einer Menge von etwa 0,01-1,5 Mo1-$ im Gasstrom vorhanden sein.Air is preferably used as the oxygen-containing gas, however, mixtures of oxygen and any other diluents such as water vapor, Nitrogen or carbon dioxide, can be used. The hydrocarbon used, e.g. Durol, must be in a Amount of about 0.01-1.5 Mo1- $ be present in the gas stream.
Die Reaktion kann in beliebigen üblichen Reaktoren durchgeführt werden, in denen Gase über einen Katalysator geführt werden, und die mit geeigneter Temperaturregelung versehen sind. Sie kann beispielsweise in einem Reaktionsrohr oder einer Kammer, in einem Röhrenreaktor ο«dgl,, in dem der Katalysator angeordnet ist, durchgeführt werden, wobei ein Wärmeübertragungsmedium, z.B. eine Flüssigkeit, zur Temperaturregelung umläuft.The reaction can be carried out in any conventional reactors in which gases are passed over a catalyst and which are provided with suitable temperature control. You can for example in a reaction tube or a chamber in a tubular reactor ο «the like ,, in which the catalyst is arranged, using a heat transfer medium, e.g. a liquid, for temperature control.
Das Reaktionsprodukt kann in beliebiger bekannter Weise, zeB. durch Kondensation, mit Lösungsmitteln^p^urch Waschen , isoliert und in üblicher Weise gereinigt werden«The reaction product may be in any known manner, for example, by condensation e, be isolated and purified with solvents ^ p ^ urch washing, in the usual manner "
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Beispielsweise kann Pyromellitsäuredianhydrid durch. Kondensation, z.Be in einem Kühler, der bei einer Temperatur zwischen 20 und 35O0O gehalten wird, abgeschieden werden. Das Pyromellitsäuredianhydrid kann dann durch Schaben ο ,dgl«, aus dem Kühler entfernt und in einem organischen Lösungsmittel, wie p-Dioxan, Diacetonalkohol, Cellusolveacetat, Diphenylather, 1,2-Dimethoxyäthan, verschiedenen Ketonen oedgl„, gelöst werden, worauf man die Lösung mit Aktivkohle entfärbt, die Aktivkohle entfernt, das Pyromellitsäuredianhydrid durch Kühlen umkristallisiert und durch Zentrifugieren, Filtration OofLgüTO entfernte Das Lösungsmittel kann natürlich zurückgewonnen und im Kreislauf geführt werden,. Es kann auch zur direkten Entfernung des kondensierten Pyromellitsäuredianhydrids aus dem Kühler verwendet werden, indem es direkt durch den Kühler geführt wird«, Mir kontinuierlichen Betrieb ist es zweckmäßig, wenn zwei oder mehr abwechselnd betriebene Kühler vorhanden sindo For example, pyromellitic dianhydride can by. Condensation, for example e in a cooler which is kept at a temperature between 20 and 35O 0 O, are deposited. Are the pyromellitic dianhydride can then ο by scraping, or the like, "removed from the condenser and in an organic solvent such as p-dioxane, diacetone alcohol, cellosolve acetate, diphenyl ether, 1,2-dimethoxyethane, various ketones like o e" dissolved, followed by the solution is decolorized with activated charcoal, the activated charcoal is removed, the pyromellitic dianhydride recrystallized by cooling and removed by centrifugation, filtration. The solvent can of course be recovered and recycled. It can also be used for the direct removal of the condensed pyromellitic dianhydride from the cooler by passing it directly through the cooler. With continuous operation, it is useful if there are two or more alternately operated coolers, etc.
Das rohe Pyromellitsäuredianhydrid kann auch durch Waschen mit Wasser bei einer Temperatur zwischen etwa 32 und 150 gewonnen werden,. Die wasserunlöslichen Produkte werden durch Filtration oder Zentrifugieren entfernt, und die wässrige Lösung wird mit Aktivkohle entfärbt. Die Kohle wird entfernt und die Lösung der Abkühlung zur TJmkristallisation der Pyromellitsäure überlassen, die dann durch Zentrifugieren abgetrennt und dehydratisiert wird. Das erhaltene rohe Pyromellitsäuredianhydrid kann durch Umkristallisation weiter gereinigt werden, wie vorstehend beschrieben»The crude pyromellitic dianhydride can also be prepared by washing with water at a temperature between about 32 and 150 be won,. The water-insoluble products will be removed by filtration or centrifugation, and the aqueous solution is decolorized with activated charcoal. The coal is removed and the solution is left to cool to crystallize the pyromellitic acid, which is then passed through Centrifugation is separated and dehydrated. The crude pyromellitic dianhydride obtained can be obtained by recrystallization further cleaned as described above »
Nach einer anderen, bevorzugten Methode der Gewinnung der Reaktionsprodukte, z.B„ des Pyromellitsäuredianhydrids, aus den Reaktionsgasen werden die Restgase aus dem Reaktor auf eine Temperatur unterhalb des Erstarrungspunktes des Pyromellitsäuredianhydrids gekühlt und die so gebildeten festen Teilchen des Dianhydrids auf einem Filtertuch auf-Another, preferred method of obtaining the Reaction products, e.g. pyromellitic dianhydride, from the reaction gases become the residual gases from the reactor cooled to a temperature below the solidification point of the pyromellitic dianhydride and the so formed solid particles of the dianhydride on a filter cloth
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H68824H68824
gefangen und gewonnen«caught and won "
Bin Katalysator, der Niobvanadat bei einem Nb/V-Atomverhältnis von 0,18 und Aluminiumoxyd als Träger enthielt, wurde wie folgt hergestellt: 60 g Y2Oc wurden in 149 g Oxalssäure in Wasser bei etwa 50°.C sorgfältig gelöst» Eine lösung von 63,4 g Nioboxalat in Wasser wurde langsam zur Vanadinoxalatlösung gegeben» Dann wurden 150 g eines mit Säure ausgelaugten und getrockneten Aluminiumoxyda (Alundum) zugesetzt«, Das Gemisch wurde zur Trockene eingedampft, wobei es gewälzt wurde«, Der Träger katalysator wurde 1 Stunde bei 5000O oaloiniert. Dieser Katalysator wurde zur Oxydation von Durol zu Pyromellitsäuredianhydrid verwendete 50 ml des Katalysators wurden in ein Reaktorrohr von 19 mm Innendurchmesser gefüllt, das eine axiale Thermoelementtasche hatte. Über dem Katalysator wurden als Vorheizzone 70 ml unbeschichtetes Alundum angeordnet«A catalyst containing niobium vanadate with an Nb / V atomic ratio of 0.18 and aluminum oxide as a carrier was prepared as follows: 60 g of Y 2 Oc were carefully dissolved in 149 g of oxalic acid in water at about 50 ° C. A solution 63.4 g of niobium oxalate in water were slowly added to the vanadium oxalate solution "Then 150 g of an acid-leached and dried aluminum oxide (alundum) were added", the mixture was evaporated to dryness while being rolled ", the supported catalyst became 1 hour Oaloinated at 500 0 O. This catalyst was used for the oxidation of durol to pyromellitic dianhydride. 50 ml of the catalyst were placed in a reactor tube with an internal diameter of 19 mm and which had an axial thermocouple pocket. 70 ml of uncoated alundum were placed over the catalyst as a preheating zone «
trber den Katalysator wurden stündlich 6,0 ml Durol und 542 1 Luft geleitet. Die folgenden Ausbeuten wurden erhalten: Over the catalyst were 6.0 ml of Durol and hourly 542 1 air. The following yields were obtained:
Temperatur,0G . Pyromellitsäuredianhydrid (PMDA)t gew.-^ Temperature, 0 G. Pyromellitic dianhydride (PMDA) t wt .- ^
450 89450 89
500 101500 101
Ein Katalysator mit dem gleichen lib/V-Verhältnis wie der gemäß Beispiel 1 hergestellte Katalysator wurde in der gleichen Weise hergestellt mit der Ausnahme, daß SiO als Träger verwendet wurde. Bei der Erprobung des Katalysators in der gleichen Weise wurden die gleichen Ausbeuten erzielt« A catalyst with the same lib / V ratio as that Catalyst prepared according to Example 1 was prepared in the same manner with the exception that SiO was used as Carrier was used. When the catalyst was tested in the same way, the same yields were achieved «
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M 8 -M 8 -
Ein. Katalysator mit dem gleichen Nb/V-Verhältnis wie der gemäß Beispiel 1 hergestellte Katalysator wurde in der gleichen Weise hergestellt mit der Ausnahme, daß kein Träger verwendet wurdeo Die Katalysatorfeststoffe wurden gemahlen und granuliert und in der gleichen Weise erprobt ο Die gleichen Ausbeuten an PMDA wurden erhalten·A. Catalyst with the same Nb / V ratio as the catalyst prepared according to Example 1 was prepared in the same manner except that no carrier was used o The catalyst solids were ground and granulated and tested in the same manner o The same yields of PMDA were received
Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde mit Katalysatoren wiederholt, deren Nb/V-Verhältnisse zwischen Oj und 1,0 variierten. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.The experiment described in Example 1 was repeated with catalysts whose Nb / V ratios between Oj and 1.0 varied. The results obtained are shown in the table below.
Das mit dem gemäß Beispiel 1 hergestellten Katalysator erhaltene rohe PMDA wurde durch direkte Kondensation aus dem Restgas des Reaktors abgeschieden« 5,0 g wurden in 60 g p-Dioxan bei der Rüokflußtemperatur gelöst. Die heiße Lösung wurde mit 0,5 g Holzkohle behandelt* Die Kohle wurde abfiltriert. Die Lösung wurde abkühlen gelassen und weiße Kristalle gewonnen. Diese Kristalle wurden unter Vakuum getrocknet, wobei 4,1 g PMDA erhalten wurden, dessen Reinheit über 99$ lag, ermittelt durch das Neutralisationsäqtaivalent und Dampf phas enchromat o— graphie„The crude PMDA obtained with the catalyst prepared according to Example 1 was obtained by direct condensation “5.0 g were deposited from the residual gas of the reactor dissolved in 60 g of p-dioxane at the reflux temperature. the hot solution was treated with 0.5 g of charcoal * The charcoal was filtered off. The solution was allowed to cool and obtained white crystals. These crystals were dried under vacuum to obtain 4.1 g of PMDA whose purity was over $ 99 was determined by the neutralization equivalent and vapor phase chromate o— graphics "
RohesPMDA wurde mit dem gemäß Beispiel 1 hergestellten Katalysator wie folgt erhalten:«Die Reatgase des Reaktors wurden mit heißem Wasser gewaschen, wobei eine dunkelgelbeRaw PMDA was prepared with that according to Example 1 Get the catalyst as follows: «The reactant gases of the reactor were washed with hot water, leaving a dark yellow
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Lösung erhalten wurdeβ Nach Entfernung unlöslicher Produkte durch !Filtration wurde die heiße Lösung mit Holzkohle behandelt, heiß filtriert und abkühlen gelassen· Die rohe Pyromellitsäure wurde durch Filtration abgetrennt und getrocknet. Gemäß dem Neutralisationeäquivalent hatte sie eine Reinheit von 96$. Die rohe Säure wurdjs unter Vakuum bei Temperaturen von 150-25O0O dehydratiaierto Im rohen Anhydrid befanden eich Stellen, die verkohlt aussahen. Das rohe Anhydrid wurde aus p-Dioxan umkristallisiert, wobei ein hellfarbiges Produkt erhalten •wurde, das als praktisch reines PMDÄ identifiziert wurde« Durch Umkristallisation des rohen Anhydrids aus Methyl- t isobutylketon wurde ebenfalls ein praktisch reines Produkt erhalten« Β solution was obtained after removal of insoluble products through! Filtration, the hot solution with charcoal was treated, filtered hot and allowed to cool · The crude pyromellitic was separated by filtration and dried. According to the neutralization equivalent, it had a purity of $ 96. The crude acid was dehydrated under vacuum at temperatures of 150-25O 0 O. There were spots in the crude anhydride that looked charred. The crude anhydride was recrystallized from p-dioxane to give a light colored product has been • obtained, which was identified as virtually pure PMDÄ "By recrystallization of the crude anhydride from methyl isobutyl ketone t was also obtained a practically pure product"
o-Xylol wird über den gemäß Beispiel 1 hergestellten Katalysatoren zu Phthalsäureanhydrid oxydiert. Die Reaktionstemperaturen betragen 400-6000G, vorzugsweise 425 5250Oe Die Kontaktzeiten betragen 0,01-20 Seke, die Drucke 0,5-30 Atme, vorzugsweise 1-5 Atme Die Molkonientration des o-Xylols in Luft oder in einem Gemisch von Sauerstoff und Inertgas, wie Stickstoff, Wasserdampf oder GO2» beträgt 0,1-1,5 -MoI-^, Das Phthalsäureanhydrid wird durch direkte Kondensation aus Luft auf gekühlten Oberflächen oder durch Waschen in Wasser mit anschließendem Eindampfen und Dehydratisierung gewonnen,O-xylene is oxidized to phthalic anhydride using the catalysts prepared according to Example 1. The reaction temperatures are 400-600 0 G, preferably 0 425 525 Oe, the contact times are 0.01-20 sec e, the prints 0.5-30 atm e, preferably 1-5 atm e the Molkonientration the o-xylene in air or in a mixture of oxygen and inert gas such as nitrogen, steam or GO2 »is 0.1-1.5 -MoI- ^, The phthalic anhydride is obtained by direct condensation from air on cooled surfaces or by washing in water with subsequent evaporation and dehydration ,
Der in Beispiel 2 beschriebene Katalysator wurde für die Oxydation von o-Xylol zu Phthalsäureanhydrid verwendet. Die Reaktion wurde in einem Stahlreaktor von 19 mm Innendurchmesser durchgeführt, der von einem Messingblock umschlossen war und eine axiale Thermoelementtasche enthielt. Das Produkt wurde durch direkte Kondensation aus dem Restgas sowie auch durch Waschen mit Wasser gewonnen. Die Analyse des Produkts wurde durch GasChromatographie undThe catalyst described in Example 2 was used for the oxidation of o-xylene to phthalic anhydride. The reaction was carried out in a steel reactor with an internal diameter of 19 mm, which was enclosed by a brass block and contained an axial thermocouple pocket. The product was obtained by direct condensation from the Residual gas as well as obtained by washing with water. The analysis of the product was carried out by gas chromatography and
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- ίο -- ίο -
durch Pjj-Titration durchgeführt. Die folgenden Ausbeuten wurden erhalten;carried out by Pjj titration. The following yields were obtained;
Eingesetzte G-asmenge, Ausbeute an Phthalsäureanhydrid,Amount of gas used, yield of phthalic anhydride,
Y/V--Katalysator/Std„ $Y / V - catalyst / hour "$
Auf die in Beispiel 8 "beschriebene Weise wurden Trägerkatalysatoren mit Nb/Y-Atomverhältnissen bis zu 1 hergestellt und erprobt. Die höchsten Ausbeuten sind nachstehend angegeben.Supported catalysts were made in the manner described in Example 8 ″ with Nb / Y atomic ratios up to 1 and tested. The highest yields are given below.
Fb/V 1 --Atomverhältnis Phthalsäureanhydrid, Gew.-^ 0,1 94 Fb / V 1 - atomic ratio phthalic anhydride, wt .- ^ 0.1 94
0,25 980.25 98
0,50 750.50 75
1,0 661.0 66
50 ml eines gemäß Beispiel 2 hergestellten ITiobvanadatkatalysators mit einem Nb/V-Atomverhältnis von 0,25 wurden mit 70 ml Siliciumcarbidgranulat gemischt. Das Gemisch wurde in einen Reaktor von 23 mm Innendurchmesser gefüllt, der mit einem Thermoelement versehen war. Das Reaktorrohr war mit einem Mantel versehen. Die Reakti'onstemperatur wurde mit einem Färmeübertragungsmedium aufrecht erhalten. Bei einer Raumströmungsgeschwindigkeit der Luft von 9.500 V/v/StdOJ einer Durolkonzentration von 0,28 Mol-# und einer durchschnittlichen Temperatur des Katalysatorbetts von 4180O wurde eine Ausbeute von 91 Gew.-^ erzielte50 ml of an ITiobvanadate catalyst prepared according to Example 2 and having an Nb / V atomic ratio of 0.25 were mixed with 70 ml of silicon carbide granules. The mixture was filled into a reactor with an internal diameter of 23 mm, which was provided with a thermocouple. The reactor tube was provided with a jacket. The reaction temperature was maintained with a heat transfer medium. At a space velocity of the air flow of 9,500 V / v / hr OJ a Durolkonzentration of 0.28 mol # and an average catalyst bed temperature of 418 0 O A yield of 91 wt .- ^ achieved
600 ml eines SiO als Träger enthaltenden Katalysators mit einem Nb/V-Verhältnis von 0,25 wurden in einen Reaktor600 ml of a SiO supported catalyst with an Nb / V ratio of 0.25 was charged into a reactor
909816/0701909816/0701
von 25,4 mm Innendurchmesser und 1,5 m lange gefüllte Der Reaktor war mit einem Mantel versehen. Die Reaktionstemperatur wurde aufrecht erhalten, indem ein eutektisahes Salzgemisoh durch den Mantel geführt wurde. Durol in einer Konzentration von 0,24-0,35 Mal-f° in Luft wurde zu PMDA oxydiert. Das Produkt wurde durch Kühlen aus dem "Restgas des Reaktors und anschließendes Auffangen der festen PMDA-Teilohen auf einem Filtertuch g ewonnen. Bei einer durchschnittlichen !Temperatur des Katalysatorbetts von 393 Ο und einer Raumströmungsgeschwindigkeit der Luft von 4000 V/V/std. wurden 55 Gewe-$ PMDA erhalten. Bei· einer durchschnittlichen.Temperatur des Katalysatorbetts von 4100G (Meßstelle 433°O) und einer Raumströmungsgeschwindigkeit der Luft von 6000 Y/v/St'de wurde eine Ausbeute von 72 Gew.-^ erhalten. Bei einer durchschnittlichen Katalysatorbettemperatur von 4160O (Meßstelle 4510C) und einer Raumströmungsgeschwindigkeit der Luft von 20.000 V/V/Std« betrug die Ausbeute 69 Gew,~$.The reactor was provided with a jacket and had an internal diameter of 25.4 mm and a length of 1.5 m. The reaction temperature was maintained by passing a eutectic salt mixture through the jacket. Durol at a concentration of 0.24-0.35 times-f ° in air was oxidized to PMDA. The product was obtained by cooling from the residual gas in the reactor and then collecting the solid PMDA particles on a filter cloth. At an average temperature of the catalyst bed of 393 Ο and an air flow rate of 4000 V / V / h, 55 wt e -. $ PMDA obtained For · a durchschnittlichen.Temperatur of the catalyst bed of 410 0 G (measuring point 433 ° E) and a space velocity of the air of 6000 Y / v / St'd e was obtained in a yield of 72 wt .- ^ . At an average catalyst bed temperature of 416 0 O (measuring point 451 0 C), and a space air flow rate of 20,000 v / v / h ", the yield was 69 percent, ~ $.
Ein Katalysator, der Niobvanadat bei einem Nb/V-Yerhältnis von 0,25 und Siliciumcarbidgranulat als Träger enthält, wird wie folgt hergestellt: 30 g "^Oc werden in 74,6 g Oxalsäure in Wasser bei etwa 50°0 sorgfältig gelöst. Zur Vanadinoxalatlösung wird langsam eine Lösung von 27,8 g ITioboxalat in Wasser gegeben« Uach Zusatz von 300 g Silioiumcarbidgranulat wird das Gemisch zur Trockene eingedampft, während es gewälzt wird. Der Trägerkatalysator wird 1 Stunde bei 5000G calciniert«A catalyst which contains niobium vanadate at an Nb / V ratio of 0.25 and silicon carbide granules as a carrier is prepared as follows: 30 g of Oc are carefully dissolved in 74.6 g of oxalic acid in water at about 50 ° 0 Vanadinoxalatlösung is slowly added a solution of 27.8 g ITioboxalat in water "supplied while adding 300 g Silioiumcarbidgranulat the mixture is evaporated to dryness while it is rolled. the supported catalyst is calcined for 1 hour at 500 0 g"
50 ml des Katalysators werden in ein Reaktorrohr γοη 19 mm Innendurchmesser gefüllt, das Mt einem axialen Thermoelement versehen ist« Über dem Katalysator werden 70 ml unbeschichtetes Siliciumcarbidgranulat als Vorheizzone angeordnet. Über den Katalysator wird Ootahyjdro^· anthracen.bei einer Konzentration von 0,1 Mol-$ in Luft bei 4505C geleitet. Die Kontaktzeit beträgt 0,5 Sek. Durch50 ml of the catalyst are placed in a reactor tube with an internal diameter of γοη 19 mm, which is provided with an axial thermocouple. 70 ml of uncoated silicon carbide granulate are placed over the catalyst as a preheating zone. Ootahyjdro ^ · is passed anthracen.bei a concentration of 0.1 mol $ in air at 450 5 C over the catalyst. The contact time is 0.5 sec
9 0 9 8 18/07019 0 9 8 18/0701
direkte Kondensation von Feetstoffen wird PyromeHitsäuredianhydrid in einer Ausbeute von 60 G-ewo-$ erhaltenedirect condensation of Feetstoffe is pyromehitic dianhydride in a yield of 60 G-ew o - $ obtained
Unter den in Beispiel 12 genannten Bedingungen wird Ootahydrophenanthren zum Anhydrid von 1,2,3j4~Benzoltetraoarbonsäure oxydiert« Die Ausbeute beträgt 54 Ges4~%.Under the conditions mentioned in Example 12, ootahydrophenanthrene becomes the anhydride of 1,2,3j4-benzene tetra-carboxylic acid oxidized. The yield is 54% total.
' Beispiel 14 ' Example 14
Unter den in Beispiel 12 genannten Bedingungen wird 1,lyBis(3»4-dimethylphenyl)äthan zu 3>3 %4}4»-Benzophenontetraoarbonsäuredianhydrid oxydiert· Die Ausbeute beträgt 62 Gew,-%.Under the conditions mentioned in Example 12, 1 lyBis (3 »4-dimethylphenyl) ethane becomes 3> 3% 4} 4» -Benzophenontetraoarbonsäuredianhydrid oxidized · The yield is 62% by weight.
909816/0701909816/0701
Claims (8)
2 Sekunden durchgeführt wird.21. The method according to claim I5, characterized in that the niobium vanadate catalyst is applied to a support which consists of silicon carbide and / or aluminum oxide and contains about 0.1 to 0.5 g atom of niobium per g atom of vanadium, and that the The gas flow is air containing about 0.01 to 1.5 mol- # Durol, and contact with the catalyst at pressures between 0.5 and 150 atmospheres and at temperatures below 500 ° C. for a period of time
2 seconds.
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
EP0163851A2 (en) * | 1984-06-08 | 1985-12-11 | Hüls Aktiengesellschaft | Process for the preparation of pyromellitic dianhydride |
US5387699A (en) * | 1993-02-25 | 1995-02-07 | Industrie Gmbh | Process for preparing pyromellitic dianhydride |
-
1965
- 1965-07-27 DE DE19651468824 patent/DE1468824B2/en active Granted
- 1965-07-28 GB GB3226765A patent/GB1101810A/en not_active Expired
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0163851A2 (en) * | 1984-06-08 | 1985-12-11 | Hüls Aktiengesellschaft | Process for the preparation of pyromellitic dianhydride |
EP0163851A3 (en) * | 1984-06-08 | 1986-10-08 | Hüls Aktiengesellschaft | Process for the preparation of pyromellitic dianhydride |
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Legal Events
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---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |