DE1468824C3 - - Google Patents

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DE1468824C3
DE1468824C3 DE19651468824 DE1468824A DE1468824C3 DE 1468824 C3 DE1468824 C3 DE 1468824C3 DE 19651468824 DE19651468824 DE 19651468824 DE 1468824 A DE1468824 A DE 1468824A DE 1468824 C3 DE1468824 C3 DE 1468824C3
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    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/21Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
    • C07C51/255Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of compounds containing six-membered aromatic rings without ring-splitting
    • C07C51/265Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of compounds containing six-membered aromatic rings without ring-splitting having alkyl side chains which are oxidised to carboxyl groups
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    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
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Description

R1 R 1

R2 R 2

R3 R 3

in der R1, R2, R:i und R4 Wasserstoff atome, Methyl-, Äthyl- oder Propylreste sein können mit der Maßgabe, daß entweder R1 und R2 oder R3 und R4 Methyl-, Äthyl- oder Propylreste sind, sowie von Octahydroanthracen, Octahydrophenanthren, Anthracen oder Phenanthren, mit sauerstoffhaltigen Gasen bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart eines Vanadin, Niob und Sauerstoff enthaltenden Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verfahren in Gegenwart eines Katalysators auf der Grundlage von Vanadin und Niob durchführt, welcher Niob in einer Menge von 0,05 bis 1, insbesondere 0,1 bis 0,3 g-Atom Niob pro g-Atom Vanadin enthält, und daß die Kontaktzeit des Umsetzgemisches 0,01 bis 2 Sekunden bei Temperaturen zwischen 400 und 6000C und bei Drücken zwischen 0,5 bis 30 at beträgt.in which R 1 , R 2 , R : i and R 4 can be hydrogen atoms, methyl, ethyl or propyl radicals, with the proviso that either R 1 and R 2 or R 3 and R 4 are methyl, ethyl or propyl radicals are, as well as octahydroanthracene, octahydrophenanthrene, anthracene or phenanthrene, with oxygen-containing gases at elevated temperatures in the presence of a catalyst containing vanadium, niobium and oxygen, characterized in that the process is carried out in the presence of a catalyst based on vanadium and niobium, which niobium in an amount of 0.05 to 1, in particular 0.1 to 0.3 gram atom per gram atom of vanadium, niobium, and that the contact time of the Umsetzgemisches 0.01 to 2 seconds at temperatures between 400 and 600 0 C. and at pressures between 0.5 and 30 atm.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen 75 bis 99 Gewichtsprozent Trägermaterial enthaltenden Katalysator anwendet.2. The method according to claim 1, characterized in that there is a 75 to 99 percent by weight Applying catalyst containing carrier material.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Katalysator anwendet, der durch Auflösen von Vanadinpentoxid und Nioboxalat in wäßriger Oxalsäurelösung, Eindampfen und anschließendes Calcinieren des Rückstandes hergestellt worden ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a catalyst is used, by dissolving vanadium pentoxide and niobium oxalate in aqueous oxalic acid solution, Evaporation and subsequent calcination of the residue has been prepared.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Pyromellitsäuredianhydrid ausgehend von Durol herstellt.4. The method according to claim 3, characterized in that one pyromellitic dianhydride based on Durol.

Es ist bekannt, daß alkylaromatische Kohlenwasserstoffe durch Umsetzung mit sauerstoffhaltigen Gasen, z. B. Luft, bei erhöhter Temperatur in Gegenwart eines Oxydationskatalysators, z. B. eines Vanadinoxid-Trägerkatälysators, gezielt oxydiert werden können. Wenn der alkylaromatische Kohlenwasserstoff zwei benachbarte Alkylsubstituenten am Ring enthält, die"vorzugsweise' niedere Alkylreste sind, führt die Oxydationsreaktion bis zum Anhydrid. Enthält der alkylaromatische Kohlenwasserstoff zwei Gruppen von zwei benachbarten Alkylsubstituenten, so führt die Oxydation zum Dianhydrid.It is known that alkyl aromatic hydrocarbons by reaction with oxygen-containing Gases, e.g. B. air, at elevated temperature in the presence of an oxidation catalyst, e.g. B. one Vanadium oxide carrier catalyst, can be oxidized in a targeted manner. When the alkyl aromatic hydrocarbon contains two adjacent alkyl substituents on the ring, the "preferably" lower alkyl radicals the oxidation reaction leads to the anhydride. The alkyl aromatic hydrocarbon contains two Groups of two adjacent alkyl substituents, the oxidation leads to the dianhydride.

Es ist bereits bekannt, Durol auf diese Weise zu Pyromellitsäuredianhydrid katalytisch zu oxydieren. Dieses Verfahren erwies sich jedoch weder als techR3 It is already known to catalytically oxidize Durol in this way to pyromellitic dianhydride. However, this procedure turned out to be neither techR 3

in der R1, R2, R3 und R1 Wasserstoffatome, Methyl-, Äthyl- oder Propylreste sein können mit der Maßgabe, daß entweder R1 und R2 oder R;) und R4 Methyl-, Äthyl- oder Propylreste sind, sowie von Octahydroanthracen, Octahydrophenanthren, Anthracen und Phenanthren, mit sauerstoffhaltigen Gasen bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart eines Vanadin, Niob und Sauerstoff enthaltenden Katalysators, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Verfahren in Gegenwart eines Katalysators auf der Grundlage von Vanadin und Niob durchführt, welcher Niob in einer Mege von 0,05 bis 1, insbesondere 0,1 bis 0,3 g-Atome Niob pro g-Atom Vanadin enthält, und daß die Kontaktzeit des Umsetzungsgemisches 0,01 bis 2 Sekunden bei Temperaturen zwischen 400 und 6000C und bei Drücken zwischen 0,5 bis 30 Atmophären beträgt.in which R 1 , R 2 , R 3 and R 1 can be hydrogen atoms, methyl, ethyl or propyl radicals, with the proviso that either R 1 and R 2 or R ;) and R 4 are methyl, ethyl or propyl radicals , as well as octahydroanthracene, octahydrophenanthrene, anthracene and phenanthrene, with oxygen-containing gases at elevated temperatures in the presence of a catalyst containing vanadium, niobium and oxygen, which is characterized in that the process is carried out in the presence of a catalyst based on vanadium and niobium, which niobium contains 0.05 to 1, in particular 0.1 to 0.3 g-atoms of niobium per g-atom of vanadium, and that the contact time of the reaction mixture is 0.01 to 2 seconds at temperatures between 400 and 600 0 C and at pressures between 0.5 and 30 atmospheres.

Der Katalysator kann in beliebiger Konditionierung, z. B. in Form von Granulat, Fadenkorn oder »Pellets«, vorzugsweise auf einem festen Träger wie Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Magnesiumoxid oder anderen bekannten oder üblichen Trägern vorliegen. Bei Verwendung eines Trägermaterials ist dieses vorzugsweise in Mengen von 75 bis 99 Gewichtsprozent, insbesondere 85 bis 95 Gewichtsprozent des Gesamtkatalysators vorhanden.The catalyst can be in any conditioning, e.g. B. in the form of granules, grain or "Pellets", preferably on a solid support such as aluminum oxide, silicon carbide, magnesium oxide or other known or customary carriers are present. When using a carrier material, this is preferably in amounts of 75 to 99 percent by weight, in particular 85 to 95 percent by weight of the Total catalyst available.

Der Katalysator wird vorzugsweise in Form eines Festbetts angewendet und hat für diesen Zweck eine Teilchengröße im Bereich von 1 bis 13, vorzugsweise 3,2 bis 6,4 mm. Der Katalysator kann auch in feinteiliger Form für den Einsatz in der Wirbelschicht hergestellt werden. Die Teilchengrößenverteilung liegt in diesem Fall beispielsweise im Bereich von 10 bis 100 μ.The catalyst is preferably used in the form of a fixed bed and has one for this purpose Particle size in the range from 1 to 13, preferably 3.2 to 6.4 mm. The catalyst can also be finely divided Form to be manufactured for use in the fluidized bed. The particle size distribution in this case is, for example, in the range from 10 to 100 μ.

Die für die Zwecke der Erfindung verwendeten bevorzugten Katalysatoren werden durch Trocknen einer Lösung, die die Vanadin- und Niob-Komponenten enthält, oder durch Trocknen der Lösung in Gegenwart des Trägers hergestellt. Beispielsweise können die erforderlichen Mengen des Vanadins in Form von Vanadinpentoxid und des Niobs in Form von Nioboxalat in einer Oxalsäurelösung gelöst werden. Festes Granulat des Trägers, z. B. reines a-Aluminiumoxid oder Siliciumcarbid, wird dann der Oxalsäurelösung zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wird erhitzt und bis zur Trockne gewälzt, wobei die Vanadin-Niob-Verbindungen die Trägerteilchen überziehen. Der Katalysator kann dann an der Luft bei einer Temperatur von beispielsweise zwischen 300 und 5500C calciniert werden. Es ist auch möglich,The preferred catalysts used for the purposes of the invention are prepared by drying a solution containing the vanadium and niobium components or by drying the solution in the presence of the support. For example, the required amounts of vanadium in the form of vanadium pentoxide and niobium in the form of niobium oxalate can be dissolved in an oxalic acid solution. Solid granules of the carrier, e.g. B. pure α-alumina or silicon carbide, is then added to the oxalic acid solution. The resulting mixture is heated and rolled to dryness, the vanadium-niobium compounds coating the carrier particles. The catalyst can then be calcined in air at a temperature of between 300 and 550 ° C., for example. It is also possible,

3 43 4

die Oxalsäurelösung in Abwesenheit des Trägers zur insbesondere bei einem wesentlich unter 500° C in Trockne einzudampfen und die erhaltenen Feststoffe diesem Bereich liegenden Wert gehalten wird. Die zu mahlen, zu granulieren und als solche zu verwen- Reaktion wird bei Drücken zwischen 0,5 bis 30 at, den oder vor dem Granulieren mit dem Trägerma- vorzugsweise zwischen 1 und 5 at, durchgeführt, terial zu mischen. Vorzugsweise wird in jedem Fall 5 Die Kontaktzeit des Gasstroms mit dem Katalysator ein Trägermaterial mit kleiner innerer Oberfläche Hegt je nach Temperatur und Druck zwischen 0,01 verwendet. und 2 Sekunden.the oxalic acid solution in the absence of the carrier for in particular at a temperature significantly below 500 ° C Evaporate to dryness and the solids obtained is kept within this range. the to grind, to granulate and to use as such- reaction is carried out at pressures between 0.5 to 30 at, before or before the granulation with the carrier - preferably between 1 and 5 at, carried out, to mix material. Preferably, in each case 5 The contact time of the gas stream with the catalyst a carrier material with a small inner surface, depending on temperature and pressure, lies between 0.01 used. and 2 seconds.

Aktivatoren, z. B. Alkalimetalle und Erdalkali- Als sauerstoffhaltiges Gas wird vorzugsweise LuftActivators, e.g. B. Alkali metals and alkaline earths The preferred oxygen-containing gas is air

oxide, -sulfate oder -phosphate, Bor, Silber, Mangan verwendet, jedoch können auch Gemische von oder Phosphor, Antimon oder Arsen können in Form io Sauerstoff und beliebigen anderen Verdünnungsmitlöslicher Verbindungen dem Vanadin-Niob-Oxalat- teln, wie Wasserdampf, Stickstoff oder Kohlendioxid, Gemisch zugesetzt werden. Die Menge des Aktivators eingesetzt werden. Der eingesetzte Kohlenwasserstoff, liegt zwischen 0,1 und 5% der Menge von Niob plus z. B. das Durol, muß in einer Menge von etwa 0,01 Vanadin im Katalysator. Das Mengenverhältnis von bis 1,5 Molprozent im Gasstrom vorhanden sein.
Niob zu Vanadin wird so gewählt, daß das g-Atom- 15 Die Reaktion kann in beliebigen üblichen Vorverhältnis von Nb/V im Katalysator zwischen 0,05 richtungen durchgeführt werden, in denen Gase über und 1, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,3 vaiiert. einen Katalysator geführt werden und die der Tempe-
oxides, sulfates or phosphates, boron, silver, manganese can also be used, but mixtures of or phosphorus, antimony or arsenic can also be used in the form of oxygen and any other diluent compounds soluble in the vanadium-niobium oxalate, such as water vapor, nitrogen or Carbon dioxide, mixture can be added. The amount of activator to be used. The hydrocarbon used is between 0.1 and 5% of the amount of niobium plus z. B. Durol, must be in an amount of about 0.01 vanadium in the catalyst. The quantitative ratio of up to 1.5 mole percent be present in the gas stream.
Niobium to vanadium is chosen so that the g-atom 15 The reaction can be carried out in any conventional pre-ratio of Nb / V in the catalyst between 0.05 directions, in which gases are above and 1, preferably between 0.1 and 0, 3 vaiiert. a catalyst are performed and the temperature

Die genaue Natur und die Struktur des auf diese raturregelung zugänglich sind. Sie kann beispielsweise Weise gebildeten Katalysators sind nicht bekannt, in einem Reaktionsrohr, einer Kammer oder einem jedoch wird angenommen, daß ein anorganisches Poly- 20 Röhrenreaktor, in dem der Katalysator angeordnet meres vorliegt, das das Vanadin und Niob enthält. ist, durchgeführt werden, wobei ein Wärmeübertra-Ohne daß eine Festlegung auf eine bestimmte Form gungsmedium zur Temperaturregelung umläuft,
oder Struktur beabsichtigt ist, wird der auf diese Das Reaktionsprodukt kann in beliebiger bekann-
The exact nature and structure of the temperature control are accessible on this. They can, for example, be formed in a reaction tube, a chamber or a catalyst manner, but it is assumed that an inorganic poly-tube reactor, in which the catalyst is arranged, is present, which contains the vanadium and niobium. is to be carried out, with a heat transfer without a commitment to a certain shaping medium circulating for temperature control,
or structure is intended, the reaction product can be used in any known

Weise gebildete Katalysator in dieser Beschreibung ter Weise, z. B. durch Kondensation, mit Lösungsais Niobvanadat bezeichnet. 25 mitteln oder durch Waschen isoliert und in üblicher Way formed catalyst in this description ter way, e.g. B. by condensation, referred to as niobium vanadate. 25 means or isolated by washing and in the usual way

Beliebige Alkylbenzole der allgemeinen Formel Weise gereinigt werden. Beispielsweise kann Pyro-Any alkylbenzenes of the general formula can be purified. For example, pyro-

mellitsäuredianhydrid durch Kondensation in einemmellitic dianhydride by condensation in one

οι Kühler, der bei einer Temperatur zwischen 20 undοι cooler that operates at a temperature between 20 and

3500C gehalten wird, abgeschieden werden. Das 30 Pyromellitsäuredianhydrid kann dann in einem or-350 0 C is held, are deposited. The 30 pyromellitic dianhydride can then in an or-

— R2 ganischen Lösungsmittel wie p-Dioxan, Diacetonal-- R 2 ganic solvents such as p-dioxane, diacetonal

1 kohol, Cellusolveacetat, Diphenyläther, 1,2-Dimeth-1 alcohol, cellulose solve acetate, diphenyl ether, 1,2-dimeth-

\./ oxyäthan oder Ketonen gelöst und mit Aktivkohle\ ./ oxyethane or ketones dissolved and with activated charcoal

j entfärbt werden. Das durch Kühlen auskristallisiertej can be decolorized. That crystallized out on cooling

R3 35 Pyromellitsäuredianhydrid wird z. B. durch ZentrifuR3 35 pyromellitic dianhydride is z. B. by centrifuge

gieren oder Filtration abgetrennt; das Lösungsmittel kann dabei zurückgewonnen und im Kreislauf ge-yaw or filtration separated; the solvent can be recovered and recycled

worin R1, R2, R3 und R4 Wasserstoff, Methyl-, Äthyl- führt oder aber zum Herauslösen des kondensierten oder Propylreste sein können mit der Maßgabe, daß Pyromellitsäuredianhydrids aus dem Kühler verwenentweder R1 und R2 oder R3 und R* Methyl-, Äthyl- 40 det werden. Für kontinuierlichen Betrieb ist es oder Propylreste sind, können als Ausgangsmateria- zweckmäßig, wenn zwei oder mehr abwechselnd belien eingesetzt werden. Die bevorzugte Gruppe der triebene Kühler vorhanden sind,
alkylaromatischen Kohlenwasserstoffe bilden die Das rohe Pyromellitsäuredianhydrid kann auch
where R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are hydrogen, methyl, ethyl or else can be used to dissolve the condensed or propyl radicals, with the proviso that pyromellitic dianhydride from the cooler uses either R 1 and R 2 or R 3 and R * Methyl-, ethyl- 40 det. For continuous operation it or propyl residues can be useful as starting materials if two or more are used alternately. The preferred group of drifted coolers are present
alkyl aromatic hydrocarbons form the crude pyromellitic dianhydride can also

Tetraalkylbenzole, die niedere Alkylreste enthalten. durch Waschen mit Wasser bei einer Temperatur Die katalytische Oxydation dieser Tetraalkylbenzole 45 zwischen etwa 32 und 150° C gewonnen werden. Die führt zur Bildung der entsprechenden Säureanhy- wasserunlöslichen Produkte werden durch Filtration dride. Die alkylaromatischen Kohlenwasserstoffe ha- oder Zentrifugieren abgetrennt, und die wäßrige Loben vorzugsweise Paare von Alkylsubstituenten an sung wird mit Aktivkohle entfärbt. Die beim Abkühbenachbarten Kohlenstoffatomen des Rings. Vorzugs- len der geklärten Lösung erhaltene Pyromellitsäure weise sind diese niedere Alkylreste, z.B. Methyl- 50 wird dehydratisiert. Das rohe Pyromellitsäuredianreste. hydrid kann durch Umkristallisation, wie vorstehendTetraalkylbenzenes which contain lower alkyl radicals. by washing with water at one temperature The catalytic oxidation of these tetraalkylbenzenes 45 between about 32 and 150 ° C can be obtained. the Filtration leads to the formation of the corresponding acid anhy- water-insoluble products dride. The alkyl aromatic hydrocarbons ha- or centrifuged separated, and the aqueous praise preferably pairs of alkyl substituents on solution is decolorized with activated charcoal. The neighboring ones when they cool down Carbon atoms of the ring. Preferably pyromellitic acid obtained from the clarified solution These are wise lower alkyl radicals, e.g. methyl 50 is dehydrated. The crude pyromellitic dian residue. hydride can be obtained by recrystallization as above

Als Beispiele von alkylaromatischen Kohlenwas- beschrieben, weitergereinigt werden,
serstoffen, die gemäß der Erfindung oxydiert werden Nach einer anderen, bevorzugten Methode der
Described as examples of alkylaromatic hydrocarbons, further purified,
Substances that are oxidized according to the invention According to another, preferred method of

können, seien genannt: o-Xylol, Durol, Octahydro- Gewinnung der Reaktionsprodukte, z. B. des Pyroanthracen, Tetraäthyl- oder Tetrapropylbenzol, 55 mellitsäuredianhydrids, aus den Reaktionsgasen wer-Äthyltrimethylbenzol, Diäthyldimethylbenzol, Pro- den diese auf eine Temperatur unterhalb des Erstarpyltrimethylbenzol. Octahydrophenanthren, Anthra- rungspunktes des Pyromellitsäuredianhydrids gekühlt cen und Phenanthren können ebenfalls gemäß der und die so gebildeten festen Teilchen des Dianhy-Erfindung oxydiert werden. drids auf einem Filtertuch aufgefangen.can be mentioned: o-xylene, durol, octahydro- recovery of the reaction products, eg. B. of pyroanthracene, Tetraethyl or tetrapropylbenzene, 55 mellitic dianhydrides, from the reaction gases wer-ethyltrimethylbenzene, Diethyldimethylbenzene, prod these to a temperature below that of solidification trimethylbenzene. Octahydrophenanthrene, anthration point of the pyromellitic dianhydride cooled cene and phenanthrene can also be prepared according to and the solid particles thus formed of the Dianhy invention are oxidized. drids caught on a filter cloth.

Besonders bevorzugt wird von Durol als Alkyl- 60Durol is particularly preferred as alkyl-60

aromat ausgegangen, um Pyromellitsäuredianhydrid Beispiel 1aromat started to pyromellitic dianhydride example 1

herzustellen. Octahydroanthracen kann ebenfalls für
diesen Zweck verwendet werden. Ein Katalysator, der Niobvanadat mit einem
to manufacture. Octahydroanthracene can also be used for
be used for this purpose. A catalyst that contains niobium vanadate with a

Ein Gemisch des eingesetzten alkylaromatischen Nb/V-Atomverhältnis von 0,18 und Aluminium-Kohlenwasserstoffs, z. B. des Durols, und des sauer- 65 oxid als Träger enthielt, wurde wie folgt hergestellt: stoffhaltigen Gases wird über den Katalysator gelei- 60 g V2O5 wurden in 149 g Oxalsäure in Wasser bei tet, während die Temperatur zwischen 400 und etwa 50° C sorgfältig gelöst. Eine Lösung von 63,4 g 600° C, vorzugsweise zwischen 400 und 500° C und Nioboxalat in Wasser wurde langsam zur Vanadin-A mixture of the alkyl aromatic Nb / V atomic ratio used of 0.18 and aluminum hydrocarbon, e.g. B. Durol, and the acid 65 contained as a carrier, was prepared as follows: Substance-containing gas is passed over the catalyst 60 g of V 2 O 5 were in 149 g of oxalic acid in water at tet, while the temperature was between 400 and about 50 ° C carefully dissolved. A solution of 63.4 g of 600 ° C, preferably between 400 and 500 ° C and niobium oxalate in water was slowly converted to vanadium

oxalatlösung gegeben. Dann wurden 150 g eines mit Säure ausgelaugten und getrockneten Aluminiumoxids (Alundum) zugesetzt. Das Gemisch wurde zur Trockne eingedampft, wobei es gewälzt wurde. Der Trägerkatalysator wurde 1 Stunde bei 5000C calciniert. Dieser Katalysator wurde zur Oxydation von Durol zu Pyromellitsäuredianhydrid verwendet. 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.oxalate solution given. Then 150 g of an acid leached and dried aluminum oxide (alundum) was added. The mixture was evaporated to dryness with rolling. The supported catalyst was calcined at 500 ° C. for 1 hour. This catalyst was used to oxidize durene 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 arranged over the catalyst as a preheating zone.

Über den Katalysator wurden stündlich 6,0 ml Durol und 5421 Luft geleitet. Die folgenden Ausbeuten wurden erhalten:6.0 ml of Durol and 5421 air were passed over the catalyst every hour. The following yields were received:

0,5 bis 30 at, vorzugsweise 1 bis 5 at. Die Molkonzentration des o-Xylols in Luft oder in einem Gemisch von Sauerstoff und Inertgas, wie Stickstoff, Wasserdampf oder CO2, beträgt 0,1 bis 1,5 Molpro-S zent. Das Phthalsäureanhydrid wird durch direkte Kondensation aus Luft auf gekühlten Oberflächen oder durch Waschen in Wasser mit anschließendem Eindampfen und Dehydratisierung gewonnen.0.5 to 30 at, preferably 1 to 5 at. The molar concentration of o-xylene in air or in a mixture of oxygen and inert gas, such as nitrogen, steam or CO 2 , is 0.1 to 1.5 mol percent . The phthalic anhydride is obtained by direct condensation from air on cooled surfaces or by washing in water with subsequent evaporation and dehydration.

Beispiel 6Example 6

Temperatur
0C
temperature
0 C
Pyromellitsäuredianhydrid
(PMDA)
Gewichtsprozent (Molprozent)
Pyromellitic dianhydride
(PMDA)
Weight percent (mole percent)
450
500
450
500
89 (54,9)
101 (62)
89 (54.9)
101 (62)

Der im Beispiel 2 beschriebene Katalysator wurde für die Oxydation von o-Xylol zu Phthalsäureanhydrid eingesetzt. 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 und durch pH-Titration durchgeführt. Folgende Ausbeuten wurden erhalten:The catalyst described in Example 2 was used for the oxidation of o-xylene to phthalic anhydride used. 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 by washing with water. The analysis of the product was carried out by gas chromatography and by pH titration. The following yields were obtained:

Beispiel 2Example 2

EingesetzteDeployed

GasmengeAmount of gas

V/Kat.-Vol./Std.V / cat.-vol. / Hour

Ein Katalysator mit dem gleichen Nb/V-Verhältnis wie der gemäß Beispiel 1 wurde in der gleichen Weise hergestellt mit der Ausnahme, daß SiC als Träger verwendet wurde. Bei der Erprobung des Katalysators in der gleichen Weise wurden die gleichen Ausbeuten erzielt.A catalyst having the same Nb / V ratio as that of Example 1 was used in the same Made wisely except that SiC was used as the carrier. When testing the Catalyst in the same way, the same yields were obtained.

3 000
12 000
3,000
12,000

Ausbeute an PhthalsäureanhydridYield of phthalic anhydride

Gewichtsprozent (Molprozent) 4000C I 4500C I 5000CWeight percent (mol percent) 400 0 CI 450 0 CI 500 0 C

66 (47)
14 (10)
66 (47)
14 (10)

98 (70) 74 (52,8)98 (70) 74 (52.8)

91 (65) 94 (67)91 (65) 94 (67)

Beispiel 7Example 7 Beispiel 3Example 3

Ein Katalysator mit dem gleichen Nb/V-Verhältnis wie der gemäß Beispiel 1 wurde in der gleichen Weise hergestellt mit der Ausnahme, daß kein Träger verwandt wurde. Die Katalysatorfeststoffe wurden gemahlen und granuliert und in der gleichen Weise erprobt. Die gleichen Ausbeuten an PMDA wurden erhalten.A catalyst having the same Nb / V ratio as that of Example 1 was used in the same Wise made with the exception that no carrier was used. The catalyst solids were ground and granulated and tested in the same way. The same yields of PMDA were made receive.

Beispiel 4Example 4

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde mit Katalysatoren wiederholt, deren Nb/V-Verhältnisse zwischen 0,1 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 varied between 0.1 and 1.0. The results obtained are summarized in the following table:

Auf die im Beispiel 6 beschriebene Weise wurden Trägerkatalysatoren mit Nb/V-Atomverhältnissen bis zu 1 hergestellt und erprobt. Die höchsten Ausbeuten sind nachstehend angegeben:In the manner described in Example 6 were supported catalysts with Nb / V atomic ratios up to to 1 manufactured and tested. The highest yields are given below:

Nb/V-AtomverhältnisNb / V atomic ratio

0,1
0,25
0,50
1,0
0.1
0.25
0.50
1.0

Phthalsäureanhydrid Gewichtsprozent (Molprozent)Phthalic anhydride weight percent (mole percent)

94 (67) 98 (70) 75 (53,5) 66 (47)94 (67) 98 (70) 75 (53.5) 66 (47)

Beispiel 8Example 8

Nb/V-VerhältnisNb / V ratio Temperatur
0C
temperature
0 C
PMDA
Gewichtsprozent
(Molprozent)
PMDA
Weight percent
(Mole percent)
0,1
0,18
0,36
1,0
0.1
0.18
0.36
1.0
500
500
500
525
500
500
500
525
101 (62)
101 (62)
89 (54,9)
50 (30,9)
101 (62)
101 (62)
89 (54.9)
50 (30.9)

Beispiel 5Example 5

50 ml eines gemäß Beispiel 2 hergestellten Niobvanadatkatalysators mit einem Nb/V-Atomverhältnis von 0,25 wurden mit 70 ml Siliciumcarbidgranulat gemischt. Das Gemisch wurde in ein Reaktorrohr von 23 mm Innendurchmesser gefüllt, das mit einem Mantel versehen war. Die Reaktionstemperatur wurde durch ein Thermoelement kontrolliert und mit einem Wärmeübertragungsmedium aufrechterhalten. Bei einer Raumströmungsgeschwindigkeit der Luft von 9500 V/Kat.-Vol./Std., einer Durolkonzentration von 0,28 Molprozent und einer durchschnittlichen Temperatur des Katalysatorbetts von 4180C wurde eine Ausbeute von 56 Molprozent erzielt.50 ml of a niobium vanadate 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 tube of 23 mm inside diameter, which was provided with a jacket. The reaction temperature was controlled by a thermocouple and maintained with a heat transfer medium. At a space velocity of the air flow of 9,500 V /, Cat Vol. / Hr. Of a Durolkonzentration of 0.28 mole percent and an average catalyst bed temperature of 418 0 C was achieved, a yield of 56 mole percent.

Beispiel 9Example 9

o-Xyol wird über den gemäß Beispiel 1 hergestellten Katalysatoren zu Phthalsäureanhydrid 65
oxydiert. Die Reaktionstemperaturen betragen 400 600 ml eines SiC als Träger enthaltenden Kataly-
O-xyol is converted into phthalic anhydride 65 via the catalysts prepared according to Example 1
oxidized. The reaction temperatures are 400 600 ml of a catalyst containing SiC as a carrier

bis 6000C, vorzugsweise 425 bis 525° C. Die Kon- saiors mit einem Nb/V-Verhältnis von 0,25 wurden taktzeiten betragen 0,01 bis 20 Sekunden, die Drücke in einen Reaktor von 25,4 mm Innendurchmesserto 600 0 C, preferably 425-525 ° C. The con- saiors having a Nb / V-ratio of 0.25 were cycle times are 0.01 to 20 seconds, the pressures in a reactor of 25.4 mm internal diameter

und 1,5 m Länge gefüllt. Der Reaktor war mit einem Mantel versehen. Die Reaktionstemperatur wurde aufrechterhalten, indem ein eutektisches Salzgemisch durch den Mantel geführt wurde. Durol in einer Konzentration von 0,24 bis 0,35 Molprozent in Luft wurde zu PMDA oxydiert. Das Produkt wurde durch Kühlen aus dem Restgas des Reaktors und anschließendes Auffangen der festen PMDA-Teüchen auf einem Filtertuch gewonnen. Bei einer durchschnittlichen Temperatur des Katalysatorbetts von 393° C und einer Raumströmungsgeschwindigkeit der Luft von 4000 V/Kat-Vol./Std. wurden 34 Molprozent PMDA erhalten. Bei einer durchschnittlichen Temperatur des Katalysatorbetts von 41° C (Meßstelle 433° C) und einer Raumströmungsgeschwindigkeit der Luft von 6000 V/Kat.-Vol./Std. wurde eine Ausbeute von 72 Gewichtsprozent (44,4 Molprozent) erhalten. Bei einer durchschnittlichen Katalysatorbett-Temperatur von 416° C (Meßstelle 451° C) und einer Raumströmungsgeschwindigkeit der Luft von 20 000 V/Kat.-Vol./Std. betrug die Ausbeute 69 Gewichtsprozent (42,5 Molprozent).and 1.5 m length filled. The reactor was jacketed. The reaction temperature was maintained by passing a eutectic salt mixture through the jacket. Durol in one Concentration of 0.24 to 0.35 mole percent in air was oxidized to PMDA. The product was through Cooling from the residual gas of the reactor and subsequent collection of the solid PMDA particles won a filter cloth. At an average catalyst bed temperature of 393 ° C and a room air velocity of 4000 V / cat-vol. / hour. became 34 mole percent PMDA received. At an average temperature of the catalyst bed of 41 ° C (measuring point 433 ° C) and a room air velocity of 6000 V / cat.-vol. / Hour. became a yield of 72 weight percent (44.4 mole percent). At an average catalyst bed temperature of 416 ° C (measuring point 451 ° C) and a room air velocity of 20,000 V / cat.-vol. / Hour the yield was 69 weight percent (42.5 mole percent).

Beispiel 10Example 10

lat als Träger enthält, wird wie folgt hergestellt: 30 g V2O5 werden in 74,6 g Oxalsäure in Wasser bei etwa 500C sorgfältig gelöst. Zur Vanadinoxalatlösung wird langsam eine Lösung von 27,8 g Nioboxalat in Wasser gegeben. Nach Zusatz von 300 g Siliciumcarbidgranulat wird das Gemisch zur Trockne eingedampft, während es gewälzt wird. Der Trägerkatalysator wird 1 Stunde bei 500° C calciniert.lat as a carrier is prepared as follows: 30 g of V 2 O 5 are carefully dissolved in 74.6 g of oxalic acid in water at about 50 ° C. A solution of 27.8 g of niobium oxalate in water is slowly added to the vanadium oxalate solution. After adding 300 g of silicon carbide granules, the mixture is evaporated to dryness while being rolled. The supported catalyst is calcined at 500 ° C. for 1 hour.

50 ml des Katalysators werden in ein Reaktorrohr50 ml of the catalyst are placed in a reactor tube

ίο von 19 mm Innendurchmesser gefüllt, das mit einem axialen Thermoelement versehen ist. Über dem Katalysator werden 70 ml unbeschichtetes Siliciumcarbidgranulat als Vorheizzone angeordnet. Über den Katalysator wird Octahydroanthracen bei einer Konzentration von 0,1 Molprozent in Luft bei 45O0C geleitet. Die Kontaktzeit beträgt 0,5 Sekunden. Durch direkte Kondensation von Feststoffen wird Pyromellitsäuredianhydrid in einer Ausbeute von 60 Gewichtsprozent (51,7 Molprozent) erhalten.ίο filled with an inner diameter of 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. Over the catalyst Octahydroanthracen is passed, at a concentration of 0.1 mole percent in air at 45O 0 C. The contact time is 0.5 seconds. Direct condensation of solids gives pyromellitic dianhydride in a yield of 60 percent by weight (51.7 mole percent).

Beispiel 11Example 11

Unter den im Beispiel 10 genannten Bedingungen 25 wird Octahydrophenanthren zum Anhydrid von Ein Katalysator, der Niobvanadat bei einem 1,2,3,4-Benzol-tretacarbonsäure oxydiert. Die Aus-Nb/V-Verhältnis von 0,25 und Siliciumcarbidgranu- beute beträgt 54 Gewichtsprozent (46 Molprozent).Under the conditions mentioned in Example 10, 25 octahydrophenanthrene becomes the anhydride of A catalyst that oxidizes niobium vanadate with a 1,2,3,4-benzene-tetacarboxylic acid. The Off-Nb / V ratio of 0.25 and silicon carbide granulate is 54 percent by weight (46 mole percent).

309 537/537309 537/537

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von aromatischen Säureanhydriden durch katalytische Gasphasenoxydation von Alkylbenzolen der allgemeinen Formel1. Process for the preparation of aromatic acid anhydrides by catalytic gas phase oxidation of alkylbenzenes of the general formula R4R 4 - R2 R 2 nisch noch als wirtschaftlich interessant, und Pyromellitsäuredianhydrid wird zur Zeit noch nach dem technisch aufwendigen und gefährlichen Salpetersäure-Oxydationsverfahren hergestellt.still economically interesting, and pyromellitic dianhydride is currently still using the technically complex and dangerous nitric acid oxidation process manufactured. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von aromatischen Säureanhydriden durch katalytische Gasphasenoxydation von Alkylbenzolen der allgemeinen FormelThe invention is a process for the preparation of aromatic acid anhydrides by catalytic gas phase oxidation of alkylbenzenes of the general formula
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