DE1542132C - Process for the production of a catalyst containing copper silicate for oxychlorination, Deacon and dehydrochlorination reactions - Google Patents
Process for the production of a catalyst containing copper silicate for oxychlorination, Deacon and dehydrochlorination reactionsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kupfersilikat enthaltenden Katalysators für Deacon-, Oxychlorierungs- und Chlorwasserstoffabspaltungsreaktionen. The invention relates to a method for producing a copper silicate-containing catalyst for Deacon, oxychlorination and elimination of hydrogen chloride reactions.
Es ist bekannt, Chlorwasserstoff mit Sauerstoff in Gegenwart eines Katalysators in einer sogenannten Deacon-Reaktion umzusetzen, wobei freies Chlor gebildet wird, das für Chlorierungsreaktionen geeignet ist. Es ist ferner bekannt, in sogenannten Oxychlorierungsreaktionen Kohlenwasserstoffe zu chlorieren oder teilweise chlorierte Kohlenwasserstoffe weiter zu chlorieren; bei diesen sogenannten Oxychlorierungsreaktionen wird Chlor, das z. B. in der vorstehend beschriebenen Weise aus Chlorwasserstoff erhalten wird, mit dem Kohlenwasserstoff in Gegenwart eines Oxy-Chlorierungskatalysators umgesetzt. Sollen aus gesättigten Kohlenwasserstoffausgangsverbindungen, beispielsweise Äthan, ungesättigte Kohlenwasserstoffe, z. B. Trichloräthylen, hergestellt werden, so kann dies durch eine Chlorwasserstoffabspaltung erfolgen, die ebenfalls katalysiert werden kann.It is known to react hydrogen chloride with oxygen in the presence of a catalyst in a so-called Implement Deacon reaction, with the formation of free chlorine, which is suitable for chlorination reactions is. It is also known to chlorinate or hydrocarbons in so-called oxychlorination reactions further chlorinate partially chlorinated hydrocarbons; in these so-called oxychlorination reactions is chlorine, the z. B. obtained in the manner described above from hydrogen chloride, reacted with the hydrocarbon in the presence of an oxy-chlorination catalyst. Shall from saturated Hydrocarbon starting compounds, e.g. ethane, unsaturated hydrocarbons, z. B. trichlorethylene, this can be done by splitting off hydrogen chloride, the can also be catalyzed.
Diese Reaktionsfolgen werden durch die folgenden Gleichungen veranschaulicht, von denen Gleichung I die Umwandlung von Chlorwasserstoff in freies Chlor, die Gleichung II die Oxychlorierung von Äthan mit Chlorwasserstoff und Sauerstoff zur Herstellung von Tetrachloräthan, die Gleichung III die Oxychlorierung von Methan mit Chlor und Sauerstoff zur Herstellung von Tetrachlorkohlenstoff und die Gleichung IV die Chlorwasserstoffabspaltung aus Pentachloräthan zur Herstellung von Perchloräthylen wiedergeben.These reaction sequences are illustrated by the following equations, of which Equation I. the conversion of hydrogen chloride into free chlorine, equation II the oxychlorination of ethane with Hydrogen chloride and oxygen for the production of tetrachloroethane, equation III for oxychlorination of methane with chlorine and oxygen to produce carbon tetrachloride and equation IV the Reproduce elimination of hydrogen chloride from pentachloroethane for the production of perchlorethylene.
Gleichung I:Equation I:
4HCl + O2 ->
2Cl2 + 2H2O
Gleichung II:4HCl + O 2 -> 2Cl 2 + 2H 2 O
Equation II:
C2H6 + 4HCl + 2O2 -> C2H2Cl4 + 4 H2OC 2 H 6 + 4HCl + 2O 2 -> C 2 H 2 Cl 4 + 4 H 2 O
Gleichung III:Equation III:
CH4 + 2Cl2 + O2 CH 4 + 2Cl 2 + O 2
CCl4 + 2H2OCCl 4 + 2H 2 O
3535
4040
Gleichung IV:Equation IV:
C2HCl5 -> C2Cl4 + HClC 2 HCl 5 -> C 2 Cl 4 + HCl
Es ist sehr erwünscht, Kombinationen der vorstehend angegebenen Umsetzungen in einfachen Verfahren unter Verwendung von einfachen Katalysatoren durchzuführen. So wird z. B. die Umwandlung von Chlorwasserstoff zu Chlor zweckmäßig in dem gleichen Verfahren wie die Oxychlorierung der Kohlenwasserstoffe durchgeführt; die Reaktionspartner werden alle gemeinsam der Reaktionszone zugeführt, und beide Reaktionen werden mit Hilfe des gleichen Katalysators katalysiert. Bei der Herstellung ungesättigter chlorierter Kohlenwasserstoffe aus gesättigten Kohlenwasser-Stoffen gehört die Chlorwasserstoffabspaltung ebenfalls in die Reaktionsfolge, wobei der bei dieser Umsetzung freigesetzte Chlorwasserstoff seinerseits über dem Katalysator zur Freisetzung von Chlor umgesetzt wird, das zur Chlorierung der Kohlenwasserstoffe verwendet wird.It is very desirable to use combinations of the above reactions in simple procedures to be carried out using simple catalysts. So z. B. the conversion of Hydrogen chloride to chlorine is useful in the same process as the oxychlorination of the hydrocarbons accomplished; the reactants are all fed to the reaction zone together, and both Reactions are catalyzed with the help of the same catalyst. In the production of unsaturated chlorinated Hydrocarbons from saturated hydrocarbons also include the elimination of hydrogen chloride in the reaction sequence, the hydrogen chloride released in this reaction in turn the catalyst is converted to release chlorine, which is used to chlorinate the hydrocarbons will.
Die Fähigkeit eines Katalysators, alle diese Umsetzungen zu katalysieren, hängt von verschiedenen Faktoren ab. In erster Linie muß der Katalysator ein wirksamer Promotor für alle diese Reaktionen sein. Dies ist nicht nur im Hinblick auf die Ausbeute, sondern auch bezüglich der Sicherheit unbedingt erforderlich, da bei Verwendung von Katalysatoren, die eine zu geringe katalytische Aktivität aufweisen, überschüssige Mengen an Sauerstoff verwendet werden müssen, was zur Bildung von entflammbaren und detonierbaren Gemischen in den Verfahren führt.The ability of a catalyst to catalyze all of these conversions depends on several Factors. First and foremost, the catalyst must be an effective promoter for all of these reactions. This is imperative not only in terms of yield, but also in terms of safety, because when using catalysts that have too little catalytic activity, excess Amounts of oxygen must be used, leading to the formation of both flammable and detonable Mixtures in the process leads.
Es ist ferner sehr wichtig, daß die. Katalysatoren gegen Desaktivierung beständig sind, die infolge Verlust an katalytisch wirkenden Stoffen, die sich bei den für die Umsetzung geeigneten Temperaturen verflüchtigen, auftreten kann. Die Katalysatoren dürfen ferner beim Erhitzen nicht klebrig werden. Diese letztere Bedingung ist besonders wichtig, wenn der Katalysator in einem Wirbelbettverfahren angewendet wird, bei dem er in feinverteiltem und fluidisiertem Zustand vorliegen muß. Gleichzeitig muß der Katalysator eine selektive Wirkung haben und darf keine Nebenreaktionen, wie z. B. eine Oxydation der Kohlenwasserstoffe unter Bildung von Carbonylgruppen, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Kohlenstoff und Phosgen in nennenswerter Weise begünstigen.It is also very important that the. Catalysts are resistant to deactivation as a result of loss on catalytically active substances that volatilize at the temperatures suitable for the reaction, can occur. Furthermore, the catalysts must not become sticky when heated. This latter condition is particularly important when the catalyst is used in a fluidized bed process which it must be in a finely divided and fluidized state. At the same time, the catalyst must be a have a selective effect and must not have any side reactions such as B. an oxidation of hydrocarbons with the formation of carbonyl groups, carbon monoxide, carbon dioxide, carbon and phosgene favor in a noteworthy way.
Der bisher für Deacon- und Oxychlorierungsreaktionen am häufigsten verwendete Katalysator ist Kupfer(II)-chlorid, es ist jedoch bekannt, daß auch eine große Anzahl anderer Katalysatoren, wie z. B. Eisen(III)-chlorid, Chromoxyd und Kupfer(II)-silikat, eine für diese Umsetzungen ausreichende katalytische Aktivität besitzen (vgl. zum Beispiel Journal of Applied Chemistry, Bd. 12, Nr. 9, S. 406 bis 412 [1962]).The most commonly used catalyst to date for Deacon and oxychlorination reactions is Copper (II) chloride, but it is known that a large number of other catalysts, such as. B. Iron (III) chloride, chromium oxide and copper (II) silicate, catalytic ones sufficient for these reactions Have activity (see, for example, Journal of Applied Chemistry, Vol. 12, No. 9, pp. 406 to 412 [1962]).
Aus der deutsbhen Patentschrift 869 052 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Hydrierungskatalysatoren auf Basis von Kupfer bekannt, bei dem entweder frisch gefälltes Magnesiumsilikat mit einer Kupfersalzlösung und danach mit einer Silikatsalzlösung behandelt, getrocknet und mit Wasserstoff reduziert wird, oder bei dem Kupfer und Magnesium gemeinsam als Silikat ausgefällt und der entstandene Niederschlag getrocknet wird. Der dabei gebildete Katalysator besteht aus der Gesamtmasse des Niederschlags und enthält keinen Träger. Er wird bei erhöhter Temperatur mit Wasserstoff reduziert, wobei mindestens die Kupferkomponente des Katalysators in metallisches Kupfer umgewandelt wird.The German patent 869 052 already discloses a process for the preparation of hydrogenation catalysts known on the basis of copper, in which either freshly precipitated magnesium silicate with a Copper salt solution and then treated with a silicate salt solution, dried and reduced with hydrogen is, or where copper and magnesium are precipitated together as silicate and the resulting Precipitate is dried. The catalyst formed consists of the total mass of the precipitate and does not contain a carrier. It is reduced with hydrogen at an elevated temperature, with at least the copper component of the catalyst is converted into metallic copper.
Keiner dieser Katalysatoren konnte jedoch die vorstehend angegebenen Bedingungen erfüllen, für alle genannten Reaktionen katalytisch wirksam zu sein, so daß die gewünschten Produkte ohne Vorhandensein einer überschüssigen und unerwünschten Sauerstoffmenge erhalten werden können, und für diese Reaktionen selektiv zu sein, so daß anschließend eine unerwünschte Oxydation der umzusetzenden Kohlenwasserstoffe vermieden wird, sowie unter den Reaktionsbedingungen, zu denen auch erhöhte Temperaturen zu zählen sind, physikalisch und chemisch beständig zu sein.However, none of these catalysts could meet the above conditions for all called reactions to be catalytically effective, so that the desired products are absent an excess and undesirable amount of oxygen can be obtained, and for these reactions to be selective, so that subsequently an undesired oxidation of the hydrocarbons to be converted is avoided, as well as under the reaction conditions, which also include elevated temperatures what counts are to be physically and chemically stable.
Ziel der vorliegenden Erfindung war es daher, Katalysatoren für Oxychlonerungsreaktionen herzustellen, die sämtlichen vorstehend angegebenen Anforderungen gerecht werden.The aim of the present invention was therefore to develop catalysts for oxy-cloning reactions to produce all of the above requirements satisfy.
Es wurde nun gefunden, daß Katalysatoren, die als katalytisch wirkende Stoffe Kupfer(II)-silikat zusammen mit Magnesiumchlorid oder Magnesiunisilikat, verteilt auf einem porösen und adsorptionsfähigen Träger, enthalten, wirksame, dauerhafte und selektive Katalysatoren für Deacon-, Oxychlorierungs- und Chlorwasserstoffabspaltungsreaktionen darstellen. Sie können außerdem Didymchlorid oder -silikat enthalten. [Das Didym ist eine Mischung aus Seltenen Erden, es besteht im wesentlichen aus Lanthan, Neodym und kleineren Mengen an Praseodym, Ccr und Samarium;It has now been found that catalysts as catalytically active substances copper (II) silicate together with magnesium chloride or magnesium silicate, distributed on a porous and adsorbent Carriers, contain, effective, permanent and selective catalysts for deacon, oxychlorination and Represent hydrogen chloride elimination reactions. she may also contain didymium chloride or silicate. [The didymium is a mixture of rare earths, it consists essentially of lanthanum, neodymium and smaller amounts of praseodymium, Ccr and samarium;
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die Analyse einer typischen Didymchlorid-Probe, die weise wird der Katalysator bei Raumtemperatur einigethe analysis of a typical didymic chloride sample that the catalyst becomes some wise at room temperature
bei den weiter unten beschriebenen Beispielen verwen- Stunden lang, z. B. 24 Stunden lang, bei Atmosphären-in the examples described below, use hours, e.g. B. 24 hours at atmospheric
det wurde, hatte nach der Umwandlung der Chloride druck oder vermindertem Druck, getrocknet, daranwas det, had after the conversion of the chloride pressure or reduced pressure, dried, on it
in die Oxyde folgende Zusammensetzung: 45°/o schließt sich eine vollständige Trocknung in-einemthe following composition in the oxides: 45% complete drying in one
La2O3; 38°/0 Nd2O3; 11% Pr6On! 4% Sm2O3; andere 5 Ofen oder in einem Wirbelbetttrockner an, wobei dieLa 2 O 3 ; 38 ° / 0 Nd 2 O 3 ; 11% Pr 6 On! 4% Sm 2 O 3 ; other 5 oven or in a fluid bed dryer, with the
Elemente 2%]. Temperatur schrittweise innerhalb einiger Stunden vonElements 2%]. Temperature gradually within a few hours of
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur _ 40 auf 1200C erhöht wird.The invention is now a process for _ 40 is increased to 120 0 C.
Herstellung eines Kupfersilikat enthaltenden Kata- Das Magnesiumchlorid und das DidymchloridProduction of a kata containing copper silicate. Magnesium chloride and didymic chloride
lysators für Deacon-, Oxychlorierungs- und Dehydro- werden zweckmäßig auf dem Träger dadurch abge-lysators for Deacon, oxychlorination and dehydro are expediently removed from the carrier.
chlorierungsreaktionen, das dadurch gekennzeichnet io lagert, daß Lösungen dieser Chloride hergestellt wer-chlorination reactions, characterized in that io stores that solutions of these chlorides are produced
ist, da3 man einen porösen, adsorptionsfähigen Träger den, diese Lösungen getrennt oder zusammen mit demis that a porous, adsorptive carrier is used, these solutions separately or together with the
entweder nacheinander, aber nach jeweiliger Trock- mit Kupfersilikat beladenen Träger vermischt und daseither one after the other, but mixed with the respective dry carrier loaded with copper silicate and that
nung, mit der wäßrigen Aufschlämmung einer erhaltene Pulver getrocknet wird. Wird die Aufbrin-tion, with the aqueous slurry, an obtained powder is dried. Will the application
Kupfer(II)-silikat- und Magnesiumverbindung behan- gung von Magnesium- und Didymsilikaten als kata-Copper (II) silicate and magnesium compound treatment of magnesium and didymium silicates as catalytic
delt, oder mit der wäßrigen Lösung, die eine Kupfer(II)- 15 Iytische. Bestandteile gewünscht, so werden löslichedelt, or with the aqueous solution containing a copper (II) - 15 Iytische. If ingredients are desired, they will be soluble
und Magnesiumverbindung gemeinsam enthält, ver- Magnesium- und Didymsalze, wie z. B. die Chlorideand magnesium compound together contains, ver magnesium and didymium salts, such as. B. the chlorides
mischt und dem Produkt im feuchten Zustand die SiIi- durch Zugabe von Natriumsilikat in der vorstehendmixes and the product in the moist state the SiIi- by adding sodium silicate in the above
katlösung zufügt, wobei das Molverhältnis von Mg- zur Herstellung von Kupfersilikat beschriebenen Weisekat solution adds, the molar ratio of Mg to the production of copper silicate described manner
Ionen zu Cu(II)-Iönen 0,1 bis 4, vorzugsweise 0,5 bis 3, in die Silikate umgewandelt. Gewünschtenfalls könnenIons to Cu (II) ions 0.1 to 4, preferably 0.5 to 3, converted into the silicates. If desired, can
betragen soll. 20 die Magnesium- und. Didymsilikatkatalysatoren zu-should be. 20 the magnesium and. Didymesilicate catalysts
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren, verwen- sammen mit dem Kupfersilikat auf dem Träger erzeugtThose produced in the method according to the invention, used together with the copper silicate on the carrier
deten, katalytisch wirkenden Stoffe, vor allem das werden.deten, catalytically active substances, above all that will.
Kupfer(II)-silikat, die Magnesiumverbindungen und, Die gesamte auf dem Träger abgeschiedene Kata-Copper (II) silicate, the magnesium compounds and, the entire catalyst deposited on the carrier
falls verwendet, die Didymverbindungen, werden in lysatormenge liegt zwischen etwa 1 und etwa 15 Ge>If used, the didymium compounds are used in the analyzer amount between about 1 and about 15 Ge>
einer Gesamtmenge von etwa 1 bis 15% oder darüber, 25 wichtsprozent. Die Verwendung von weniger als etwa ■a total of about 1 to 15% or more, 25 percent by weight. The use of less than about ■
bezogen auf das Gewicht des Trägers, angewendet. 1% liefert keine ausreichende Katalyse für die obenbased on the weight of the carrier. 1% does not provide sufficient catalysis for the above
Das Kupfer(II)-silikat und die Magnesiumverbindun- beschriebenen Umsetzungen, während die VerwendungThe copper (II) silicate and the magnesium compound described reactions during the use
gen liegen in Molverhältnissen von 0,1 bis 4 und vor- von mehr als etwa· 15% unnötig ist, da nur die dengene are in molar ratios of 0.1 to 4 and more than about · 15% is unnecessary, since only the
zugsweise 0,5 bis 3 Mol Magnesiumionen pro Mol Reaktionsteilnehmern dargebotene Katalysatorober-preferably 0.5 to 3 moles of magnesium ions per mole of reactants presented catalyst upper
Kupfer(II)-ionen vor, während in den Katalysatoren, 30 fläche von Bedeutung ist. Eine Abscheidung von mehrCopper (II) ions before, while in the catalysts, 30 area is important. A separation of more
die Didymchlorid oder-silikat enthalten, die Didym- als 15% der katalytisch wirkenden Materialien aufthe didymium chloride or silicate contain, the didymium as 15% of the catalytically active materials
verbindung (berechnet als Didymmetallionen) in einem dem Träger hat nämlich nur die Bildung dickerercompound (calculated as didymmetal ions) in one of the carriers has only the formation of thicker ones
Molverhältnis von etwa 4 Mol Didymmetallionen pro Schichten zur Folge, die keinen zusätzlichen kata-Molar ratio of about 4 moles of didymium metal ions per layer result in no additional catalytic
MoI Kupfer(II)-ionen vorliegt. lytischen Effekt bewirken, Es ist jedoch klar, daß ge-MoI copper (II) ions is present. cause lytic effect, It is clear, however, that ge
Die erfindungsgemäß hergestellten Katalysatoren 35 wünschtenfalls auch mehr als 15% auf dem Träger abkatalysieren in hohem Maße die Deacon-, Oxychlorie- geschieden werden können.If desired, the catalysts 35 prepared according to the invention also catalyze more than 15% on the support to a large extent the Deacon and Oxychlorie- can be separated.
rungs- und Chlorwasserstoffabspaltungsreaktionen, Das Kupfer(II)-silikat und Magnesiumchlorid oder wobei sie jedoch keine Nebenreaktionen, wie z. B. . -silikat werden in Mengen von 0,1 bis 4 und vorzugs-Oxydationen, in nennenswerter Weise begünstigen. weise 0,5 bis 3 Mol Magnesiumionen pro Mol Weiterhin können sie bei Reaktionstemperaturen in 4° Kupfer(II)-ionen verwendet. Wird das Didymchlorid der Größenordnung von ungefähr 420 bis 6000C ver- oder -silikat zusammen mit diesen anderen katalytisch wendet werden, die insbesondere für eine wirksame wirkenden Stoffen verwendet, so kann es bis zu 85% Chlorwasserstoffabspaltung bei Reaktionen erforder- der gesamten vorhandenen katalytischen Stoffe auslich sind, mit deren Hilfe ungesättigte chlorierte Koh- machen; es wird in einer Menge, von 0 bis 4 Mol Dilenwasserstoffe hergestellt werden sollen. . 45 dymmetallionen pro Mol Kupferionen verwendet.approximately and hydrogen chloride elimination reactions, the copper (II) silicate and magnesium chloride or where they do not have any side reactions, such as. B. -silicate in amounts of 0.1 to 4 and prefer oxidations, favor in a noteworthy manner. wise 0.5 to 3 moles of magnesium ions per mole. Furthermore, they can be used at reaction temperatures of 4 ° copper (II) ions. Are, the Didymchlorid the order of about 420 comparable to 600 0 C or silicate together with these other catalytically applies that used in particular for an effective acting substances, it may be up to 85% elimination of hydrogen chloride in reactions required the entire existing catalytic Substances are used with the help of which unsaturated chlorinated carbons make; it is to be produced in an amount from 0 to 4 moles of hydrogens. . 45 dymetal ions used per mole of copper ions.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche Dar.in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwen-Katalysatoren werden durch Niederschlagung (Ab- dete poröse, adsorptionsfähige Träger besteht vorlagerung) der katalytisch wirksamen Stoffe, d.h. des zugsweise aus Diatomeenerde, zweckmäßig aus einer Kupfer(II)-silikats, Magnesiumchlorids oder Magne- kalifornischen Diatomeenerde. Andere geeignete Träsiumsilikats, und, falls, verwendet, des Didymchlorids 5° ger sind Infusorienerden, Silikattone, Silikagele, Bimsoder Didymsilikats, auf einem Träger hergestellt. Das stein und Tonerde.Dar.in the process according to the invention, catalysts obtainable by the process according to the invention are used by precipitation (sealed porous, adsorptive carrier consists of pre-storage) of the catalytically active substances, i.e. preferably from diatomaceous earth, expediently from a Copper (II) silicate, magnesium chloride or Magne- Californian diatomaceous earth. Other suitable tresium silicate, and, if used, the didymic chloride 5 ° ger are infusor earths, silica clays, silica gels, pumice or pumice Didymesilicate, produced on a carrier. The stone and clay.
Kupfer(II)-ion wird zweckmäßig dem Träger in Form Die Teilchengröße des verwendeten Trägers variiert eines löslichen Kupfersalzes zugeführt, beispielsweise je nach Art der Umsetzung, bei welcher der Katalyin Form von in Wasser gelöstem Kupfer(II)-chlorid sator verwendet wird. Für Wirbelbettreaktionen ist es oder Kupfer(II)-sulfat. Danach wird eine wäßrige 55 zweckmäßig, KatalysatorteUchen zu verwenden, deren Lösung, die eine geeignete Menge Natriumsilikat (eine Teilchengröße zwischen 10 und .600 Mikron liegt, Menge, die der Menge des Kupfersalzes chemisch während für Umsetzungen, bei denen der Katalysator äquivalent ist) enthält, dem mit Kupfer beladenen in Form eines Festbettes verwendet und von den Reak-Katalysatorträger, der vor der Zugabe des Natrium- tionsteilnehmern durchströmt wird, derart feine Teilsilikats gegebenenfalls getrocknet werden kann, züge- 60 chen normalerweise nicht erforderlich sind, sondern geben, wobei die Konzentration der Silikatlösung so Partikeln mit einer Größe von bis zu 1,3 cm irr. Durchhqch ist, daß eine dünne Aufschlämmung, bestehend messer durchaus geeignet sind.Copper (II) ion is expediently added to the carrier in the form. The particle size of the carrier used is varied a soluble copper salt supplied, for example depending on the type of implementation in which the Katalyin Form of copper (II) chloride dissolved in water is used. For fluidized bed reactions it is or copper (II) sulfate. It is then advisable to use an aqueous 55 catalyst gel Solution containing an appropriate amount of sodium silicate (a particle size between 10 and .600 microns, Amount corresponding to the amount of the copper salt chemically while for reactions in which the catalyst is equivalent) contains the loaded with copper in the form of a fixed bed and used by the reac catalyst support, which is flowed through before the addition of the sodium ion participant, such fine partial silicate can be dried if necessary, pulls are normally not required, but rather give, the concentration of the silicate solution so particles with a size of up to 1.3 cm irr. Through is that a thin slurry consisting of knives are quite suitable.
aus Träger und adsorbierten Reaktionsteilnehmern, Die für Deacon-, Oxychlorierungs- und Chlorwasser-of carrier and adsorbed reactants, which are used for Deacon, oxychlorination and chlorinated water
entsteht. Nach wenigen Minuten wird das Katalysator- stoffabspaltungsreaktionen in Betracht kommendenarises. After a few minutes, the catalyst elimination reactions will come into consideration
produkt filtriert, gewünschtenfalls mit Wasser ge- 65 Reaktionsteilnehmer sind Chlorwasserstoff, Chlor,product filtered, if desired with water 65 Reaction participants are hydrogen chloride, chlorine,
waschen und gründlich getrocknet. Vorzugsweise soll Sauerstoff und ein Kohlenwasserstoffgas oder ein teil-wash and dry thoroughly. Preferably oxygen and a hydrocarbon gas or a partial
die Trocknung in der Weise erfolgen, daß nur eine weise chloriertes Kohlenwasserstoffgas. Die relativenthe drying is done in such a way that only a wise chlorinated hydrocarbon gas. The relative
langsame Wasserverdampfung stattfindet; beispiels- Verhältnisse dieser Reaktionsteilnehmer zueinanderslow water evaporation takes place; example ratios of these reactants to one another
bei den verschiedenen Umsetzungen hängen von den jeweils ablaufenden Reaktionen ab; sie werden voa dem gewünschten Grad der Chlorierung des Kohlenwasserstoffes bestimmt. Bei der Oxychlorierung von Methan, Äthan, Äthylen, Propylen und Propan einschließlich der Derivate dieser Verbindungen schwanken die Mengen an Chlor zwischen 0,6 bis 10,0 Grammatom Chlor (zugeführt als Chlorwasserstoff und/oder Chlor) und 0,2 bis 6,0 Mol Sauerstoff pro Mol des in den Reaktor eingeführten Kohlenwasserstoffs.the various conversions depend on the reactions taking place in each case; they will voa the desired degree of chlorination of the hydrocarbon is determined. In the oxychlorination of Methane, ethane, ethylene, propylene and propane including the derivatives of these compounds vary the amounts of chlorine between 0.6 to 10.0 gram atom of chlorine (supplied as hydrogen chloride and / or Chlorine) and 0.2 to 6.0 moles of oxygen per mole of the in hydrocarbon introduced into the reactor.
Der Sauerstoff wird entweder in Form von gasförmigem Sauerstoff, mit einem oder mehreren Inertgasen, z.B. Stickstoff, verdünntem gasförmigem Sauerstoff, in Form von Luft oder in Form von mit Sauerstoff angereicherter Luft zugeführt.The oxygen is either in the form of gaseous oxygen, with one or more inert gases, e.g. nitrogen, dilute gaseous oxygen, in the form of air or in the form of oxygen-enriched Air supplied.
Zu den Kohlenwasserstoffen und teilweise chlorierten Kohlenwasserstcffgasen, die oxychlo'riert werden, gehören z. B. Methan, Äthan, Äthylen, Propylen, Propan, Dichloräthan, Tetrachloräthan, Vinylchlorid und Dichloräthylen. Unter den Ausdruck »Gase« fallen neben den unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Kohlenwasserstoffen auch solche Kohlenwasserstoffe und chlorierten Kohlenwasserstoffe, die unter Umgebungsbedingungen nicht gasförmig sind, die jedoch unter den Oxychlorierungsreaktionsbedingungen verdampft werden.Regarding the hydrocarbons and partially chlorinated hydrocarbon gases which are oxychlorinated, belong e.g. B. methane, ethane, ethylene, propylene, propane, dichloroethane, tetrachloroethane, vinyl chloride and Dichloroethylene. The term "gases" includes those that are gaseous under ambient conditions Hydrocarbons also include those hydrocarbons and chlorinated hydrocarbons that exist under ambient conditions are not gaseous but which evaporate under the oxychlorination reaction conditions will.
Zu den bei diesen Reaktionen in typischer Weise erhaltenen Produkten gehören z. B. chlorierte und teilweise chlorierte Kohlenwasserstoffe, z. B. Tetrachlorkohlenstoff, Perchlöräthylen, Trichloräthylen, Dichloräthan, Vinylchlorid, Dichloräthylene und Methylcnchlorid,.die zusammen mit Nebenprodukten,-'wie z. B. Wasser, Kohlendioxyd, Kohlenmonoxyd, anfallen. Die Produkte liegen beim Verlassen des Reaktors in dampfförmigem Zustand vor. Die gewünschten Produkte werden von den Nebenprodukten durch Kondensation abgetrennt und mittels üblicher Einrichtungen gereinigt. Normalerweise fallen die chlorierten Kohlenwasserstcffprodukte als Produktmischungen an, die beispielsweise durch fraktionierte Destillation, selektive Adsorption und Desorption, selektive Lösung, aufgetrennt werden können. , ' ·The products typically obtained in these reactions include e.g. B. chlorinated and partially chlorinated hydrocarbons, e.g. B. carbon tetrachloride, perchlorethylene, trichlorethylene, dichloroethane, Vinyl chloride, dichloroethylenes and methyl chloride, which, together with by-products, like z. B. water, carbon dioxide, carbon monoxide, accumulate. The products lie on leaving the reactor in a vaporous state. The desired products are obtained from the by-products through condensation separated and cleaned by means of conventional facilities. Normally the chlorinated hydrocarbon products fall as product mixtures, for example by fractional distillation, selective Adsorption and desorption, selective solution, can be separated. , '·
Die Umsetzungen, bei denen die erfindungsgemäß hergestellten Katalysatoren verwendet werden können, werden vorzugsweise in einem Wirbelbett durchgeführt. Die Chlor liefernde Verbindung (Chlorwasserstoff und/oder Chlor), Luft und das umzusetzende Kohlenwasserstcffgas werden vorzugsweise an dem Boden des Reaktors zugeführt, der den Katalysator in feinverteilter Form enthält. Die Fluidisierung des Katalysators wird zweckmäßig durch Stickstoff eingeleitet, wonach schrittweise die verschiedenen Reaktionsgase eingeführt werden, bis sie die geeigneten Mengenverhältnisse erreicht haben und die Reaktion einsetzt. Zu diesem Zeilpunkt wird mit jdem Austrag von Reaktionsprodukten am Auslaßende des Reaktors begonnen.The reactions in which the catalysts prepared according to the invention can be used, are preferably carried out in a fluidized bed. The compound providing chlorine (hydrogen chloride and / or chlorine), air and the hydrocarbon gas to be converted are preferably added to the The bottom of the reactor is fed, which contains the catalyst in finely divided form. The fluidization of the catalyst is expediently introduced by nitrogen, after which the various reaction gases step by step are introduced until they have reached the appropriate proportions and the reaction begins. to This Zeilpunkt is with each discharge of reaction products started at the outlet end of the reactor.
Die Umsetzung von Chlorwasserstoff und/oder Chlor und Sauerstoff mit einem Kohlenwasserstoff oder einem teilweise chlorierten Kohlenwasserstoffgas zur Herstellung von chlorierten Kohlenwasserstoffen wird am besten bei etwa 325 bis 600°C durchgeführt. Die Chlorwasserstoffabspaltung erfolgt normalerweise bei etwa 420 bis 6000C.The reaction of hydrogen chloride and / or chlorine and oxygen with a hydrocarbon or a partially chlorinated hydrocarbon gas to produce chlorinated hydrocarbons is best carried out at about 325 to 600 ° C. The elimination of hydrogen chloride normally takes place at about 420 to 600 ° C.
Die Reaktionen können bei Atmosphärendruck oder bei erhöhten Drücken durchgeführt werden. Die chlorierten Kohlenwasserstcffprodukte werden jedoch häufig am besten bei einem erhöhten Druck gewonnen, so daß dementsprechend die Durchführung der UmSetzung bei dem für die Abtrennung des gewünschten Produkts geeigneten Druck zweckmäßig ist.The reactions can be carried out at atmospheric pressure or at elevated pressures. The chlorinated ones Hydrocarbon products, however, are often best obtained at elevated pressure, so that accordingly the implementation of the implementation in the case of the separation of the desired Appropriate pressure is appropriate for the product.
Die folgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren sowie deren Verwendung bei typischen Oxychlorierungsreaktionen erläutern.The following examples are intended to illustrate the process of the invention for preparing catalysts as well explain their use in typical oxychlorination reactions.
B e i s ρ i e 1 1
Herstellung eines KatalysatorsB is ρ ie 1 1
Manufacture of a catalyst
Eine Lösung von 10,8 g Kupfer(ll)-chlorid in 120 ml Wasser wurde mit 65 g Celit V-Teilchen (Diatömeenerde) vermischt. Die dabei gebildete Paste wurde bei Zimmertemperatur 72 Stunden lang getrocknet und anschließend mit 120 ml einer wäßrigen Lösung, die 8,1 g Natriumsilikat mit einem Verhältnis von Alkali zu Siliciumdioxyd von 1 : 2,5 enthielt, vermischt. Diese Mischung wurde bei Raumtemperatur über Nacht und anschließend zwei Stunden lang bei 100 bis 3C0°C getrocknet. Danach wurde sie mit 116 ml einer wäßrigen Lösung vermischt, die 3,1 g Magnesiumchlorid enthielt. Die Endmischung wurde 70 Stunden lang bei Raumtemperatur und anschließend 40 Minuten lang bei 60 bis 1000C getrocknet, woran sich eine 40 Minuten dauernde Erhitzung bei 100 bis 10000C anschloß. Der Katalysator wurde langsam auf Zimmertemperatur abgekühlt und vor seiner Verwendung in einem Exsikkator aufbewahrt.A solution of 10.8 g of copper (II) chloride in 120 ml of water was mixed with 65 g of Celite V particles (diatomaceous earth). The paste thus formed was dried at room temperature for 72 hours and then mixed with 120 ml of an aqueous solution containing 8.1 g of sodium silicate with a ratio of alkali to silicon dioxide of 1: 2.5. This mixture was dried at room temperature overnight and then at 100 to 30 ° C. for two hours. Then it was mixed with 116 ml of an aqueous solution containing 3.1 g of magnesium chloride. The final mixture was for 70 hours at room temperature and then dried for 40 minutes at 60 to 100 0 C, followed by a 40 minute continuous heating joined at 100 to 1000 0 C. The catalyst was slowly cooled to room temperature and placed in a desiccator before use.
B e i s ρ i e 1 2B e i s ρ i e 1 2
. -. "'.y---'--' Oxychlorierung von Äthan ,'. -. "'.y ---'--' Oxychlorination of ethane, '
Jv^ Ein aus einem Glasrohr bestehender Reaktor (Durchmesser: 4,0 cm, Länge 45,7 cm), der einen durchlöcherten Boden für den Katalysators enthielt, wurde in vertikaler Richtung installiert und mit 74 g des im Beispiel 1 beschriebenen Katalysators beschickt. Die umzusetzenden Gase wurden in den unteren Teil des Reaktors mit folgenden Geschwindigkeiten (mMol/Jv ^ A reactor consisting of a glass tube (Diameter: 4.0 cm, length 45.7 cm), which contained a perforated base for the catalyst, was installed in the vertical direction and charged with 74 g of the catalyst described in Example 1. The gases to be converted were in the lower part of the reactor at the following rates (mmol /
Minute) eingeführt: Äthan 8,0, Chlorwasserstoff 25,5, Luft 42,0, Sauerstoff 11,0. Die gesamte Fließgeschwindigkeit der Reaktionsteilnehmer reichte aus, um das Katalysatorbett in einem fluidisierten Zustand zu halten. Die Reaktionstemperatur in dem Rohr betrug 4090C, sie wurde mittels eines röhrenförmigen 61,0-cm-Ofens, der mit Hilfe eines Regeltransformators geregelt wurde, auf dieser.Temperatur gehalten. Die aus dem oberen Ende des Reaktors austretenden Reaktionsprodukte wurden gesammelt, gewogen und analysiert.Minute): ethane 8.0, hydrogen chloride 25.5, air 42.0, oxygen 11.0. The total flow rate of the reactants was sufficient to keep the catalyst bed in a fluidized state. The reaction temperature in the tube was 409 0 C, it was maintained at dieser.Temperatur by means of a tubular furnace 61.0 cm, which was controlled by means of a control transformer. The reaction products exiting the top of the reactor were collected, weighed and analyzed.
84 °/0 des gesamten Chlorwasserstoffs und 61 °/„ des in den Reaktor eingeführten Äthans wurden zu chlorierten Produkten umgesetzt. Die Äthanoxydation betrug 9%.84 ° / 0 of the total hydrogen chloride and 61 ° / "of the ethane introduced into the reactor was converted to chlorinated products. The ethane oxidation was 9%.
Herstellung eines KatalysatorsManufacture of a catalyst
1196 g Celitteilchen wurden mit 133 g Kupfer(II)-chlorid, gelöst; in 2240 ml destilliertem Wasser, vermischt. Die Mischung wurde bei Zimmertemperatur 48 Stunden lang stehengelassen und dann 48 Stunden lang bei 740C und anschließend 3 Stunden lang bei 115°C getrocknet. Danach wurden die trockenen Partikeln 2 Stunden lang mit 2450 ml einer 99 g Natriumsilikat enthaltenden wäßrigen Lösung vermischt. Die festen Teilchen wurden abgetrennt und über Nacht bei Raumtemperatur, anschließend 48 Stunden lang bei 80 bis 100°C und schließlich 3 Stunden lang bei 110° C getrocknet. Danach wurden die trockenen Teilchen mit1196 g of Celite particles were dissolved with 133 g of copper (II) chloride; in 2240 ml of distilled water, mixed. The mixture was allowed to stand for 48 hours at room temperature and then for 48 hours then dried at 74 0 C and then for 3 hours at 115 ° C. The dry particles were then mixed with 2450 ml of an aqueous solution containing 99 g of sodium silicate for 2 hours. The solid particles were separated and dried overnight at room temperature, then for 48 hours at 80 to 100 ° C and finally for 3 hours at 110 ° C. After that, the dry particles were with
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2250 ml einer 133 g Didymchlorid und 20,5 g Magne- Beispiel 8
siumchlorid enthaltenden wäßrigen Lösung vermischt. . ..
Nach einigen Stunden wurden die festen Teilchen ab- Oxychlorierung von Athan
getrennt und 70 Stunden lang bei 85 0C und anschlies- . Bei diesem Versuch wurde ein aus Glas bestehendes
send 4 Stunden lang bei 1050C getrocknet. Die Teil- 5 Reaktorsystem verwendet, das aus zwei hintereinanderchen
wurden gesiebt, um feine Katalysatorteilchen zu geschalteten katalytischen Wirbelbettreaktoren beentfernen.
Der auf .diese Art und Weise hergestellte stand, die dem im Beispiel 2 beschriebenen Reaktor
Katalysator enthielt 1,1 % Kupfer, 0,4 °/0 Magnesium ähnelten. Der obere Teil des ersten Reaktors war über
und 3,3 °/0 Didym, wobei letzteres als R2O3 angegeben ein Glasrohr mit dem Boden des zweiten Reaktors verist.
ίο bunden. Am unteren Teil dieser Verbindung war ein Beispiel 4 Sammelrohr angebracht. Die Hauptmenge des in dem2250 ml of a 133 g didym chloride and 20.5 g Magne- Example 8
sium chloride-containing aqueous solution mixed. . ..
After a few hours the solid particles became oxychlorinated from athan
separately and for 70 hours at 85 ° C. and then. In this experiment, a send made of glass was dried at 105 ° C. for 4 hours. The part-5 reactor system used, which consisted of two in series, were sieved to remove fine catalyst particles to connected catalytic fluidized bed reactors. The produced stood up .these way that contained the reactor catalyst described in Example 2, 1.1% copper, 0.4 ° / 0 resembled magnesium. The upper part of the first reactor was the latter as R 2 O 3 verist indicated above and 3.3 ° / 0 didymium, a glass tube to the bottom of the second reactor. ίο bound. An Example 4 manifold was attached to the lower part of this joint. The bulk of the in that
ersten Reaktor gebildeten Wassers kondensierte in diesesWater formed in the first reactor condensed into this
Oxychlorierung von Äthylen Sammelrohr. Die Reaktionsgase wurden in den erstenOxychlorination of ethylene manifold. The reaction gases were in the first
Der im Beispiel 2 verwendete Reaktor wurde mit Reaktor ein- und durch diesen hindurchgef iihrt, wor-The reactor used in Example 2 was introduced with the reactor and passed through it,
40 g des im Beispiel 3 beschriebenen Katalysators be- i5 auf die Produktmischung durch das Verbindungsrohr40 g of the catalyst described in Example 3 on the product mixture through the connecting pipe
schickt. Die Fließgeschwindigkeit der Reaktionsteil- dem zweiten Reaktor zugeleitet wurde. Zusätzlichesends. The flow rate of the reaction part- was fed to the second reactor. Additional
nehmer (mMol/Minute) betrug: Äthylen 8,0, Chlor Mengen an Reaktionsteilnehmern konnten direkt inparticipants (mmol / minute) was: ethylene 8.0, chlorine amounts of reactants could directly in
12,56, Luft 34,6 und Stickstoff 20,0. Die Reaktions- den zweiten Reaktor eingeführt werden. Der erste12.56, air 34.6 and nitrogen 20.0. The reaction is introduced into the second reactor. The first
temperatur betrug 4629C. Die Produktmischung ent- Reaktor wurde mit 18 g und der zweite Reaktor mittemperature was 462 9 C. The product mixture was ent- Reactor with 18 g and the second reactor with
hielt (in Gewichtsprozent: 48,8 °/0 Trichloräthylen, so' 12,5 g des im Beispiel 7 beschriebenen Katalysatorsheld (in percent by weight: 48.8 ° / 0 trichlorethylene, so '12.5 g of the catalyst described in Example 7
23,4% Perchloräthylen und 20,0 °/0 Dichloräthylene. beschickt. Die Fließgeschwindigkeiten der Gase in den23.4% perchlorethylene and 20.0 ° / 0 Dichloräthylene. loaded. The flow rates of the gases in the
Der Chlorverbrauch betrug 74 °/0 und der Äthylenver- ersten Reaktor (mMol/Minute) betrugen: Äthan 9,6,The chlorine consumption was 74 ° / 0 and the ethylene conversion first reactor (mmol / minute) were: ethane 9.6,
brauch 83%. 12% des Äthylens gingen durch Oxy- Chlor 10,0, Chlorwasserstoff 9,9 und Luft 49,9. Dieneed 83%. 12% of the ethylene passed through oxychloride 10.0, hydrogen chloride 9.9 and air 49.9. the
dation verloreni Fließgeschwindigkeiten der Gase in den zweiten Reak-dation losti flow velocities of the gases in the second reactor
35 tor betrugen: Chlor 1,88 und Sauerstoff 3,76. Die35 tor were: chlorine 1.88 and oxygen 3.76. the
Beispiel 5 Reaktionstemperatur in dem ersten Reaktor betrugExample 5 was the reaction temperature in the first reactor
' , '.· , 474°C und in dem zweiten Reaktor 4760C. Es wurden','. ·, 474 ° C and in the second reactor 476 0 C. It was
Oxychlorierung von Äthylen 65 o/o chlor und 75 o/o Äthan verbraucht. Der Äthan-Oxychlorination of ethylene consumes 65 o / o chlorine and 75 o / o ethane. The ethane
Bei diesem Versuch wurde der im Beispiel 2 verwen- verlust infolge Oxydation betrug 22%. Die Produkt-In this experiment, the loss due to oxidation in Example 2 was 22%. The product
dete Reaktor mit 60 g eines Katalysators beschickt, der 30 mischung bestand aus 45,2% Trichloräthylen, 26%Dete reactor charged with 60 g of a catalyst, the mixture consisted of 45.2% trichlorethylene, 26%
aus der gleichen Charge wie der im Beispiel 4 verwen- Perchloräthylen, 26,5% Dichlorethylen und 2,3%from the same batch as that used in Example 4, perchlorethylene, 26.5% dichloroethylene and 2.3%
dete. stammte. Die Fließgeschwindigkeiten der Reak- - anderer Chlorderivate von Kohlenwasserstoffen. Aufdete. came from. The flow rates of the reac- - other chlorine derivatives of hydrocarbons. on
tionsteilnehmer in mMol/Minute betrugen: Äthylen diese Weise traten bei dieser Gesamlreaktion sowohltion participants in mmol / minute were: Ethylene both occurred in this way in this overall reaction
7,7, Chlorwasserstoff 6,7, Chlorwasserstoff 6,7, Chlor Deacon-, als auchOxychlorierungs- und Chlorwasser-7.7, hydrogen chloride 6.7, hydrogen chloride 6.7, chlorine deacon, as well as oxychlorination and chlorinated water
8,65, Luft 35,5 und Stickstoff 21,0. Die Reaktionstem- 35 Stoffabspaltungsreaktionen auf, wobei aus Äthan die8.65, air 35.5 and nitrogen 21.0. The reaction star- 35 splitting-off reactions, whereby the ethane
peratur betrug 4570C. Die Produktmischung bestand ungesättigten chlorierten Verbindungen Trichloräthy-temperature was 457 0 C. The product mixture consisted of unsaturated chlorinated compounds Trichloräthy-
aus 55,5 % Trichloräthylen, 13,3 % Perchloräthylen, len, Perchloräthylen und Dichloräthylene erhaltenobtained from 55.5% trichlorethylene, 13.3% perchlorethylene, len, perchlorethylene and dichloroethylene
25,4% Dichloräthylenen, der Rest setzte sich aus wurden.25.4% dichloroethylenes, the rest were made up.
Vinylchlorid und Chlorderivaten des Äthans zusam- B e i s ρ i e 1 9 (Vergleichsbeispiel)Vinyl chloride and chlorine derivatives of ethane together - B e i s ρ i e 1 9 (comparative example)
men. Es wurden.79% Chlor und 91% Äthylen ver- 40 . - v K 5 * ' men. 79% chlorine and 91% ethylene were used. - v K 5 * '
braucht. In diesem Beispiel wurde ein erfindungsgemäß her-needs. In this example, an inventively produced
B ei spiel 6 gestellter Katalysator (Katalysator B) mit einem be-Example 6 provided catalyst (catalyst B) with a loaded
~ ,, . .,' ' kannten Katalysator (Katalysator A) hinsichtlich der~ ,,. ., '' knew catalyst (catalyst A) with regard to the
Oxychlorierung von· Äthylen katalytischen Aktivität bei der Verwendung zur Oxy,Oxychlorination of ethylene catalytic activity when used for oxy,
Bei einem anderen Versuch, bei dem der gleiche 45 Chlorierung von Methan verglichen.
Katalysator in der gleichen Menge wie in Beispiel 5In another experiment in which the same 45 compared chlorination of methane.
Catalyst in the same amount as in Example 5
verwendet wurde, betrugen die Einf ührungsgeschwin- a) Herstellung der Katalysatoren
digkeiten der Gase (mMol/Minute): Äthylen 15,0,was used, the rate of introduction was a ) Preparation of the catalysts
diquities of the gases (mmol / minute): ethylene 15.0,
Chlorwasserstoff 26,8, Luft 31,0, Sauerstoff 4,0. Die Katalysatorträger: 100 g Celit wurden mit 120 mlHydrogen chloride 26.8, air 31.0, oxygen 4.0. The catalyst support: 100 g of Celite were mixed with 120 ml
Reaktionstemperatur betrug 3500C. Es wurden 96% 50 einer 8 g Kupfer(II)-chlorid enthaltenden wäßrigenThe reaction temperature was 350 ° C. 96% of an aqueous solution containing 8 g of copper (II) chloride was obtained
Chlor und 76% Äthylen verbraucht. Nur 2% des ur- Lösung vermischt. Die nach dem Trocknen erhalteneChlorine and 76% ethylene consumed. Only 2% of the original solution mixed. The one obtained after drying
sprünglich eingeführten Äthylens wurden zu Kohlen- Paste wurde mit 5,04 g Natriumsilikat in 150 ml Lö-originally imported ethylene were turned into carbon paste was mixed with 5.04 g of sodium silicate in 150 ml of solution.
monoxyd und Kohlendioxyd oxydiert. Die Produkt- sung gemischt. Man ließ diese Mischung 48 Stundenoxidized monoxide and carbon dioxide. The production mixed. This mixture was left for 48 hours
mischung enthielt 94 % 1,2-Dichloräthan. lang stehen, und danach wurde eine kleine Menge oben-mixture contained 94% 1,2-dichloroethane. stand for a long time, and then a small amount was
55 stehender Flüssigkeit abdekantiert. Der zurückblei-55 standing liquid is decanted off. The lagging
B e ί s ρ i e 1 7 bende Feststoff wurde 36 Stunden lang bei Raum-B e ί s ρ i e 1 7 bende solid was for 36 hours at room
TT ■ „ . '' », , ^ temperatur und dann 48 Stunden lang bei 100 bis TT ■ ". '' »,, ^ Temperature and then for 48 hours at 100 bis
Herstellung eines Katalysators 400° C getrocknet.Production of a catalyst dried at 400 ° C.
56 g Celit-Teilchen wurden 15 Minuten lang mit Katalysator A (bekannt): 107 g des oben erhaltenen56 g of Celite particles were treated with Catalyst A (known) for 15 minutes: 107 g of the one obtained above
150 ml einer 6,2 g Kupfer(II)-chlorid, 6,2 g Didym- 60 Katalysatorträger wurden mit 10 g Didymchlorid in chlorid und Ig Magnesiumchlorid enthaltenden Lo-' 150. ml Wasser gemischt. Danach wurde der Katalysa-150 ml of 6.2 g of copper (II) chloride, 6.2 g of didymium 60 catalyst support were mixed with 10 g of didymium chloride in Chloride and Ig magnesium chloride containing Lo- '150 ml of water mixed. Then the catalyst was
sung vermischt. Die überschüssige Flüssigkeit wurde tor erst bei Raumtemperatur und dann 3 Stunden langsung mixed. The excess liquid was removed first at room temperature and then for 3 hours
dekantiert und die feuchten Teilchen mit 170 ml einer bei 4OQ bis 6000C getrocknet.decanted, and the wet particles with 170 ml of a dried at 4OQ to 600 0C.
25 g Natriumsilikat enthaltenden Lösung vermischt. Katalysator B (erfindungsgemäß): 109 g des Kata-Die festen Teilchen wurden von den Flüssigkeiten ab- 65 lysators A wurden mit 165 ml einer 2 g Magnesiumgetrennt, viermal mit 150 ml destilliertem Wasser ge- chlorid enthaltenden wäßrigen Lösung gemischt. Die waschen und anschließend über Nacht bei Raum- dabei erhaltene Paste wurde erst bei Raumtemperatur temperatur getrocknet. und dann 3 Stunden lang bei 100 bis 8000C getrocknet.25 g of sodium silicate containing solution mixed. Catalyst B (according to the invention): 109 g of the catalyst The solid particles were separated from the liquids. Lysator A was separated with 165 ml of an aqueous solution containing 2 g of magnesium and mixed four times with 150 ml of distilled water chloride. The paste, which was washed and then obtained overnight at room temperature, was first dried at room temperature. and then dried at 100 to 800 ° C. for 3 hours.
b) Verwendung der Katalysatoren zur Oxychlorierung von Methanb) Use of the catalysts for the oxychlorination of methane
Die Katalysatoren A und B wurden in ein Reaktionsrohr gebracht und auf 400 bis 42O0C erhitzt, während Stickstoff durch das System geleitet wurde. Bei variierenden Stickstoff-Fließgeschwindigkeiten wurden die Fluidisierungseigenschaften der Katalysatoren bestimmt. Die Stickstoff-Fließgeschwindigkeit, welche die optimale Fluidisierung ergab, wurde bei der sich anschließenden Oxychlorierung als Gesamtgasfließgeschwindigkeit verwendet. Man ließ den Reaktor sich auf etwa 3800C abkühlen und der Versuch wurde begonnen, indem man in der folgenden Reihenfolge ' die Verdünnungs- und Reaktionsgase einleitete: Stickstoff, Methan, Chlorwasserstoff und Sauerstoff. Zur Vermeidung explosiver Gemische aus Sauerstoff und Methan wurde große Sorgfalt angewendet.The catalysts A and B were placed in a reaction tube and heated to 400 to 42O 0 C, while nitrogen was passed through the system. The fluidization properties of the catalysts were determined at varying nitrogen flow rates. The nitrogen flow rate which gave the optimal fluidization was used as the total gas flow rate in the subsequent oxychlorination. The reactor was allowed to cool to about 380 ° C. and the experiment was started by introducing the diluent and reaction gases in the following order: nitrogen, methane, hydrogen chloride and oxygen. Great care has been taken to avoid explosive mixtures of oxygen and methane.
Wirkung des Magnesiums
auf die Katalysatoraktivität bei 422° CEffect of Magnesium
on the catalyst activity at 422 ° C
°/„ HClConsumed
° / "HCl
7o CH1 Consumed
7o CH 1
BA.
B.
8562
85
4839
48
Oxychlorierung von Methan unter Verwendung des Katalysators A (CuCl2, Didymchlorid und Na2SiO3 auf Celit) bei 4220C.Oxychlorination of methane using the catalyst A (CuCl 2, Didymchlorid and Na 2 SiO 3 on celite) at 422 0 C.
aoao
Eingeführte
Menge
g/Min. Introduced
crowd
g / min.
1,10
0,384
0,813
0,571.10
0.384
0.813
0.57
MolverhältnisMolar ratio
bezogen auf related to
HClHCl
0,80 0,84 0,670.80 0.84 0.67
Verbrauch in°/oConsumption in ° / o
62 39 3162 39 31
3030th
Tabellen
Oxychlorierung von Methan unter Verwendung desTables
Oxychlorination of methane using the
Na2SiO3 auf Celit) bei 422° C.Catalyst B (CuCl 2 , didym chloride,
Na 2 SiO 3 on Celite) at 422 ° C.
bezogen aufrelated to
HClHCl
>7o> 7o
0,84
0,670.80
0.84
0.67
4248
42
O2 ..
N, ..CH 4
O 2 ..
N, ..
Mengecrowd
g/Min.g / min.
0,81
0,570.38
0.81
0.57
3535
— Aus der vorstehenden Tabelle III geht hervor, daß bei Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten Katalysators B in dem Verfahren zur Oxychlorierung von Methan größere Mengen an HCl und Methan verbraucht wurden als bei Verwendung des bekannten Katalysators A, d. h. daß der erfindungsgemäß hergestellte Katalysator B eine größere katalytische Aktivität aufwies. - From the above Table III show that when using the catalyst according to the invention B were consumed in the process for the oxychlorination of methane larger amounts of HCl and methane than when using the known catalyst A, that is, the catalyst B according to the invention produced a greater catalytic Activity.
Claims (2)
Family
ID=
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