DE1593695A1 - Process for the production of benzonitrile - Google Patents

Process for the production of benzonitrile

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DE1593695A1 DE19661593695 DE1593695A DE1593695A1 DE 1593695 A1 DE1593695 A1 DE 1593695A1 DE 19661593695 DE19661593695 DE 19661593695 DE 1593695 A DE1593695 A DE 1593695A DE 1593695 A1 DE1593695 A1 DE 1593695A1
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/24Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons
    • C07C253/28Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons containing six-membered aromatic rings, e.g. styrene

Description

7EB Leuna-Werke "Walter Ulbricht" Leuna, 16. 6. 1969 Patentabteilung DG.Bo/Ry7EB Leuna-Werke "Walter Ulbricht" Leuna, June 16, 1969 Patent department DG.Bo/Ry

L.P. 690L.P. 690

Verfahren zur Herstellung von BenzonitrilProcess for the production of benzonitrile

Die Erfindung betrifft ein Verfahren- zur Herstellung von Benzonitril aus Toluol durch katalytisch© Oxydation mit Sauerstoff in Form von Luft in Gegenwart von Ammoniak bei 300 bis 500 0G in der Gasphase unter Anwendung eines 3 bis 10 Gew.-% Vanadinpentoxid und Oxide der Elemente der VI. bis VIII. Nebengruppe des Periodensystems enthaltenden Aluminiumoxids, das " vor der Auftragung der Metalloxide bei 650 bis 900 0G geglüht worden i.ar.The invention relates to a Verfahren- for the production of benzonitrile from toluene by oxidation with oxygen in catalytically © form of air in the presence of ammonia at 300 to 500 0 G in the gas phase using a 3 to 10 wt .-% vanadium pentoxide and oxides of the elements the VI. to VIII. Subgroup of the periodic table containing aluminum oxide that "has been annealed at 650 to 900 0 G before the application of the metal oxides.

Benzonitril, ein wichtiges Zwischenprodukt für organische Synthesen, kann nach verschiedenartigen Verfahren hergestellt werden. Zwoconäßige Methoden zur Herstellung von Benzonitril sind die Umsetzung von Benzoesäure oder ihren Estern mit Ammoniak an Dehydratisierungskatalysatoren sowie die katalytische Oxydation von Toluol oder anderen Monoalkylbenzolen mit Luft in Gegenwart von Ammoniak, kurz Ammoxydation genannt.Benzonitrile, an important intermediate for organic synthesis, can be produced by various processes will. Two-way methods for the production of benzonitrile are the reaction of benzoic acid or its esters with ammonia over dehydration catalysts and the catalytic one Oxidation of toluene or other monoalkylbenzenes with air in the presence of ammonia, called ammoxidation for short.

Es ist bekannt, die Ammoxydation von Toluol bei Normaldruck oder bei schwach erhöhtem Druck im Temperaturbereich von 300 bis 500 0G durchzuführen. Auf die Ausbeute an Benzonitril haben neben der Reaktionstemperatur das Mengenverhältnis 'der in die Reaktion eingehenden Stoffe sowie der zur Anwendung kommende Katalysator den größten Einfluß.It is known to carry out the ammoxidation of toluene at normal pressure or at slightly increased pressure in the temperature range of 300 to 500 0 G. In addition to the reaction temperature, the quantitative ratio of the substances involved in the reaction and the catalyst used have the greatest influence on the yield of benzonitrile.

Als Katalysatoren für die Ammoxydation von aromatischen Kohlenwasserstoffen, insbesondere von Xylolen, sind Zinn- und Titanvanadate sowie Katalysatoren bekannt, die Vanadinpentoxid oder Vanadinpentoxid im ,Gemisch mit Oxiden der Elemente der VI. bis VII. Nebengruppe des Periodensystems auf einem Aluminiumoxid-Träger enthalten. Es sind vor allem Katalysatoren beschrieben,As catalysts for the ammoxidation of aromatic hydrocarbons, in particular of xylenes, tin and titanium vanadates and catalysts are known, the vanadium pentoxide or Vanadium pentoxide im, mixture with oxides of the elements of VI. until VII. Subgroup of the periodic table on an aluminum oxide carrier contain. Above all, catalysts are described

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deren Aluminiumoxidträger vor der Herstellung des Katalysators "auf 1000 Ms 1500 0O erhitzt wurde.whose aluminum oxide support was heated to 1000 Ms 1500 0 O before the production of the catalyst.

Bei Anwendung dieser Katalysatoren, deren Oberfläche ausdrücklieh auf 5 bis 20 m /g beschränkt wird, ist der Einsatz größerer Mengen Luft erforderlich. So ist beschrieben worden, mindestens drei Mol Sauerstoff in Form von Luft pro Kohlenstoffatom der Alkylgruppe eines Mols Kohlenwasserstoff in die Reaktion einzusetzen. Meist werden aber 50 bis 100 Mol Sauerstoff in Form von Luft pro Kohlenstoffatom der Alkylgruppe eines Mols Kohlenwasserstoff gefordert; im Eeaktionsgemisch befinden sich dann nur 1 bis 2 Vol.-% Kohlenwasserstoff.When using these catalysts, the surface of which is expressed is limited to 5 to 20 m / g, the use is larger Amount of air required. So has been described, at least to use three moles of oxygen in the form of air per carbon atom of the alkyl group of one mole of hydrocarbon in the reaction. Usually, however, 50 to 100 moles of oxygen are in the form of air per carbon atom of the alkyl group in one mole of hydrocarbon required; are then in the reaction mixture only 1 to 2% by volume hydrocarbon.

Die in.der Patentliteratur angegebenen Ausbeuten von rund 80 % für die Umsetzung von Xylolen zu den entsprechenden Dinitrilen an den genannten Katalysatoren wurden, wie Versuche gezeigt haben, bei der Umsetzung von Toluol zu Benzonitril nicht erzielt. Is ist außerdem aus der Literatur bekannt, daß die obengenannten Angaben auch für die Umsetzung von Xylolen nicht bestätigt werden konnten. ,.. ■The yields of around 80 % given in the patent literature for the conversion of xylenes to the corresponding dinitriles over the catalysts mentioned were, as tests have shown, not achieved in the conversion of toluene to benzonitrile. It is also known from the literature that the above data could not be confirmed for the conversion of xylenes either. , .. ■

Es ist ferner bekannt, Katalysatoren zu verwenden, die Vanadin-" pentoxid oder ein Gemisch von Vanadinpentoxid und Chromoxid " auf einem Aluminiumoxid enthalten, das vor Austragung der'Metalloxide bei 800 0O vorgeglüht worden war.; Das .die Reaktion eingehende Gemisch von Kohlenwassersto-ff, Sauerstoff und Ammoniak, das durch einen wirbelnden Katalysator, geleitet wird,, muß dabei aber mit größeren Mengen Stickstoff verdünnt werden.It is also known to use catalysts which contain vanadium "pentoxide or a mixture of vanadium pentoxide and chromium oxide" on an aluminum oxide which had been pre-annealed at 800 0 O before the discharge of the metal oxides; The mixture of hydrocarbons, oxygen and ammonia entering into the reaction, which is passed through a swirling catalyst, must, however, be diluted with larger amounts of nitrogen.

Den bekannten Verfahren ist gemeinsam, daß nur eine geringe ".... Belastung des Katalysators möglich ist, daß die Ausbeuten teilweise niedrig sind, daß die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches große Schwierigkeiten bereitet, da auf Grund der Gegenwart großer Inertgasmengen eine besondere Kühlung des Reaktionsgemisches oder eine Waschung desselben mit Lösungsmitteln notwendig ist,'. und daß durcli' das abzuleitende Inertgas Benzonitril und nichtumgesetztes QJolüol verlorengehenöA common feature of the known processes is that only a slight "... loading of the catalyst is possible, that the yields are sometimes low, that working up the reaction mixture causes great difficulties, since the presence of large amounts of inert gas requires special cooling of the reaction mixture or a washing same with solvents is necessary, '., and that durcli' verlorengehenö the inert gas be derived benzonitrile and unreacted QJolüol

—3——3—

009848/1872009848/1872

■ '■ ■ ■ - 3 -■ '■ ■ ■ - 3 -

Zweck der Erfindung ist es, die'Genannten Nachteile der "bisher "bekannten Verfahren zur Herstellung von Benzonitril aus Toluol· zu vermeiden. -. ■ ■ *The purpose of the invention is to overcome the disadvantages mentioned so far "known process for the production of benzonitrile from toluene to avoid. -. ■ ■ *

Es "bestand somit die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, das die Herstellung von Benzonitril aus Toluol mit hohen Ausbeuten bei einer hohen Belastung des Katalysators some die Aufarbeitung der Reaktionsprodukte bei der technischen Durchführung ohne größere Schwierigkeiten gestattet.It "was therefore the task to develop a method that the production of benzonitrile from toluene in high yields if the catalyst is heavily loaded, the work-up may be necessary the reaction products allowed in the technical implementation without major difficulties.

'Diese Aufgabe wird dadurch gelost, daß die Herstellung von Benzonitril aus Toluol durch katalytische Oxydation mit Sauerstoff in Form von Luft in Ge.genwart-.von Ammoniak bei 300 bis 500 0G in der Gasphase unter Anwendung-eines 3 bis 10 Gew.-% Vaiiadinpentoxid und Oxide der Elemente der VI. bis VIII.-Febengruppe des Periodensystems enthaltenden Aluminiumoxids, das vox" der Auftragung der Metalloxide bei 650 bis 900 0O geglüht vi/orden war, erfindungsgemäß so durchgeführt wird, daß das Toluol mit der einfachen bis maximal doppelten Menge der theoretisch benötigten SauerstoffmWge in IPorm von Luft und einer vorzugsweise* im Überschuß angewendeten Menge Ammoniak in Gegenwart von Wasserdampf über den Katalysator geleitet wird.'This object is solved in that the production of benzonitrile from toluene by catalytic oxidation with oxygen in the form of air into Ge.genwart-.of ammonia at 300 to 500 0 G in the gas phase using a 3 to 10-wt % Vaiiadine pentoxide and oxides of the elements of VI. to VIII.-Febengruppe of the periodic table containing aluminum oxide, which was vox "the application of the metal oxides at 650 to 900 0 O annealed, is carried out according to the invention so that the toluene with the simple to a maximum of twice the amount of theoretically required oxygen weight in IPorm of air and an amount of ammonia, preferably used in excess, is passed over the catalyst in the presence of steam.

Die Ammoxydation von Toluol wird an Katalysatoren durchgeführt, die aus 70 bis 97 Gew.-^,vorzugsweise 85 bis 93 Gew.-%,der erwähnten Aluminiumoxide sowie aus auf dem Aluminiumoxid aufgebrachtem Vanadinpentoxyd oder einem auf dem Aluminiumoxid .aufgebrachten Gemisch von Vanadinpentoxid und Metalloxiden der Elemente der VI. bis VIII. Hebengruppe des Periodensystems, vorzugsweise Chromoxid, bestehen. Das Vanadinpentoxid und die Oxide der Elemente der VI. bis VIII. Nebengrüppe werden vorteilhaft erweise durch Tränkung des Aluminiumoxidträgers mit den ent- · sprechenden Metailoxalatlösüngen, anschließendes Trocknen und 2 bis 30stündiges Erhitzen, bei 380 0O im Luftstrom, aufgetragen. Die Reihenfolge, in der die Auftränkung der Metalloxalate ' erfolgt, ist dabei ohne Bedeutung. Das Gewicht^verhältnis der1 Oxide kann in weiten Bereichen schwanken; als besonders günstigThe ammoxidation of toluene is carried out on catalysts composed of 70 to 97% by weight, preferably 85 to 93% by weight, of the aluminum oxides mentioned and of vanadium pentoxide applied to the aluminum oxide or a mixture of vanadium pentoxide and metal oxides applied to the aluminum oxide the elements of the VI. to VIII. Lifting group of the periodic table, preferably chromium oxide, exist. The vanadium pentoxide and the oxides of the elements of VI. to VIII. Nebengrüppe advantageously be enough, by impregnating the alumina carrier with the decision · speaking Metailoxalatlösüngen, followed by drying and heating for 30 hours to 2, at 380 0 O in the air flow applied. The order in which the metal oxalates are impregnated is irrelevant. The weight ratio of the 1 oxides can vary within wide ranges; as particularly cheap

009848/1872 bad original ~4"v 009848/1872 bad original ~ 4 " v

erweist sich ein Gewichts-Verhältnis von ungefähr 1:1, hei einer Gesamtmenge von 5 Gew.-% Vanadinpentoxid. Bin steigender Gehalt an Chromoxid bewirkt, daß über einen weiten Temperatur-bereich gleiche Ergebnisse erhalten werden. Ein optimal wirkender Katalysator enthält ein Aluminiumoxid als Träger, das 20 Stunden auf 800 0O vorgeglüht war, und eine Oberfläche von 120 m /g besitzt. Als vorteilhaft erwiesen sich' allgemein Träger mit einerA weight ratio of approximately 1: 1 proves, for a total amount of 5% by weight of vanadium pentoxide. An increasing chromium oxide content means that the same results are obtained over a wide temperature range. An optimally acting catalyst contains an aluminum oxide as a support, which was pre-annealed to 800 0 O for 20 hours and has a surface area of 120 m 2 / g. In general, carriers with a

ρ
inneren Oberfläche von 50 "bis 170 m /g.
ρ
inner surface from 50 "to 170 m / g.

Der Katalysator kann feststehend in Reaktionsrohren angeordnet werden, die direkt elektrisch beheizbar sind. Zweckmäßigerweise werden die Reaktionsrohre jedoch in Salz~ oder Metallbädern indirekt beheizt. Es ist auch möglich, den Katalysator mit inerten Yerdünnungsmitteln, wie zum Beispiel c<-Aluminiumoxid, Glas oder Porzellan, im Verhältnis 1 : 0,5 bis 1 : 5 zu vermischen·The catalyst can be arranged in a stationary manner in reaction tubes which can be directly heated electrically. Appropriately However, the reaction tubes become indirect in salt or metal baths heated. It is also possible to use the catalyst with inert diluents, such as, for example, c <-aluminium oxide, glass or porcelain, to be mixed in a ratio of 1: 0.5 to 1: 5

Die Ammoxydation des Toluols wird zwischen 300 und 500 0C, vorzugsweise bei 350 bis 420 0, bei Normaldruck oder geringfügig erhöhtem Druck durchgeführt. Zwischen dem Salz- bzw. Metallbad und der eigentlichen Reaktionszone stellt sich eine Temperaturdifferenz ein, die von der Wärmeabführung beeinflußt werden kannj die Temperaturdifferenz ist von der angewandten Belastung und der in die Reaktion eingesetzten Luft-, Ammoniak- und Wassermenge abhängig. ■The ammoxidation of the toluene is preferably carried out between 300 and 500 0 C at 350-420 0, at normal pressure or slightly elevated pressure. A temperature difference is established between the salt or metal bath and the actual reaction zone, which can be influenced by the heat dissipation.The temperature difference depends on the load applied and the amount of air, ammonia and water used in the reaction. ■

Die Reaktion verläuft nach folgender .Gleichung:The reaction proceeds according to the following equation:

O2 + HH3 m O 2 + HH 3 m IJ +3IJ +3

Es zeigte sich jedoch, daß es von Vorteil ist, Ammoniak im über-•schuß zu verwenden, wobei 3 bis 6 Mol Ammoniak pro Mol Toluol über den Katalysator geleitet werden. Mit weniger-als drei Mol Ammoniak werden schlechtere Umsätze und Ausbeuten erhalten, mit mehr als 6 Mol Ammoniak-wird nur noch eine geringe Erhöhung der Umsätze und der Ausbeuten erreicht.It turned out, however, that it is advantageous to have ammonia in excess to be used, 3 to 6 moles of ammonia per mole of toluene being passed over the catalyst. With less than three moles Inferior conversions and yields are obtained with ammonia, with more than 6 mol of ammonia there is only a slight increase in the Sales and yields achieved.

bad 009848/1872 bath 009848/1872

Als.Sauerstoff lieferndes Gas wird Luft verwendet. In Gegenwart der "beschriebenen Katalysatoren fügt man dem Reaktionsgemisch nur so viel Luft zu, daß pro Mol Toluol nur die einfache his •maximal doppelte Menge der theoretisch benötigten Sauerstoffmenge in Form von Luft vorhanden ist,. Bei der Zugabe einer Luftmenge, die ungefähr das 1,25fache der theoretisch erforderlichen Sauerstoffmenge enthält, entstehen bei 4-10 0O bei 78,3 Mol,-% Toluolumsatz 71,5 Μο1.-?δ Benzonitril pro Toluoleinsatz bzw. 91 Mol.-% Benzonitril pro Toluolumsatz, wenn in einer StundeAir is used as the oxygen supplying gas. In the presence of the "described catalysts, only enough air is added to the reaction mixture that per mole of toluene only a single to a maximum of twice the amount of oxygen theoretically required is present in the form of air Contains 25 times the theoretically required amount of oxygen, at 4-10 0 O with 78.3 mol% toluene conversion 71.5 Μο1 .-? Δ benzonitrile per toluene feed or 91 mol% benzonitrile per toluene conversion, if in one hour

.O.O

folgende Gasmengen über 100 cnr. eines Katalysators geleitet werden, der 5 Gew.-% Vanadinpentoxid und 10 Gew.-% Chromoxid auf Aluminiumoxid enthält, das vor der Auftränkung der Metalloxide auf 800 0G vorerhitzt wurde, 2,5 Normalliter Toluoldampf, 10 Formalliter Ammoniakdampf, 10 Hormalliter Wasserdampf sowie 23,5 Normaliiter Luft.the following gas quantities over 100 cnr. a catalyst containing 5 wt .-% vanadium pentoxide and 10 wt .-% chromium oxide on aluminum oxide, which was preheated to 800 0 G before the impregnation of the metal oxides, 2.5 normal liters of toluene vapor, 10 formal liters of ammonia vapor, 10 hormone liters of water vapor and 23.5 normal liters of air.

Es ist möglich, die Belastung pro Volumen Katalysator auf das 15fache zu erhöhen, ohne daß sich die Umsätze und .die Ausbeuten verringern, wenn es gelingt, die Reaktionswärme abzuführen.It is possible to adjust the loading per volume of the catalyst on the Increase 15 times without affecting the conversions and .the yields reduce if it is possible to dissipate the heat of reaction.

Die Zugabe von Wasserdampf zu den die Reaktion eingehenden Gasen ermöglicht es nicht nur, die geschilderten Reaktionsbedingungen zu wählen, der Wasserdampf übt vielmehr auch einen günstigen Einfluß auf den Umsatz von Toluol und die Ausbeute an Benzonitril aus. Es ist zweckmäßig, die Reaktion unter den vorgenannten Bedingungen in Gegenwart einer größeren Menge von Wasserdampf, zum Beispiel 4 bis 50 Mol Wasserdampf pro Mol Toluol, durchzuführen.The addition of water vapor to the incoming reaction Gases not only make it possible to achieve the described reaction conditions to choose, the steam rather has a favorable influence on the conversion of toluene and the yield of benzonitrile. It is appropriate to carry out the reaction under the aforementioned conditions in the presence of a larger amount of water vapor, for example 4 to 50 moles of water vapor per Mole of toluene.

Die anzuwendende Wasserdampfmenge hängt von der Belastung ab. Da die Reaktion nicht immer am gesamten Katalysator stattfindet, bezieht man die Belastung zweckmäßigerweise nicht auf das gesamte Volumen des Katalysators, sondern auf die Querschnittsflache-. des Reaktors. Dabei-ist es zum Beispiel möglich, bei dem erfiiidungseemäßen Verfahren bis zu 70 BToluol pro cm Reaktorquerschnitt in der Stunde (Katalysator : oC-AlgOo =1:2) bei ausreichender Länge der Katalysatorschicht in die Reaktion einzusetzen. · . * ■ ·The amount of water vapor to be used depends on the load. Since the reaction does not always take place over the entire catalyst, the loading is expediently not related to the entire volume of the catalyst, but to the cross-sectional area. of the reactor. In the process according to the invention, it is possible, for example, to use up to 70 B of toluene per cm of reactor cross-section per hour (catalyst: oC-AlgOo = 1: 2) with a sufficient length of the catalyst layer in the reaction. ·. * ■ ·

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Die Umsetzung wird in an sich bekannter Weise durchgeführt. Das umgesetzte Stoffgemisch wird auf ReaktionstempQratur vorgewärmt und darauf durch den Reaktor geleitet. Die Reaktionsgase werden abgekühlt; Benzonitril, nicht umgesetztes Toluol ■und Wasser scheiden sich nach ihrer Kondensation ab. Das nach einer einfachen Destillation erhaltene Benzonitril ist 100%ig rein. Das nichtumgesetzte Toluol wird wieder in die Reaktion eingesetzt. - 'The reaction is carried out in a manner known per se. The converted substance mixture is preheated to the reaction temperature and then passed through the reactor. The reaction gases are cooled; Benzonitrile, unreacted toluene ■ and water separate after their condensation. The benzonitrile obtained after a simple distillation is 100% pure pure. The unreacted toluene is used again in the reaction. - '

Beispiel 1:Example 1:

y-Aluminiumoxid wurde 20 Stunden auf 800 0O erhitzt. Das y-Aluminiumoxid wurde mit Lösungen von Chromoxalat und Vanadyloxalat getränkt. Der Katalysator· wurde bei 120 0O getrocknet und 16 Stunden im Luftstrom auf 380 0O erhitzt, wobei sich die Oxalate zersetzen. Die Lösungen von Ohromoxalat und Vanadyloxalat wurden in einer solchen Menge verwendet, daß 5 Gew.-% Vanadinpentoxid und 5$5 Gew.-% Chromoxid im Katalysatorγ-aluminum oxide was heated to 800 0 O for 20 hours. The γ-aluminum oxide was impregnated with solutions of chromium oxalate and vanadyl oxalate. · The catalyst was dried at 120 0 O and heated for 16 hours in air flow to 380 0 O, wherein the oxalates decompose. The solutions of ohromoxalate and vanadyl oxalate were used in such an amount that 5% by weight of vanadium pentoxide and 5 % by weight of chromium oxide in the catalyst

enthalten waren. Der Katalysator ,besaß eine Oberfläche von 114 m /g (Katalysator 1).were included. The catalyst had a surface area of 114 m / g (Catalyst 1).

100 cm·* des Katalysators mit einem Teilchendurchmesser von 2 bis 3 nim wurden in ein senkrecht stehendes Reaktionsrohr von 25 mm Durchmesser, das sich/in einem elektrisch beheizten Salzbad befand, eingebracht· Innerhalb des Reaktionsrohres befand sich eine Hülse von 11 mm Durchmesser mit Thermoelementen zur Temperaturmessung· Die in die Reaktion eingehenden Stoffe wurden in Dampfform übergeführt, über den Katalysator geleitet, hinter dem Reaktor kondensiert und abgekühlt; die gasförmigen Produkte wurden mit Wasser gewaschen.100 cm * of the catalyst with a particle diameter of 2 to 3 nim were in a vertical reaction tube from 25 mm diameter, which is / in an electrically heated Salt bath located, introduced · Inside the reaction tube was a sleeve 11 mm in diameter with thermocouples for temperature measurement · The substances involved in the reaction were converted into vapor form, passed over the catalyst, condensed and cooled down behind the reactor; the gaseous Products were washed with water.

Innerhalb einer Stunde wurden 2,5 Normalliter Toluoldampf, 10 Normalliter Wasserdampf, 10 Normalliter Ammoniakdampf und 23i5 Normalliter Luft über den beschriebenen Katalysator geleitet. Die Töluqlmenge entsprach einer Belastung von 0,13 Volumen pro Volumen Katalysator,und Stunde (flüssig gemessen) oder 3|5 cm Toluol pro cm Querschnittfläche des Reaktors.Within one hour, 2.5 normal liters of toluene vapor, 10 normal liters of water vapor, 10 normal liters of ammonia vapor and 23.5 normal liters of air passed over the described catalyst. The amount of oil in the oil corresponded to a load of 0.13 volume per volume of catalyst, and hour (measured in liquid form) or 3 ~ 5 cm of toluene per cm of cross-sectional area of the reactor.

009848/1872009848/1872

Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:The following results were obtained:

Temperatur 0OTemperature 0 o 390390 410410 435435 450450 Umsatz von Toluol in Mol-%Conversion of toluene in mol% 66,866.8 74,874.8 73,373.3
72,7 ■

72.7 ■
Ausbeute an Benzonitril pro
Toluoleinsatz in Mol-%
Yield of benzonitrile per
Toluene input in mol%
58,258.2 66,8 ■66.8 ■ 60,560.5 60,060.0
Ausbeute an Benzonitril pro.
Toluolumsatz in Mol-%
Yield of benzonitrile per.
Toluene conversion in mol%
87,087.0 89,489.4 82,582.5 . 83,0*. 83.0 *
Bildung von Gp2 und GO pro
Toluoleinsatz in Mol-%
Formation of Gp2 and GO pro
Toluene input in mol%
8,5 ; 8.5 ; 6,96.9 11,211.2 8,-78, -7

■Ferner wurden gerinne Mengen Benzol und Blausäure gebildet.■ In addition, small amounts of benzene and hydrocyanic acid were formed.

Beispiel 2:Example 2:

An 100 cur eines Katalysators, der wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt wurde/ jedoch 5 G-ew#-% Vanadinpentoxid und 10 Gew.-% Chromoxid enthielt (Katalysator 2), wurden unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen folgende Ergebnisse erhalten:At 100 cur of a catalyst as described in Example 1, was produced / but 5% by weight of vanadium pentoxide and 10% by weight Containing chromium oxide (catalyst 2), the following results were obtained under the conditions described in Example 1:

Temperatur 0OTemperature 0 o 390390 410410 460460 Umsatz von Toluol in Mol-%Conversion of toluene in mol% 78,678.6 78,378.3 76,076.0 Ausbeute an Benzonitril· pro
Toluoleinsatz in Mol-%
Yield of benzonitrile per
Toluene input in mol%
69,569.5 71,571.5 62,862.8
Ausbeute an Benzonitril pro
Toluolumsatz in Mol-*% '
Yield of benzonitrile per
Toluene conversion in mol - *% '
89,589.5 91,091.0 83,083.0
Bildung von CO2 und CO pro
Toluoleinsatz in Mol-%
Formation of CO2 and CO pro
Toluene input in mol%
7,27.2 5,85.8 7,37.3

Ferner wurden geringe Mengen Benzol und Blausäure gebildet.Small amounts of benzene and hydrocyanic acid were also formed.

-Beispiel 3:-Example 3:

IC -Aluminiumoxid wurde 20 Stunden auf. 800 G erhitzt* Das £-aluminiumoxid wurde mit Lösungen von Ghromoxalat und Vanadyloxalat getränkt. Der Katalysator wurde bei 120 0G ge- : trocknet und 16 Stunden im Luftstrom auf 380 0G erhitzt, wobei sich die Oxalate zersetzen· Die Lösungen von Ohroinoxalat und Vanadyloxalat wurden in einer solchen Menge verwendet, daßIC ™ alumina was on for 20 hours. 800 G heated * The £ -aluminium oxide was soaked with solutions of ghromoxalate and vanadyl oxalate. The catalyst was overall at 120 0 G: dried and heated 16 hours in the air stream to 380 0 G, wherein the oxalates decompose · solutions Ohroinoxalat and vanadyl oxalate were used in an amount such that

009848/1872009848/1872

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

-8--8th-

3 Gew.-% Vanadinpentoxyd und 5t5 Gew.-% Chromoxid im Katalysator enthalten waren. Unter den im Beispiel 1 "beschriebenen Bedingungen wurden die aus folgender Tabelle zu ersehenden Ergebnisse erhalten." 3% by weight of vanadium pentoxide and 5t5 % by weight of chromium oxide were contained in the catalyst. The results shown in the following table were obtained under the conditions described in Example 1 "."

Zum Vergleich wurden zwei Katalysatoren gleicher Zusammensetzung hergestellt, bei denen aber das -Aluminiumoxid 20 Stunden auf 600 0O bzw. auf 1100 0O statt auf 800 0O erhitzt worden war. Die an diesen nicht erfindungsgemäßen Katalysatoren erhaltenen Ergebnisse sind ebenfalls in der folgenden Tabelle angegeben:For comparison, two catalysts of the same composition were prepared, but in which the -aluminum oxide had been heated to 600 0 O or to 1100 0 O instead of 800 0 O for 20 hours. The results obtained on these catalysts not according to the invention are also given in the following table:

■ "■."- ■ "■ "■." - ■ " Erfindungs-
gemäßer Kata
lysator
y-Aluminium-
oxid auf
800 0G geglüht
Inventive
according to kata
lyser
y aluminum
oxide on
Annealed 800 0 G
Vergleichspj
γ-Aluminium
3oxid auf
600 0O
geglüht
Comparative pj
γ- aluminum
3 oxide
600 0 O
annealed
?oben
!^Alumi
niumoxid
auf 1100ftj
geglüht
?above
! ^ Alumi
nium oxide
at 1100ftj
annealed
Oberfläche der Katalysa
toren in m<vg
Surface of the cata
goals in m <vg
114114 160160
Umsatz von Toluol in
Mol-%
Ausbeute an Benzonitril
pro Toluoleinsatz in Mol-%
Ausbeute an Benzonitril pro
Toluolumsatz in Mol-%
Bildung von 002 und 00 pro
Toluoleinsatz in Mol-%
Conversion of toluene in
Mol%
Yield of benzonitrile
per toluene input in mol%
Yield of benzonitrile per
Toluene conversion in mol%
Formation of 002 and 00 pro
Toluene input in mol%
66,0
57,1
86,5
8,2
66.0
57.1
86.5
8.2
60,7
49,6'
81*6
10,0
60.7
49.6 '
81 * 6
10.0
55,8
81,4
7,8
55.8
81.4
7.8

Beispiel 4:Example 4:

Über 100 cm^ des Katalysators 1 gemäß Beispiel 1 wurden innerhalb einer Stunde bei 410 0O 2,5 Normalliter Toluoldampf, 10 Hormalliter Wasserdampf, 10 Normalliter Ammoniakdampf und wechselnde Luftmengen unter den in Beis-piel 1 beschriebenen' Bedingungen geleitet.Over 100 cm ^ of the catalyst 1 according to Example 1, 2.5 normal liters of toluene vapor, 10 normal liters of water vapor, 10 normal liters of ammonia vapor and varying amounts of air were passed under the conditions described in Example 1 at 410 0 O within one hour.

SADSAD OR,QINAL OR, Q INAL

0098^8/18720098 ^ 8/1872

-9--9-

Bs wurden folgende Ergebnisse erhalten:The following results were obtained:

Ifornialliter Luft/Std.Ifornall liters of air / hour 1818th ,1,1 23,523.5 2828 ,0, 0 3333 5050 Umsatz von Toluol in Mol-%Conversion of toluene in mol% 6161 ,6, 6 74,874.8 8080 ,0, 0 85,885.8 86,086.0 Ausbeute -an Benzonitril
pro Toluoleinsatz in Mol-%
Yield of benzonitrile
per toluene input in mol%
5353 ,5, 5 66,866.8 6868 ,0, 0 ■70,2■ 70.2 51,451.4
Ausbeute an Benzonitril pro.
Toluolumsatz in Mol-%
Yield of benzonitrile per.
Toluene conversion in mol%
8181 ,5, 5 89,4·89.4 8282 ,8,8th 80,180.1 59,859.8
Bildung von CO2 und 00 pro
Toluoleinsatz in Mol-%
Formation of CO2 and 00 per
Toluene input in mol%
66th 6,96.9 1010 14,514.5 21,421.4

'Ferner wurden geringe Mengen Benzol und Blausäure gebildet.Small amounts of benzene and hydrocyanic acid were also formed.

Beispiel 5:Example 5:

Über 100 cnr des Katalysators 1 gemäß Beispiel 1 -wurden innerhalb einer Stünde bei 410 0O 2,5 Hormalliter Toluoldampf, 10 Normalliter Ammoniakdampf, 23,5 Normalliter Luft und wechselnde 7/asserdampfmengen unter den im Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen geleitet» .Over 100 cnr of the catalyst 1 according to Example 1 were passed within one hour at 410 0 O 2.5 normal liters of toluene vapor, 10 normal liters of ammonia vapor, 23.5 normal liters of air and varying amounts of water vapor under the conditions described in Example 1 ».

Bs wurden folgende Ergebnisse erhalten:The following results were obtained:

ITormalliter Was serdampf/Std ·ITormal liters of water vapor / hour 00 55 ,2, 2 1C1C )) , 20, 20 »5»5 3030th 4040 i5 -i5 - Umsatz von Toluol in Mol-%Conversion of toluene in mol% 82,482.4 7777 ,4, 4 74,74, 88th 7171 ,3, 3 73,373.3 7474 ,3 ', 3 ' Ausbeute an Benzonitril· pro
Toluoleinsatz in Mol-%
Yield of benzonitrile per
Toluene input in mol%
52,352.3 6161 ,8,8th 66,66 88th 6363 ,5, 5 611861 1 8 6161 »8"8th
Ausbeute an Benzonitril pro
Toluolumsatz in MOl-%
Yield of benzonitrile per
Toluene conversion in mol%
63,463.4 7171 ,4, 4 89,89 33 8888 »8"8th 84,384.3 8181 •6• 6
Bildung von OOp und 00 pro
Toluoleinsatz in Mol-%
Formation of OOp and 00 pro
Toluene input in mol%
19,219.2 1010 6,6, 66th 6,66.6 99

Ferner v/urden· geringe Mengen Benzol und Blausäure gebildet«In addition, small amounts of benzene and hydrogen cyanide were formed "

Beispiel 6sExample 6s

In die Eeaktlonsrohre eines Salzbadereaktors wurden 3 Liter JCatalysator 1 gemäß Beispiel 1 im Gemisch mit 6 Liter /-Aluminium-Oxid eingefüllt. Der Geaaratquerschnitt der Reaktionsrohre3 liters were placed in the reaction tubes of a salt bath reactor JCatalyst 1 according to Example 1 in a mixture with 6 liters / aluminum oxide filled. The apparatus cross-section of the reaction tubes

00£|848/1872 bad OBiGmAi £ 00 | 848/1872 bad OBiGmAi

p.p.

"betrug 38 cm · Der Katalysator bestand aus Kugeln mit einem Durchmesser von 5 im,"was 38 cm. The catalyst consisted of spheres with a Diameter of 5 in,

• Bei 420 0O wurden in einer Stunde 17 Mol Toluol über den• At 420 0 O 17 mol of toluene were in one hour over the

•a ρ• a ρ

Katalysator geleitet, was 48 em J Toluol pro cm Querschnittsfläche des Reaktors entspricht. Pro Mol Toluol wurden 4 Mol Ammoniak, 18 Mol Wasser und 2,3 Mol Sauerstoff in Form von Luft über den Katalysator geleitet. Bei einem Umsatz von 63 Mol-% Toluol wurde eine Ausbeute von 55 Mol-% Benzonitril pro eingesetztem Toluol, entsprechend einer Ausbeute pro Toluol Umsatz von 87 Mol-% erhalten»Catalyst passed, which corresponds to 48 em J toluene per cm cross-sectional area of the reactor. Per mole of toluene, 4 moles of ammonia, 18 moles of water and 2.3 moles of oxygen were passed over the catalyst in the form of air. With a conversion of 63 mol% toluene, a yield of 55 mol% benzonitrile per toluene used, corresponding to a yield per toluene conversion of 87 mol% was obtained »

BADBATH

009848/1872009848/1872

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herateilung von Benzonitril aus Toluol durch katalytische Oxydation mit Sauerstoff. in iform von Luft in * ■ Gegenwart von Ammoniak bei 300 bis 500 0C in. der Gasphase1. Process for the preparation of benzonitrile from toluene by catalytic oxidation with oxygen. in iform of air in * ■ the presence of ammonia at 300 to 500 0 C in. the gaseous phase - unter Anwendung eines 3 bis 10 Gew.-% Vanadinpentoxid und jDxide der Elemente der VI «bis YIII. Nebengruppe des Perioden systems enthaltenden.Aluminiumoxids, das vor ,der Auftragung der Metalloxide bei 650 bis 900 0O geglüht worden war, dadurch gekennzeichnet, daß das Toluol mit der einfachen bis maximal doppelten Menge der theoretisch benötigten Sauerstoff menge in Form von Luft und einer vorzugsweise im Überschuß angewendeten Menge Ammoniak in Gegenwart von Wasserdampf über "den Katalysator geleitet wird.- Using a 3 to 10 wt .-% vanadium pentoxide and jDxide of the elements of VI «to YIII. Subgroup of the periodic system containing.Aluminium oxide, which had been annealed before the application of the metal oxides at 650 to 900 0 O, characterized in that the toluene with a single to a maximum of twice the amount of theoretically required oxygen amount in the form of air and preferably The amount of ammonia used in excess is passed over the catalyst in the presence of steam. 2. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß, die · Ammoniakmenge 3 bis 6 Mol pro Mol Toluol beträgt.2. The method according to claim I 1, characterized in that the · amount of ammonia is 3 to 6 moles per mole of toluene. 00984t/107200984t / 1072
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