DE1642907A1 - Process for the preparation of vanadium-containing catalysts - Google Patents

Process for the preparation of vanadium-containing catalysts

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DE1642907A1
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Alberto Sonz
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/31Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation of cyclic compounds with ring-splitting
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Description

Verfahren zur Herstellung von vanadiumhaltigen Katalysatoren.Process for the preparation of vanadium-containing catalysts.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vanadiumhaltigen Katalysatoren für die Dampfphasenoxydation von aromatischen Kohlenwasserstoffen sowie die nach diesem Verfahren erhaltenen Katalysatoren.The invention relates to a method for the production of vanadium-containing Catalysts for the vapor phase oxidation of aromatic hydrocarbons and the catalysts obtained by this process.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von vanadiumoxydhaltigen Katalysatoren zur iampfphasenoxydation von Naphthalin zu Phthalsäureanhydrid sowie die nach diesem Verfahren erhaltenen Katalysatoren.In particular, the invention relates to a method of manufacture of catalysts containing vanadium oxide for the vapor phase oxidation of naphthalene Phthalic anhydride and the catalysts obtained by this process.

Es wurden bereits umfangreiche, sich über einige Jahrzehnte erstreckende Untersuchungen Uber Katalysatoren zur Dampfphasenoxydation von Naphthalin zu Phthalsäureanhydrid vorgenommen, und es wurden bereits zahlreiche Patente auf die Verfahren zu deren Herstellung erteilt.They have already been extensive, stretching over a few decades Investigations on Catalysts for the vapor phase oxidation of naphthalene to phthalic anhydride, and numerous patents have been issued on it the procedures for their production are granted.

Im allgemeinen ist nach dem Stand der Technik bei Festbettreaktoren die AuSbringung von katalytisch wirksamen Verbindungen, auf natUrliche oder synthetische inerte Träger, wie Tonerde, Silikagel, Carborundum, Bimsstein usw. vorgesehen. Die Oxydation erfolgt im allgemeinen auf der Oberfläche des Trägers.In general, according to the prior art, fixed bed reactors the application of catalytically active compounds, natural or synthetic inert carriers such as clay, silica gel, carborundum, pumice stone, etc. are provided. the Oxidation generally occurs on the surface of the support.

Bei Fließbettreaktoren ist das Mischen oder die Mischfällung der katalytisch wirksamen Substanzen mit wässrigen Gelen von Kieselsäure oder Tonerde und die Trocknung und Kalzinierung der verschieden behandelten Gemische bekannt. Die Oxydation erfolgt hauptsächlich in den Poren der Katalysatorpillen.In fluidized bed reactors, the mixing or mixed precipitation is catalytic effective substances with aqueous gels of silica or clay and drying and calcination of the variously treated mixtures are known. The oxidation takes place mainly in the pores of the catalyst pills.

Neuerdings wurde ein weiterer Weg zur Herstellung von Fließbettkatalysatoren beschritten, namlich die Imprägnierung des porösen Trägers mit der- geschmolzenen Masse der aktiven substanzen bei 350 bis 4000C, Diese Arbeitsweise ist in der britischen Patentschrift 906 311 und in der deutschen Patentschrift 1 148 225 beschrieben.Recently there has been another way of making fluid bed catalysts trodden, namely the impregnation of the porous carrier with the molten one Mass of active substances at 350 to 4000C, this method of operation is in the British Patent specification 906 311 and in German patent specification 1,148,225.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Vanadiumkatalysatoren für die Dampfphasenoxydation von aromatischen Kohlenwasserstoffen, insbesondere von Naphthalin zu Phthalsäureanhydrid sowie die nach diesem Verfahren erhaltenen Katalysatoren.The present invention relates to a method for producing Vanadium catalysts for the vapor phase oxidation of aromatic hydrocarbons, in particular from naphthalene to phthalic anhydride as well as those according to this process obtained catalysts.

Unter Naphthalin versteht man sowohl das chemisch reine Produkt als auch technisches Naphthalin, das Thionaphthen, Methylnaphthalin und allgemein die Homologen des Naphthalins, Indans usw. in wechselnden Anteilen enthält.Naphthalene is understood to mean both the chemically pure product and also technical naphthalene, thionaphthene, methylnaphthalene and generally the Contains homologues of naphthalene, indane, etc. in varying proportions.

Die Herstellung der Katalysatoren, die ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, erfolgt dadunahtdaß poröse Träger, die je nach den speziellen Bedingungen des Oxydationsprozesses ausgewählt sind, bei Raumtemperatur in geeignet berechneten Verhältnissen, mit Lösungen, die eine geeignete Konzentration an aktiven oder aktivierbaren Substanzen haben, imprägniert werden, worauf die erhaltene Masse getrocknet und kalziniert wird, wodurch die aktiven Komponenten auf den inneren Oberflächen der Poren haften, ohne die äußeren Öffnungen zu verschließen.The preparation of the catalysts which are an object of the present invention Invention is carried out because porous supports, depending on the specific conditions of the oxidation process are selected at room temperature in appropriately calculated Ratios, with solutions containing an appropriate concentration of active or activatable Substances have to be impregnated, whereupon the obtained mass is dried and is calcined, whereby the active components on the inner surfaces of the Pores adhere without closing the outer openings.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren für die Dampfphasenoxydation von Naphthalin auf der Basis von vanadiumhaltigen aktiven Substanzen ; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß eine wässrige Lösung, die V204, SO3 und K20 in Molverhältnissen zwischen 1 : 6 s 2 und 1 s 10 : 6, vorsugsweise von 1 s 8 t 4 enthält, an einem natürlichen oder künstlichen porösen Träger bei 100 bis 900C absorbiert wird, worauf der imprägnierte Träger in einem Luftstrom kalziniert wird.In particular, the invention relates to a method of manufacture of catalysts for the vapor phase oxidation of naphthalene on the basis of vanadium-containing active substances; the procedure is through characterized in that an aqueous solution containing V204, SO3 and K20 in molar ratios contains between 1: 6 s 2 and 1 s 10: 6, preferably from 1 s 8 t 4, on one natural or artificial porous support is absorbed at 100 to 900C, whereupon the impregnated carrier is calcined in a stream of air.

Als aktuve Substanzen gemäß der Erfindung kann man handelsübliche Substanzen in jedem Wertigkeitszustand verwenden, auch in Kombination mit anderen Elementen und Gruppen von Elementen, die bei der Kalzinierungstemperatur flttchtig sind, vorausgesetzt, daß sie die Gemische mit der vorstehend angegebenen Zusammensetzung liefern.Commercially available substances can be used as active substances according to the invention Use substances in any valency state, also in combination with others Elements and groups of elements that are volatile at the calcination temperature are provided that they are the mixtures having the composition given above deliver.

Um erfindungsgemäß die besten Ergebnisse zu erhalten, verwendet man vorzugsweise eine wässrige Lösung, die aus Kaliumvanadyldisulfat und Kaliumbisulfat (VOS04. K2SO4 + 2 EHS04) besteht, wobei die Wertigkeit des Vanadium auf 4 reduziert ist; die Lösung kann gegebenenfalls Aktivatoren oder Stabilisatoren enthalten.In order to obtain the best results in accordance with the invention, one uses preferably an aqueous solution consisting of potassium vanadyl disulfate and potassium bisulfate (VOS04. K2SO4 + 2 EHS04), whereby the valence of the vanadium is reduced to 4 is; the solution can optionally contain activators or stabilizers.

Verbindungen mit den anderen bekannten Wertigkeiten 2, 3, 5 und 7 wurden ebenfalls untersuoht, und es wurde gefunden, daß sie ebenfalls verwendet werden können; doch ist die Verwendung dieser Verbindungen infolge ihrer geringeren Löslichkeit und Stabilität und infolge ihrer schwierigeren Herstellung und der höheren Kosten weniger vorteilhaftO Als Träger können erfindungsgemäß Silikagel, Tonerde und andere natürliche oder künstlich hergestellte Substanzen verwendet werden, die bei der Reaktionstemperatur stabil sind und eine geeignete mechanische Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Porosität, spezifische Oberfläche, Porendurchmesser und scheinbares Volumen besitzen.Connections with the other known valencies 2, 3, 5 and 7 were also examined, and it was found that they too can be used; but the use of these compounds is due to them lower solubility and stability and as a result of their more difficult production and the higher cost less advantageous O According to the invention, silica gel, Clay and other natural or man-made substances are used, which are stable at the reaction temperature and have suitable mechanical strength, Thermal conductivity, porosity, specific surface area, pore diameter and apparent Own volume.

Diese Eigenschaften sind nicht kritisch; um jedoch die besten Ergebnisse zu erhalten, verwendet man bevorzugt handelsübliche Silikagele mit folgenden Eigenschaften: Spezifische Oberfläche 250-800 m2/g.These properties are not critical; however, to get the best results commercial silica gels with the following properties are preferred: Specific surface area 250-800 m2 / g.

Porosität 0,3-1,7 ml/g Porendurchmesser 20-200 i Scheinbare Dichte (Schüttdichte) 0,4-0,8 g/ml Korngrößeverteilung die zweckmäßigste für den Reaktor, in dem der Katalysator verwendet werden soll, z.B. für ein Festbett 2-5 mm; für ein Fließbett P,075-0,300 mm.Porosity 0.3-1.7 ml / g pore diameter 20-200 i Apparent density (Bulk density) 0.4-0.8 g / ml grain size distribution the most suitable for the reactor, in which the catalyst is to be used, e.g. for a fixed bed 2-5 mm; for a fluidized bed P, 075-0,300 mm.

Es können die beiden nachstehend angegebenen Imprägnierverfahren angewendet werden: a) Der poröee Träger wird in einen Überschuß der Lösung der aktiven Substanzen eingetaucht (die in den Poren enthaltene Luft entweicht schnell), und die auf der Außenfläche der Körner haftende sowie die in den Makroporen des Trägers enthaltene Lösung wird durch Zentrifugieren in einem Flüssigkeitsextraktor entfernt, der eine entsprechende Zentrifugalkraft liefert (ungefähr 200 bis 2000 g (Einheit der Erdbeschleunigung)) um die überschüssige Lösung zu entfernen, d.h, den Teil der Lösung, der nicht an der Außenfläche der Körner haftet oder in den Makro poren des Trägers enthalten ist.The two impregnation methods given below can be used be: a) The porous support is in an excess of the solution of the active substances submerged (the air contained in the pores escapes quickly), and those on the Outer surface of the grains adhering as well as that contained in the macropores of the carrier Solution is removed by centrifugation in a liquid extractor that has a provides corresponding centrifugal force (approx. 200 to 2000 g (unit of gravitational acceleration)) to remove the excess solution, i.e. the part of the solution that does not adhere to adheres to the outer surface of the grains or contained in the macro-pores of the carrier is.

Die so entfernte Lösung kann zur nachfolgenden Imprägnierung zurückgeleitet werden. b) Die Lösung wird auf den Träger aufgesprüht oder aufgetropft, der in Drehtrommeln, V-Misohern in Fließbettreaktoren oder in anderen geeigneten Vorrichtungen in Bewegung gehalten wird. Das Volumen der Imprägnierlösung muß niedriger sein als das Porenvolumen des Tr rs. The solution removed in this way can be returned to the subsequent impregnation will. b) The solution is sprayed or dripped onto the carrier, which is in rotating drums, V-misoing in fluidized bed reactors or other suitable devices in motion is held. The volume of the impregnation solution must be less than the pore volume of the door rs.

Das Trocknen und das endgültige Kalzinieren sind nicht besonders kritisch und können in der gleichen Imprägniervorrichtung durchgeführt werden, wenn diese in geeigneter Weise konstruiert ist.The drying and final calcining are not particularly critical and can be carried out in the same impregnation device if this is appropriately constructed.

Die Porosität aller Trägerarten muß so gewählt sein, daß die mit den Salzen imprägnierte Oberfläche je Volumeinheit Katalysator ein Maximum erreicht, dem nach praktischen Versuchen ein Maximum an Katalysatoraktivität und Selektivität entspricht.The porosity of all types of carrier must be chosen so that with the Salt-impregnated surface reaches a maximum per unit volume of catalyst, that according to practical tests a maximum of catalyst activity and selectivity is equivalent to.

Die Konzentration bzw. die Dichte der Lösung kann 160 g aktive Salze je 100 g Wasser (100 g Salze je 100 ml Lösung) erreichen, und diese hohen Löslichkeits- bzw. Dicheewerte sind besondere Kennzeichen der vorliegenden Erfindung und gestatten eine ganze Reihe von unterschiedlichen Ansendungen.The concentration or density of the solution can be 160 g of active salts per 100 g of water (100 g of salts per 100 ml of solution), and this high solubility or density values are special characteristics of the present invention and permit quite a number of different endings.

Es ist auf diese Weise möglich, die Konzentration der Lösung oder der bereits im Träger enthaltenen Feuchtigkeit so zu variieren, daß jedes Korn, auch bei hohen Konzentrationen an aktiven Salzen, bezogen auf den Träger, vollkommen gleichmäßig imprägniert ist; andererseits kann man auch Trägerkörner erhalten, die nur teilweise oder in geringem Maße imprägniert sind, falls dies gewünscht wird.It is possible in this way to change the concentration of the solution or to vary the moisture already contained in the carrier so that each grain, even with high concentrations of active salts, based on the carrier, perfectly is evenly impregnated; on the other hand, you can also get carrier grains that are only partially or slightly impregnated, if so desired.

Auf diese Weise ist es möglich, daß der Träger in den Poren, die zum größten Teil noch von außen zugänglich sind, eine solche katalytische oder adsorptive Aktivität entfaltet, daß die Bildungsgeschwindigkeit des Phthalsäureanhydrids modifiziert oder die Verhältnisse zwischen den verschiedenen Reaktionsprodukten variiert werden wobei auch eine höhere Beständigkeit gegenüber den in Naphthalin mit technischer Reinheit enthaltenen Giften erzielt wird.In this way it is possible that the carrier in the pores leading to the for the most part are still accessible from the outside, such a catalytic or adsorptive Activity develops that modifies the rate of formation of phthalic anhydride or the ratios between the various reaction products can be varied being also higher resistance to those in naphthalene with technical Purity contained poisons is achieved.

Es ist bekannt, daß die Bildung größerer Mengen von Naphthochinonen zu schwerwiegenden technischen Nachteilen führt. Es wird die Abscheidung von Teerpechen in den Rohren und Wärmeaustauschern begünstigt, und bei längeren Reinigungsbehandlungen geht ein Teil des gebildeten rohen Phthalsäureanhydrids verloren.It is known that the formation of larger amounts of naphthoquinones leads to serious technical disadvantages. It becomes the deposition of tar pitch in the pipes and heat exchangers, and during longer cleaning treatments some of the crude phthalic anhydride formed is lost.

Es, ist weiterhin bekannt, daß die im technischen Naphthalin enthaltenen schwefelhaltigen Verunreinigungen katalytisch zu S Schwefelsäureanhydrid oxydiert werden und die Neigung haben, die scheinbare Dichte des Katalysators zu erhöhen. Hierdurch werden die aktiven Salze teilweise freigelegt und es erfolgt eine Agglomeration der einzelnen Pillen, wodurch sich die aktive Oberfläche erniedrigt und die Verwirbelung beeinträchtigt wird.It is also known that those contained in technical naphthalene sulfur-containing impurities are catalytically oxidized to S sulfuric anhydride and tend to increase the apparent density of the catalyst. As a result, the active salts are partially exposed and agglomeration takes place of the individual pills, thereby increasing the active surface humiliated and the turbulence is impaired.

Im Vergleich zu den bekannten Verfahren hat das Verfahren gemäß der Erfindung folgende Vorteile: a) Es liefert Katalysatoren, die, falls gewünscht, bei gleicher Konzentration an aktiven Verbindungen eine höhere spezifische Oberfläche und eine höhere Porosität und damit eine höhere katalytische Aktivität und Selektivität haben. Durch die höhere Aktivität kann vorteilhafterweise bei Temperaturen mit optimaler Ausbeute gearbeitet werden, die wesentlich niedriger sind als die gewöhnlich angewendeten. Aufgrund der höheren Selektivität bilden sich Naphthochinone nur in einem geringen Umfang oder überhaupt nicht, b) Bei gleicher Aktivität ist die Konzentration an teuren aktiven Verbindungen geringer. c) Das Herstellungsverfahren enthält keine kritischen Bedingungen und kann schnell und wirtschaftlich in einfachen Vorrichtungen mit praktisch <iuantitativen Ausbeuten durchgeführt werden. d) Das Verfähren ermöglicht es, die Katalysatorqualität leicht zu variieren, um den Katalysator besser dem gewünschten Zweck anzupassen. e) Es werden Katalysatoren erhalten, die beständiger gegenüber Vergiftung, Abrieb und Druck sind.In comparison to the known methods, the method according to FIG The invention has the following advantages: a) It provides catalysts which, if desired, with the same concentration of active compounds a higher specific surface area and a higher porosity and thus a higher catalytic activity and selectivity to have. Due to the higher activity can advantageously at temperatures with optimal Yield are worked, which are much lower than those usually used. Due to the higher selectivity, naphthoquinones are only formed to a small extent Extent or not at all, b) With the same activity, the concentration is on expensive active connections lower. c) The manufacturing process does not contain any critical conditions and can be done quickly and economically in simple devices be carried out with practically <iuantitative yields. d) The process makes it possible to vary the quality of the catalyst slightly Better adapt the catalyst to the desired purpose. e) There are catalysts that are more resistant to poisoning, abrasion and pressure.

Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne jedoch den Schutzumfang zu beschränken0 Beispiel 1 a) Herstellung der Lösung 698 g einer 13,21%igen wässrigen H2SO4-Lösung 218,4 g K2S (99,95 %) 57,2 g T205 (99,65 %) werden in der angegebenen Reihenfolge in einen 1000 ml-Kolben eingefüllt. Die Innentemperatur des Gemisches wird unter Rühren auf 600C eingestellt,und durch ein geeignetes Einleitungsrohr wird SO2 bis zur Sättigung absorbiert, wobei mindestens 20 g benötigt werden.The following examples illustrate the invention, but without the To limit the scope of protection Example 1 a) Preparation of the 698 g solution of a 13.21% strength aqueous H2SO4 solution 218.4 g K2S (99.95%) 57.2 g T205 (99.65%) are contained in the in the order given in a 1000 ml flask. The internal temperature the mixture is adjusted to 60 ° C. with stirring, and through a suitable inlet pipe SO2 is absorbed to saturation, which requires at least 20 g.

Die zuerst gelb-orange Suspension wird beim Fortschreiten der leicht exothermen Reduktion des Vanadiums leichtflüssiger, dann grün und schließlich klar mit einem leuchtend blauen Farbton. The first yellow-orange suspension becomes light as the progression is made exothermic reduction of the vanadium more fluid, then green and finally clear with a bright blue hue.

Man erhält eine Lösung mit einer Dichte von 1,35 g/ml, die jahrelang stabil ist und die 375 g Salze (berechnet bei 4000C) enthält. Diese Konzentration (d.h. 60,3 g Salze je 100 g Wasser) ist für viele Verwendungszwecke bereits ausreichend. Benötigt man eine höhere Konzentration (100 g Salze je 100 g Wasser), so dampft man die Lösung mit Hilfe eines außen angebrachten Bades von 60 - 6500) unter einem Restvakuum von 60 mm Hg bei 500C ein. Eine Konzentration von 160 bis 170 g Salzen je 100 g Wasser bei 600C sollte nicht überschritten werden, um ein Auskristallisieren von KHSO 4 zu vermeiden. A solution with a density of 1.35 g / ml is obtained that lasts for years is stable and contains 375 g of salts (calculated at 4000C). This concentration (i.e. 60.3 g of salts per 100 g of water) is already sufficient for many purposes. If you need a higher concentration (100 g of salts per 100 g of water), steam is used the solution with the help of an externally attached bath of 60 - 6500) under one Residual vacuum of 60 mm Hg at 500C. A concentration of 160 to 170 g of salts per 100 g of water at 600C should not be exceeded in order to crystallize out from KHSO 4.

Die hochkonzentrierten Lösungen müssen sofort noch warm (vorzugsweise bei 50 - 600C) verwendet werden; kristallisieren sie, so müssen sie verdünnt und in geeigneter Weise wieder konzentriert werden b) ImPrägnierung 663 g (490 ml) der vorstehend angegebenen verdünnten Lösung, die 250 g Salze enthält, werden bis auf 500 g = 330 ml konzentriert. Die Lösung wird dann in einem Zeitraum von 30 Minuten mit einer Geschwindigkeit, die niedriger liegt als die kritische, bei 20 - 30°C in eine Drehtrommel auf 760 g Silikagel, getropft, das bei 1500C getrocknet wurde und folgende Eigenschaften hat: Spezifische Oberfläche 340 m2/g Porosität 1,16 ml/g Porendurchmesser 140 Å Scheinbare Dichte (Schüttdichte) 0,43 # Korngrößeverteilung 0,075-0,300 mm Die Lösung wird sofort adsorbiert, und die hellblau gefärbte Masse bleibt immer trocken und freifließend. The highly concentrated solutions must immediately be warm (preferably at 50 - 600C) can be used; if they crystallize, they must be diluted and be concentrated again in a suitable manner b) impregnation 663 g (490 ml) of the The above-mentioned dilute solution containing 250 g of salts are up to 500 g = 330 ml concentrated. The solution is then used over a period of 30 minutes at a speed lower than the critical one, at 20 - 30 ° C in a rotating drum on 760 g of silica gel, which was dried at 1500C and has the following properties: Specific surface 340 m2 / g Porosity 1.16 ml / g pore diameter 140 Å Apparent density (bulk density) 0.43 # Grain size distribution 0.075-0.300 mm The solution is adsorbed immediately, and the light blue colored mass always remains dry and free-flowing.

Die katalytische Masse wird in einem Ofen vier Stunden bei 150°C eingetrocknet. Man erhält 1030 g eines violetten Katalysators. Durch vierstündiges Calcinieren in einem Luftstrom bei 3800C erhält man 1000 g eines goldgelben Katalysatora. Die Oxydation des Vanadiums findet bei etwa 2800C statt.The catalytic mass is dried in an oven at 150 ° C. for four hours. 1030 g of a violet catalyst are obtained. By calcining for four hours 1000 g of a golden yellow catalyst are obtained in a stream of air at 3800.degree. the Oxidation of the vanadium takes place at around 2800C.

Der Katalysator ist ungleichmäßig und enthält etwa 60 % nichtimprägnierter Körner. Er enthält keine Salze, die durch Absieben entfernt werden können oder Salze, die an den Außenflächen der Silikagelkörner haften. Die spezifische Oberfläche beträgt 200 m2/g.The catalyst is uneven and contains about 60% unimpregnated Grains. It does not contain salts that can be removed by sieving or salts that which adhere to the outer surfaces of the silica gel grains. The specific surface is 200 m2 / g.

Der nach Beispiel 1 erhaltene Katalysator wird in einen Flleßbettreaktor eingefüllt und 10 Stunden in einem Luftstrom bei 3800C aktiviert.The catalyst obtained according to Example 1 is placed in a fluidized bed reactor filled and activated in a stream of air at 3800C for 10 hours.

Technisches Naphthalin (Reinheit 98 %; 1,3 % Thionaphten; 0,7 g α-#-Methylnaphtahlin, Indan uswO) wird mit heißer Luft verdampft und dann unter folgenden technischen Katalysebedingungen durch den Katalysator geleitet: Raumgeschwindigkeit: 0,04 - 0,05 kg Naphthalin/kg Katalysator/Stunde Gewichtsverhältnis Luft/Naphthalin: 11,4 Kontaktdauer: 4 - 6 Sekunden Aus den austretenden Gasen können nach einer Behandlungsdauer von 30 Stunden über dem Katalysator die einzelnen Reaktionsprodukte kondensiert und bestimmt werden. Die molaren Ausbeuten für verschiedene Katalysatortemperaturen und berechnet auf das eingesetzte technische Naphthalin (als reines Naphthalin angenommen) sind in Figur 1 angegeben.Technical naphthalene (purity 98%; 1.3% thionaphthene; 0.7 g α - # - methylnaphtahline, Indan etc.) is evaporated with hot air and then under the following technical Catalytic conditions passed through the catalyst: Space velocity: 0.04 - 0.05 kg naphthalene / kg catalyst / hour weight ratio air / naphthalene: 11.4 Contact time: 4 - 6 seconds After a period of treatment, the escaping gases can be released The individual reaction products are condensed over the catalyst for 30 hours and be determined. The molar yields for different catalyst temperatures and calculated on the technical naphthalene used (assumed as pure naphthalene) are indicated in FIG.

Die optimale Ausbeute wird bei 3650C erzielt und entspricht folgenden Werten: Phthalsäureanhydrid 88,4 Mol.- (102,5 Gew.-%) Maleinsäureanhydrid 4,4 Mol.-% Naphthochinone 1,6 Mol.-% Beispiel 2 300 g Silikagel mit den Eigenschaften von Beispiel 1 b werden bei Raumtemperatur in 750 ml = 1130 g einer konzentrierten Lösung eingetaucht, die 565 g der nach Beispiel 1 a hergestellten aktiven Salze enthält0 Die in den Poren enthaltende Luft entweicht sofort. Nach dem Stehen über einen Zeitraum von 30 Minuten wird die Masse 5 Minuten bei 250 g (gemeint ist nicht Gramm", sondern die Einheit der Erdbeschleunigung) zentrifugiert0 800 g des imprägnierten hellgelben Silikagels ergeben nach dem Trocknen bei 150°C 570 g eines violett gefärbten Produkts. Die Masse wird mit 460 g nichtimprägniertem Silikagel vermischt und bei 3800C kalziniert.The optimum yield is achieved at 3650C and corresponds to the following Values: phthalic anhydride 88.4 mol. (102.5 wt.%) Maleic anhydride 4.4 mol.% Naphthoquinones 1.6 mol% Example 2 300 g silica gel with the properties of Example 1b are concentrated in 750 ml = 1130 g of a Immersed solution containing 565 g of the active salts prepared according to Example 1 a contains0 The air contained in the pores escapes immediately. After standing over For a period of 30 minutes, the mass is 5 minutes at 250 g (is not meant Gram ", but the unit of gravitational acceleration) centrifuged0 800 g of the impregnated After drying at 150 ° C., pale yellow silica gel yields 570 g of a purple-colored one Product. The mass is mixed with 460 g of non-impregnated silica gel and at Calcined 3800C.

Man erhält 1000 g Katalysator mit dem Aussehen des Katalysators von Beispiel 1. Die spezifische Oberfläche beträgt 850 m2/g.1000 g of catalyst with the appearance of the catalyst are obtained Example 1. The specific surface area is 850 m2 / g.

Bei Verwendung dieser Masse als Katalysator unter den in Beispiel 1 b angegebenen Bedingungen-erhält man die gleichen Ausbeuten, jedoch bei einem Temperaturoptimum von 3550C.When using this mass as a catalyst under the example 1 b specified conditions-one obtains the same yields, but with one Temperature optimum of 3550C.

Beispiel 2 663 g = 490 ml der nach Beispiel 1 a hergestellten Lösung, die 250 g Salze enthält, werden mit Wasser auf 833 g = 660 ml verdünnt. Example 2 663 g = 490 ml of the solution prepared according to Example 1 a, which contains 250 g of salts are diluted with water to 833 g = 660 ml.

Die Lösung wird dann wie in Beispiel 1b tropfenweise zu 760 g Silikagel zugegeben, das bei 1500C getrocknet wurde und das die folgenden Eigenschaften besitzt: Spezifische Oberfläche 405 m2/g Porosität 0,9 ml/g Porendurchmesser 89 i Scheinbare Dichte (Schüttdichte) 0,36 g/ml Korngrößeverteilung 0,75-0,300 mm Dann arbeitet man nach der Arbeitsweise von Beispiel 1b weiter.The solution is then added dropwise to 760 g of silica gel as in Example 1b added, which has been dried at 1500C and which has the following properties: Specific surface area 405 m2 / g porosity 0.9 ml / g pore diameter 89 i apparent Density (bulk density) 0.36 g / ml Grain size distribution 0.75-0.300 mm Then work the procedure of Example 1b is continued.

Es werden 1000 g eines gleichmäßig hell goldgelb gefärbten körnigen Katalysators, dessen Körner gleichmäßig imprägniert sind, erhalten. In einem Katalyseversuch über etwas mehr als 200 Stunden nach den Bedingungen von Beispiel 1b erhielt man mit dem Katalysator die konstanten Ausbeuten von Figur 2.There are 1000 g of a uniformly light golden yellow colored granular Catalyst, the grains of which are uniformly impregnated, obtained. In a catalysis experiment over a little more than 200 hours under the conditions of Example 1b was obtained with the catalyst the constant yields of FIG. 2.

Optimale Ausbeuten erhält man bei 322 0C; sie betragen für: Phthalsäureanhydrid = 88,0 Mol.-% (101,6 Gew.-%) Maleinsäureanhydrid = 5,2 Mol.-% Naphthochinone = 0,1 Mol.-Die Naphthochinone werden bei Temperaturen von mehr als 3250C entfernt und geben farblose Kondensate.Optimal yields are obtained at 322 ° C .; they are for: phthalic anhydride = 88.0 mol% (101.6 wt%) maleic anhydride = 5.2 mol% naphthoquinones = 0.1 Mol.-The naphthoquinones are removed at temperatures above 3250C and give colorless condensates.

Beispiel 4 810 g = 534 ml einer wie in Beispiel la hergestellten konzentrierten Lösung, die 405 g aktive Salze enthält, wird wie nach Beispiel 1b tropfenweise zu 603 g Silikagel gegeben, das bei 1500C getrocknet wurde und die Eigenschaften des Silikagels nach Beispiel 3 hatte. Dann schließt sich die Arbeitsweise nach Beispiel 1b an. Man erhält 1000 g eines gleichmäßigen dunkel goldgelben Katalysators aus Körnern, die alle gleichmäßig imprägniert sind. Example 4 810 g = 534 ml of a prepared as in Example la concentrated solution containing 405 g of active salts is as in Example 1b added dropwise to 603 g of silica gel which was dried at 1500C and the Properties of the silica gel according to Example 3 had. Then the way of working closes according to example 1b. 1000 g of a uniform, dark golden yellow catalyst are obtained made of grains that are all evenly impregnated.

Bei der Katalyse erhält man unter den Bedingungen von Beispiel 1b optimale Ausbeuten bei 3300C; sie betragen für: Phthalsäureanhydrid 87,8 Mol.-% (101,6 Gew.-%) Maleinsäureanhydrid 3,7 Mol.-% Naphthochinone 0,01 Mol.-°% - Patentansprüche -In the case of catalysis, under the conditions of Example 1b optimal yields at 3300C; for: phthalic anhydride they are 87.8 mol% (101.6% by weight) maleic anhydride 3.7 mol% naphthoquinones 0.01 mol% - claims -

Claims (10)

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren auf der Basis von vanadiumhaltigen aktiven Substanzen zur Oxydation von aromatischen Kohlenwasserstoffen, inabesondere von Naphthalin zu Phthalsäureanhydrid, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wässrige Lösung, die V204, SO3 und K20 in Molverhältnissen zwischen 1 s 6 s 2 und 1 : 10 : 6 enthält, an einem natürlichen oder künstlichen porösen Träger adsorbiert und den imprägnierten ! Präger dann in einem Luftstrom kalziniert. Claims 1. Process for the production of catalysts based on active substances containing vanadium for the oxidation of aromatic substances Hydrocarbons, especially from naphthalene to phthalic anhydride, thereby characterized in that one is an aqueous solution containing V204, SO3 and K20 in molar ratios contains between 1 s 6 s 2 and 1: 10: 6, on a natural or artificial porous carrier adsorbed and the impregnated! Embossers then in a stream of air calcined. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Imprägnierung bei Temperaturen von etwa 10- 90°C durchführt.2. The method according to claim 1, characterized in that the Impregnation is carried out at temperatures of about 10-90 ° C. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Molverhältnis zwischen V204, SO3, K20 auf den Wert 1 : 8 s 4 einstellt, 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that one adjusts the molar ratio between V204, SO3, K20 to the value 1: 8 s 4, 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als porösen Träger Silikagel verwendet.4. Procedure according to claims 1 to 3, characterized in that the porous carrier is silica gel used. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Silikagel mit folgenden technischen Eigenschaften verwendets Spezifische Oberfläche 250-800 m2/g Porosität 0,3-1,7 ml/g Porendurchmesser 20-800 Å Scheinbare Dichte (Sohüttdichte) 0,4-0,8 # Korngrößeverteilung 0,075-5 mm 5. The method according to claim 4, characterized in that silica gel with the following technical properties used Specific surface 250-800 m2 / g porosity 0.3-1.7 ml / g pore diameter 20-800 Å Apparent density (sole density) 0.4-0.8 # grain size distribution 0.075-5 mm 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, da# man den porösen Träger bei Temperaturen zwischen 10 und 90°C in eine wässrige Lösung der katalytisch wirksamen Verbindungen eintaucht, deren Volumen mindestens gleich dem gesamten Volumen der Poren des Träger ist, daß man den imprägnierten Träger bei 200 - 2000 g (Einheit der Erdbeschleunigung) zentrifugiert, bis die überschüssige Lösung, nämlich die Lösung, die auf der äußeren Oberfläche der Körner des Trägers haftet und die in den Makroporen des Trägers enthalten ist, entfernt ist, und daß man das so erhaltene Katalysatorsystem in einem Heißluftstrom in an sich bekannter Weise kalziniert.6. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the porous carrier at temperatures between 10 and 90 ° C immersed in an aqueous solution of the catalytically active compounds, the volume of which is at least equal to the total volume of the pores of the carrier, that the impregnated carrier is centrifuged at 200 - 2000 g (unit of acceleration due to gravity), up the excess solution, namely the solution that is on the outer surface the grain of the carrier adheres and which is contained in the macropores of the carrier, is removed, and that the catalyst system thus obtained in a hot air stream calcined in a manner known per se. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man auf den porösen Träger bei Temperaturen zwischen 10 und 900C eine wässrige Lösung der katalytisoh wirksamen Verbindungen tropft, deren Volumen mindestens gleich dem gesamten Volumen der Poren des Trägers ist, und daß man das so erhaltene Katalysatorsystem in einem Heißluftstrom in an sich bekannter Weile kalziniert.7. The method according to claim 1 to 4, characterized in that one an aqueous solution on the porous support at temperatures between 10 and 90 ° C of the catalytically active compounds, the volume of which is at least equal to the total volume of the pores of the support, and that the catalyst system thus obtained calcined in a stream of hot air for a period known per se. 8. Vanadiumhaltige Trägerkatalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf den inneren Oberflächen der Poren eines natUrlichen oder künstlichen Trägers katalytisch wirksame Substanzen, berechnet als V204, 503 und K20, in Molvorhältnissen zwischen 1 t 6 t 2 bis 1 s 10 t 6, vorsugweise im Molverhältnis 1 t 8 t 4 enthalten. 8. Vanadium-containing supported catalysts, characterized in that them on the inner surfaces of the pores of a natural or artificial support catalytically active substances, calculated as V204, 503 and K20, in molar proportions between 1 t 6 t 2 to 1 s 10 t 6, preferably in a molar ratio of 1 t 8 t 4. 90 Trägerkatalysatoren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Silikagel mit folgenden technischen Eigenschaften besteht? Spezifische Oberfläche 250-800 m2/g Porosität 0,3-1,7 ml/g Porendurchmesser 20-800 Å Scheinbare Dichte (Schüttdichte) 0,4-0,8 g/ml Korngrößeverteilung 0,075-5 mm 90 supported catalysts according to claim 6, characterized in that the carrier is made of silica gel with the following technical properties? Specific Surface area 250-800 m2 / g porosity 0.3-1.7 ml / g pore diameter 20-800 Å Apparent Density (bulk density) 0.4-0.8 g / ml grain size distribution 0.075-5 mm 10. Trägerkatalysatoren zur Dampfphasenoxydation von Naphthalin zu Phthalsäureanhydrid auf der Basis von vanadiumbaltigen aktiven Substanzen, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 hergestellt worden sind.10. Supported catalysts for the vapor phase oxidation of naphthalene to phthalic anhydride on the basis of Vanadium-containing active substances, characterized in that they according to the process according to claims 1 to 6 have been produced.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2633509A1 (en) * 1976-07-26 1978-02-02 Nippon Catalytic Chem Ind Vanadium oxide contg. catalyst for sulphur trioxide prodn. - having high temp. resistance and low temp. properties comparable to previous catalysts

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DE2633509A1 (en) * 1976-07-26 1978-02-02 Nippon Catalytic Chem Ind Vanadium oxide contg. catalyst for sulphur trioxide prodn. - having high temp. resistance and low temp. properties comparable to previous catalysts

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