DE1768070C3 - - Google Patents
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- C07C253/24—Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons
- C07C253/26—Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons containing carbon-to-carbon multiple bonds, e.g. unsaturated aldehydes
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
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Description
besteht, wobei pro 1 g-Atom Antimon 0.25 bis 15 montetroxid,
0,5 g-Atom Zinn und 0.12 bis 0,5 g-Atom Vanadin vorliegen.
1 zuuefugt werden. Die he.
dcTHerZtdlunc der Katalysatoren verwendeten Anmonverbindungen
umfassen Antimnntnox.d. Am:-
An« η »n
Auc unii k
Verfahren zur Herstellung um Acrylnitril durch kataly tische Gasphasenreaktion von Propylen, mole- 25 Grenzen
kularem Sauerstoff und Ammoniak sind bekannt. Die iY'r L
in diesem Verfahren verwendeten Katalysatoren umfassen
gewöhnlich Präparate, die ein oder mehrere
mehrwertige Metalle, entweder als Mischung der
Oxide oder als salzartmc Verbindungen, enthalten. 3<
Siehe z. B. deutsche Patentschrift 1 203 ~5~. britische
Patentschriften 1 045 ~S9 und 4S7 4f>(). die die Verwendung
von aniimonhaltiiien Katalysatoren, die
noch andere mehrwertige Metalle enthalten, beschreiben.
Obgleich die bisher bekannten Kaiaivsaioren iü;
die Reaktion von Propylen, molekularem Sauerstoff
und Ammoniak zur Herstellung von Acrylnitril im
Laboratorium oder der Versuchsanlage als befnedigend
erschienen, wurden beim Arbeiten im iiroütechnischen
l'mians: bestimmte Nachteile festgestellt So wurde insbesondere gefunden. daß die Selektiv itä;
der bekannten Katalysatoren entsprechend dem
Arbeitsdruck variiert und daü bei erhöhtem Druck
im kataly tischen Reaktionsiiefäß die Selektivität abfallt
Ziel der vorliegenden hrnndunü ist daher die
Schaffung eines Verfahrens, das mit einem Katalysator
durchgeführt wird, dessen Selektivität nicht :n
denselben MaB mit unterschiedlichen .-Vhe'NJrukken
variiert, wie dies bisher bei den bekannten Katalysatoren
der !"all war.
Das erfindunaskj-ernäßi Verfahren zur Herstellung
viMi Acrylnitril durch l'mset/uns: von Propylen mit
molekularem Sauerstoff und überschüssigem Ammoniak
in Gegenwart von Wasserdampf bei crhi --h'.·- *
Temperatur in der Gasphase über einem An'ifnon
und Zinn enthaltenden, calcinierten Oxidkatalysator
ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Lmsei.'une
bei 300 bis 450 G und einem Druck von I bis 5 at
durchführt und einen bei 550 bis 1 100 C calcinierten
Oxidkatalysator verwendet, der aus Sauerstoff. Antimon. Zinn und Vanadin besteht, wobei pro 1 ü-Atom
Antimon 0.25 bis 0.5 g-Atom Zinn und 0.1 2 bis 0.5 g-Aiom
Vanadin vorliegen.
Die erfindungsgemäß als Katalysatoren verwendeten Oxidpräparate können entweder als Mischungen
von Antimonoxid. Vanadinoxid und Zinnoxid oder rme-\'orb'.-har.d:..
■~t) Line! ]\'>i<
( enthaltender! C
oder Mischung·..-; die hydratisierten Fo/
,„._ .. werden,'/ B. Verbindcn-
..en wie sie durch Einwirkung von wäßneer Salpeter
saure auf metallisches Ar.i.m-.n erhalten ·λerder., .i.-sonders
^eignete Verbindungen der mehren:-.
Metalle fur die Herstellung de· Kataiysat-rs s;nu
Nitrate oder Chloride.
Die Verhältnisse- der verschiedenen KaIa;;.--komponenten
können in den oben angigen·-·
_ iieren.
Der Katalysator wird einer V\ .
bei einer 'lemperatur /wischer^
einem mok-kuhrcn Sauerstoff
unlerworien.
D,e I rmci/iini! v..r. l':op>len mit Saucr'K-i: ,
Ammornak übe. den K;.!.il><aioren kann m jeoer ..
eiLTieien VK eise erfoleen. Z B. als Venahren
riM-nem Bett, wobei der Katalysator in Form .
Ködern ockr Ί ableiten verwendet wird, oder
Vv irnclbeitvcrtahren oder Verfahren mit sich <-_",.
-enücm Bet; ,
' Der Propvienanleil in der Reaktionsbeschic... :■
kann, in ziemhsh weiten firrn/en variieren, z. B. :/-·■
s-h-Ti 1 und 2'! V olumpro/eni der Bescher.:.-/Hc-'-i:·:'^
/wi-chen 2 und 10 Volumprozent \
/.,Js'uuse werjLn zwischen 5 und H Volumpro/,-P'"~.pvien
:n der Beschickung verwendet.
SiiuersiofTkori/entration in der Bes^: ■
ι ziemlich weiten Grenzen variieren. / im!
2o V oiumproze:-.· Der Sauerstoff i- .·
Gasen verdünnt sein und z. B. als Γ
πι;; inerten
7ULc-i'uhn w
7ULc-i'uhn w
D;e W a«
Grenzen rden.
erd2mpikon/eniration B
kann in
lriier: werde", z. B. zwischen 10 .--,,J
•!:.mpro7ent der Bc-^nickung.
D;c .Arr.moniakkon^cn'ration kann in ziemlich weiten (ircn/en. / B. /vi-.s^hen 2 und 10 V oiumpro/en".
vorzussv\e:se 5 b;s S Volumprozent der Beschickung.
variieren. Fs muß ledoJi ein .Ammoniaküberschu:'
55 vorhanden scm F.nihäh die Beschickung 5 Vol'jmpro?ent
Propylen, so betragt Ji-- Ammoniakkonzeniration
wir/uüswtisc etwa 5 bis f>
Volumprozent.
Die Kontaktteil, definiert als Katalysatorvolumen
dividiert durch den Ga>fiuß pro Sekunde, berechnet
5o bei Zimmertemperatur und Normaldruck, kann z. B.
zwischen 1 und 30 Sekunden liegen.
Die Reaktion wird bei einem Druck von 1 bis 5 at jurchceführt. wobei überraschenderweise festgestellt
Aurdc. daß die Selektivität der im erfindungsgemäßen
«5 Verfahren verwendeten Katalysatoren nicht, wie bei
den bisher verwendeten Katalysatoren, mit erhöhten Reaktionsdrücken absinkt, sondern sich mit erhöhtem
Druck erhöhen kann.
I 768 070
Aus der deutschen Auslegeschrift 1 205 502 ist bekannt, Acrylnitril durch Ammonoxydation von
Prupylen in Gegenwart von Urankatalysatoren herzustellen.
Gegenüber diesem bekannten Verfahren werden erfindungsgemüß zwar etwas geringere Selektivitäten
erhalten, dagegen ist der Durchsatz erlindungsgemäß wesentlich höher, da mit der fünffachen
Konzentration an Propylen gearbeitet werden kann. Außerdem ist die Verwendung von Urankatalysatoren
aus ökologischen Gründen nicht so erwünscht und macht eine besonders sorgfältige Reinigung der Abwasser
notwendig.
Es ist auch aus der USA.-Patentschrift 3 338 952
schon bekannt, für diese Reaktion Rhenium-Katalysatoren zu verwenden. Dieses Verfahren ist jedoch
allein schon aus dem Grunde, daß Rhenium zu den seltensten Elementen gehört, großtechnisch nicht
durchführbar, und für eine Anlage mit nur mittelmäßiger Acrylnitril-Produktion müßte die Jahresproduktion
der USA an Rhenium verwendet werden.
In der USA.-Patentschrift 3 230 246 ist die Herstellung von Acrylnitril in einem sehr komplizierten
Reaktorsystem beschrieben. Erfmdungsgemäß werden jedoch gleich gute Ergebnisse mit sehr einfachen
Anlagen erhalten.
Das Acrylnitril kann in jeder geeigneten Weise aus ilen Reaktionsprodukten gewonnen werden, z. B.
durch Extraktion mit Wasser, vorzugsweise bei einem sauren pH-Wert, und anschließende fraktionierte Destillation.
In einem Verfahren werden die heißen Keaktionsgase zuerst mit einer kalten, verdünnten.
Wäßrigen Sclnvefelsäurelösung in Berührung gebracht,
die den überschüssigen Ammoniak neutralisiert und einen Teil des Nitriis extrahiert: dann erfolgt
eine Berührung mit kältet : Wasser zur Extraktion des restlichen Nitriis. Das Nitril wird anschließend
durch fraktionierte Destillation aus den Extrakten gewonnen.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung.
4664 Gewichtsteile Antimontrioxidpulver wuiden innerhalb von 10 Minuten unter Rühren zu einer
Mischung aus 24 000 Gewichtsteilen Wasser und 8000 Gewichtsteilen kon?.. (70° niger) Salpetersäure
bei 95 bis 100 C zugegeben. Innerhalb von 30 Minuten
wurden 1898 Gewichtsteile pulverisiertes metallisches
Zinn unter Rühren zu der Suspension gegeben, wobei die Temperatur auf 95 bis IQO0C gehalten
wurde. Es wurde weitere 15 Minuten bei dieser Temperatur
gerührt und die Aufschlämmung zentrifugiert.
Der Katalysatorkuchen aus der Zentrifuge wurde erneut in 24 000 Gewichtsteilen Wasser bei 40° C
suspendiert; dann wurde eine Ammoniaklösung (1 Volumen Ammoniak vom spezifischen Gewicht
= 0,880 in 2 Volumen H2O) bis zu einem pH-Wert
ίο von 7,0 zugefügt. Die Aufschlämmung wurde weitere
5 Minuten gerührt, der pH-Wert erneut auf 7,0 eingestellt und die Aufschlämmung zentrhugiert. Der
Kuchen wurde nochmals in 24 000 Gewichtsteilen Wasser suspendiert (bei 401C) und erneut zentrifugiert.
Zur Aufschlämmung wurden 1456 Gewichtsteile Vanadinpentoxidpulver und 80 Gewichtsteile Graphit
zugefügt und gründlich eingemischt. Die nasse Paste wurde über Nacht bei 120° C auf Böden getrocknet,
das Pulver zu Zylindern mit einer Höhe und einem Durchmesser von 4 mm tablettiert. Diese
wurden in einem Luftstrom 16 Stunden auf 850 C erhitzt, wobei der Temperaturanstieg von 300 bis
850 C mit 20 C/Std. geregelt wurde.
Der Katalysator wurde in einen Reaktor von 3 m ■ 2,5 cm gegeben, wobei die Einführungshälfte
der Katalysatorbeschickung mit 450Zo Volumen/Volumen
eines Verdünnungsmittels verdünnt wurde. In den Reaktor wurde eine gasförmige Beschickung einer
Zusammensetzung von 5 "Z0Propylen. 6°/o Ammoniak,
60° ο Luft und 290Zo Wasserdampf so eingeführt, daß
sich eine Komaktzeit von 4 Sekunden und ein Einlaßdruck von 2.4 at ergab. Bei einer Badtemperatur
von 438 C wurden 63,9 °/o der Propylenbeschickung in Acrylnitril, 2,30Zo in Acrolein, 7,3"Zo in Cyanwasserstoff
und 190Zo in Kohlenoxide umgewandelt. Die Ausbeute an Acrylnitril, bezogen auf umgewandeltes
Propylen, betrug 68,7 0Zo.
B e i s ρ i e! 2
Mit der gleichen Beschickung und dem gleichen Katalysator wie im Beispiel I. aber Dei einem auf 2 al
reduzierten Druck wurden bei einer Badtemperatur von 440 C die folgenden Propylenumwandlungen
erhalten: 63.30O in Acrylnitril, 4,90Zo in Acrolein,
6,9g. ο in Cyanwasserstoff und 14,4°/» in Kohlenoxid.
Die Selektivität für Acrylnitril, bezogen auf verbrauchtes Propylen, betrug 70,70Zo.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril durch Umsetzung von Propylen mit molekularem Sauerstoff und überschüssigem Ammoniak in Gegenwart von Wasserdampf bei erhöhter Temperatur in der Gasphase über einem Antimon und Zinn enthallenden, calcinierten Oxidkalalysaior, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei 3(X) bis 450 C und einem Druck von 1 bis 5 al durchführt und einen bei 550 bis 1100 C calcinierten Oxidkalalysaior verwendet, der aus Sauerstoff, Antimon, Zinn und Vanadin als sa.iers.ofThaltige Verbindungen von .An,mun. Vanadin und Zinn angesehen werden, un er dtnRcakiioiishcdingungcn können e.ne oder bed«. Γ orm,n "Floren können hergestellt werden, , B. durch innipes Mischen der Ox.de oder Verbindungen. Then. Hrhil/cn die Ox.de liefern, oder durch p-meinsame Ausfällung der Oxide, y Oxide oder unlöslichen Sal« aus »aßnger
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