DE19747407A1 - Verfahren zur Hydrierung einer Anthrachinon-Verbindung in Gegenwart eines mindestens ein Metall der VIII. Nebengruppe des Periodensystems als Aktivmetall enthaltenden Katalysators - Google Patents
Verfahren zur Hydrierung einer Anthrachinon-Verbindung in Gegenwart eines mindestens ein Metall der VIII. Nebengruppe des Periodensystems als Aktivmetall enthaltenden KatalysatorsInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydrierung von An
thrachinon-Verbindungen, in dem eine Anthrachinon-Verbindung oder ein
Gemisch aus zwei oder mehr davon mit einem mindestens ein Metall der
VIII. Nebengruppe des Periodensystems als Aktivmetall enthaltenden Kataly
sator in Kontakt gebracht wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung von
Wasserstoffperoxid nach dem Anthrachinon-Verfahren, das eine wie oben
definierte Hydrierstufe sowie die Umsetzung der in dieser Stufe erhaltenen
Anthrahydrochinon-Verbindung mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas umfaßt.
Nach dem sogenannten Anthrachinon-Verfahren wird praktisch die gesamte
Menge des weltweit produzierten Wasserstoffperoxids hergestellt.
Das Verfahren beruht auf der katalytischen Hydrierung einer Anthrachinon-
Verbindung zur entsprechenden Anthrahydrochinon-Verbindung, nachfolgender
Umsetzung derselben mit Sauerstoff unter Bildung von Wasserstoffperoxid
und anschließender Abtrennung des gebildeten Wasserstoffperoxids durch
Extraktion. Der Katalysezyklus wird durch erneute Hydrierung der rückgebil
deten Anthrachinon-Verbindung geschlossen.
Einen Überblick über die prinzipiellen Reaktionsabläufe gibt das unten darge
stellte Schema:
Dabei werden die verwendeten Anthrachinon-Verbindungen in der Regel in
einem Gemisch mehrerer organischer Lösungsmittel gelöst. Die resultierende
Lösung wird als Arbeitslösung bezeichnet. Diese Arbeitslösung wird beim
Anthrachinon-Verfahren in der Regel kontinuierlich durch die oben beschrie
benen Stufen des Verfahrens geführt.
Einen Überblick über das Anthrachinon-Verfahren gibt Ullmann's Encyclope-
dia of Industrial Chemistry, 5. Aufl., Bd. A13, S. 447-456.
Eine besonders wichtige Stufe des Anthrachinon-Verbindung stellt die Hy
drierstufe dar, in der die in der Arbeitslösung enthaltene Anthrachinon-
Verbindung in Gegenwart eines Katalysator zur entsprechenden Anthrahydro
chinon-Verbindung hydriert wird.
Diese katalytische Hydrierung kann in Suspension oder im Festbett in
unterschiedlichen Reaktortypen erfolgen. Der diesbezügliche Stand der Tech
nik wird z. B. ausführlich in der EP-A-0 672 617 gewürdigt. Diese Druck
schrift betrifft ein Verfahren der hier in Rede stehenden Art, wobei ein
Festbett-Reaktor verwendet wird, der ein Katalysatorbett mit einer offenen
Struktur umfaßt. Als Katalysator wird dort die Verwendung von Palladium
auf einem Träger, wie z. B. Aktivkohle, Aluminiumoxid oder Silicagel
vorgeschlagen.
Eine weitere Variante des Anthrachinon-Verfahrens, ebenfalls unter Verwen
dung eines Festbetts mit spezieller, parallele Durchgänge aufweisender
Struktur, wird in der EP-A-0 102 934 beschrieben. Gemäß dieser Druck
schrift können als Aktivmetalle für die dort beschriebenen Katalysatoren
Edelmetalle, wie z. B. Palladium, Platin, Rhodium oder Gemische davon
verwendet werden.
Ein Anthrachinon-Verfahren in Suspensionsfahrweise unter Verwendung eines
Schlaufenreaktors und Palladiumschwarz als Katalysator wird in der US
4,428,923 beschrieben.
Die Verwendung von Pd, Rh, Pt oder Ru als Aktivmetalle in einem Kataly
sator, der auch für das Anthrachinon-Verfahren verwendet werden kann,
wird in der EP-A-0 778 085 und der WO 96/18574 beschrieben, wobei dort
als Trägermaterialien der beschriebenen Katalysatoren herkömmliche Materia
lien, wie z. B. Al2O3 oder SiO2 zum Einsatz kommen.
Die bislang gemaß des Standes der Technik verwendeten Katalysatoren waren
jedoch nicht immer in der Lage, den Anforderungen für derartige Katalysa
toren, wie z. B. hohe Aktivität bei gleichzeitig hoher Selektivität, gerecht zu
werden. Auch war es nicht immer möglich, ausreichend hohe Raum-Zeit-
Ausbeuten zu erreichen.
Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, neue Verfahren zur
Hydrierung einer Anthrachinon-Verbindung unter Verwendung bislang noch
nicht für diese Hydrierung eingesetzter Katalysatoren bereitzustellen.
Demnach betrifft die vorliegende Erfindung in einer Ausführungsform ein
Verfahren zur Hydrierung einer Anthrachinon-Verbindung oder eines Gemi
sches aus zwei oder mehr davon durch Inkontaktbringen der Anthrachinon-
Verbindung oder des Gemisches aus zwei oder mehr davon mit einem
Katalysator unter Erhalt einer Anthrahydrochinon-Verbindung oder eines
Gemisches aus zwei oder mehr davon, wobei der Katalysator (Katalysator
1) mindestens eine in situ auf einem Träger abgeschiedene, homogene Ver
bindung mindestens eines Metalls der VIII. Nebengruppe des Periodensystems
umfaßt.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Hydrierung einer
Anthrachinon-Verbindung, wie oben definiert, wobei der Katalysator (Kataly
sator 2) als Aktivmetall mindestens ein Metall der VIII. Nebengruppe des
Periodensystems alleine oder zusammen mit mindestens einem Metall der I.
oder VII. Nebengruppe des Periodensystems, aufgebracht auf einem Träger,
umfaßt, wobei der Träger einen mittleren Porendurchmesser von mindestens
50 nm und eine Oberfläche BET von höchstens 30 m2/g aufweist und die
Menge des Aktivmetalls 0,01 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamt
gewicht des Katalysator, beträgt, und vorzugsweise das Verhältnis der
Oberflächen des Aktivmetalls und des Katalysatorträgers < 0,05 ist.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Hydrie
rung einer Anthrachinon-Verbindung, wie oben definiert, wobei der Kataly
sator (Katalysator 3) als Aktivmetall mindestens ein Metall der VIII. Neben
gruppe des Periodensystems alleine oder zusammen mit mindestens einem
Metall der I. oder VII. Nebengruppe des Periodensystems in einer Menge
von 0,01 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators,
aufgebracht auf einem Träger, umfaßt, wobei 10 bis 50% des Porenvolu
mens des Trägers von Makroporen mit einem Porendurchmesser im Bereich
von 50 nm bis 10.000 nm und 50 bis 90% des Porenvolumens des Trägers
von Mesoporen mit einem Porendurchmesser im Bereich von 2 bis 50 nm
gebildet werden, wobei sich die Summe der Porenvolumina zu 100% ad
diert.
In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein
Verfahren zur Hydrierung einer Anthrachinon-Verbindung, wie oben defi
niert, wobei der Katalysator (Katalysator 4) als Aktivmetall mindestens ein
Metall der VIII. Nebengruppe des Periodensystems mit mindestens einem
Metall der I. oder VII. Nebengruppe des Periodensystems in einer Menge
von 0,01 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 15 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht des Katalysators, aufgebracht auf einen Träger, umfaßt,
wobei der Träger einen mittleren Porendurchmesser von mindestens 0,1 µm,
vorzugsweise mindestens 0,5 µm, und eine Oberfläche von höchstens 15
m2/g, vorzugsweise höchstens 10 m2/g, aufweist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Hydrierung einer An
thrachinon-Verbindung, wie oben definiert, wobei der Katalysator (Katalysator
5) ein monolithischer Trägerkatalysator ist, der durch aufeinanderfolgendes
an der Luft Erhitzen und Abkühlen eines Trägermaterials in Form eines
Metallgewebes oder einer Metallfolie, nachfolgendes Beschichten im Vakuum
mit einer Aktivkomponente und anschließendes Schneiden und Verformen des
beschichteten Trägermaterials und abschließendes Verarbeiten zu einem
monolithischen Trägerkatalysator hergestellt werden kann, wobei als Aktivme
tall mindestens ein Metall der VIII. Nebengruppe des Periodensystems alleine
oder zusammen mit mindestens einem Metall der I. oder VII. Nebengruppe
des Periodensystems verwendet wird.
Als Aktivmetall können prinzipiell alle Metalle der VIII. Nebengruppe des
Periodensystems eingesetzt werden. Vorzugsweise werden als Aktivmetalle
Platin, Rhodium, Palladium, Cobalt, Nickel oder Ruthenium oder ein Ge
misch aus zwei oder mehr davon eingesetzt, wobei insbesondere Ruthenium
als Aktivmetall verwendet wird. Unter den ebenfalls verwendbaren Metallen
der I. oder VII. oder aber der I. und der VII. Nebengruppe des Perioden
systems, die ebenfalls allesamt prinzipiell verwendbar sind, werden vorzugs
weise Kupfer und/oder Rhenium eingesetzt.
Die Begriffe "Makroporen" und "Mesoporen" werden im Rahmen der
vorliegenden Erfindung so verwendet, wie sie in Pure Appl. Chem., 45, S.
79 (1976) definiert sind, nämlich als Poren, deren Durchmesser oberhalb
von 50 nm (Makroporen) oder deren Durchmesser zwischen 2 nm und 50
nm liegt (Mesoporen).
Der Gehalt des Aktivmetalls beträgt im allgemeinen ungefähr 0,01 bis
ungefähr 30 Gew.-%, vorzugsweise ungefähr 0,01 bis ungefähr 5 Gew.-%
und insbesondere ungefähr 0,1 bis ungefähr 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf
das Gesamtgewicht des verwendeten Katalysators, wobei die bei den Kataly
satoren 1 bis 3 vorzugsweise verwendeten Gehalte nochmals bei der Diskus
sion dieser Katalysatoren einzeln angegeben sind.
Der Begriff "Anthrachinon-Verbindung" umfaßt prinzipiell alle Anthrachinon-
Verbindungen sowie die entsprechenden Tetrahydroanthrachinon-Verbindungen,
die für das Anthrachinon-Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid
eingesetzt werden können. Die bevorzugt einsetzbaren Verbindungen werden
untenstehend im Abschnitt "Die Verfahrensführung" nochmals kurz erläutert.
Im folgenden sollen nunmehr die oben definierten Katalysatoren 1 bis 5
detailliert beschrieben werden. Dabei erfolgt die Beschreibung beispielshaft
unter Bezugnahme auf die Verwendung von Ruthenium als Aktivmetall. Die
untenstehenden Angaben sind auch auf die anderen verwendbaren Aktivmetal
le, wie hierin definiert, übertragbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Gegenwart eines Katalysators 1,
der mindestens eine in situ auf einem Träger abgeschiedene, homogene
Verbindung mindestens eines Metalls der VIII. Nebengruppe des Periodensy
stems, ggf. zusammen mit mindestens einer Verbindung mindestens eines
Metalls der I. oder VII. Nebengruppe des Periodensystems, umfaßt, durch
geführt werden. Die Herstellung der Katalysatoren erfolgt dadurch, daß eine
homogene Metallverbindung während der Reaktion mit dem Eintrag in den
Reaktor eingebracht wird und sich während der Reaktion auf einen im
Reaktor befindlichen Träger abscheidet.
Ferner kann die homogene Metallverbindung auch vor der Umsetzung in den
Reaktor eingebracht werden und sich während einer Behandlung mit Wasser
stoff auf einen im Reaktor befindlichen Träger abscheiden.
Der im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verwendete Begriff "in situ"
bedeutet, daß der Katalysator nicht separat hergestellt und getrocknet wird
und dann als sozusagen fertiger Katalysator in den Reaktor eingebracht wird,
sondern daß der Katalysator im Rahmen der vorliegenden Erfindung im
Reaktor entweder unmittelbar vor oder während der eigentlichen Hydrierung
gebildet wird.
Der im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verwendete Begriff "homogene
Verbindung eines Metalls der VIII., I. oder VII. Nebengruppe des Peri
odensystems" bzw. "homogene Rutheniumverbindung" bedeutet, daß die
erfindungsgemäß verwendete Metallverbindung in dem sie umgebenden
Medium, d. h. der eingesetzten, noch zu hydrierenden Anthrachinon-Ver
bindung, oder in einem Gemisch dieser Verbindungen mit mindestens einem
Lösungsmittel löslich ist.
Als Metallverbindungen kommen dabei vor allem Nitrosylnitrate und Nitrate,
aber auch Halogenide, Carbonate, Carboxylate, Acetylacetonate, Chlor-,
Nitrido- und Aminkomplexe sowie Oxidhydrate oder deren Gemische zum
Einsatz. Bevorzugte Verbindungen sind Rutheniumnitrosylnitrat, Rutheni
um(III)chlorid, Ruthenium(III)nitrat und Rutheniumoxidhydrat.
Obwohl die Menge der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf
den oder die Träger aufgebrachten Metallverbindung nicht in besonderer
Weise beschränkt ist, wird unter den Gesichtspunkten einer ausreichenden
katalytischen Aktivität und der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens das Metall
salz oder der Metallkomplex in einer solchen Mengen auf den oder die
Träger aufgebracht, daß sich 0,01 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamt
gewicht des Katalysators, an Aktivmetall auf dem oder den Trägern abschei
det. Weiter bevorzugt beträgt diese Menge 0,2 bis 15 Gew.-%, insbesondere
bevorzugt etwa 0,5 Gew.-%.
Die im Reaktor befindlichen Träger sind vorzugsweise Metallnetze und
Metallringe sowie Steatitkörper, wie sie unter anderem in der EP-A-0 564 830
und der EP-A-0 198 435 beschrieben werden. Im folgenden sollen
dennoch kurz die im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders bevor
zugt verwendeten Träger und deren Herstellung erläutert werden.
Besonders bevorzugt werden metallische Trägermaterialien, wie beispielsweise
die Edelstähle mit Werkstoffnummern 1.4767, 1.4401, 2.4610, 1.4765,
1.4847, 1.4301 usw. verwendet, da sie vor der Beschichtung mit den
Aktivkomponenten durch eine Temperung eine Aufrauhung ihrer Oberfläche
erhalten können. Insbesondere bevorzugt werden als Netzmaterial Kanthal
(Werkstoffnr. 1.4767) bzw. Metalle, die Aluminium enthalten, eingesetzt.
Kanthal ist eine Legierung, die zu ungefähr 75 Gew.-% Fe, ungefähr 20
Gew.-% Cr und ungefähr 5 Gew.-% Al enthält. Für die Temperung werden
die oben erwähnten metallischen Träger bei Temperaturen von 600 bis 1100,
vorzugsweise 800 bis 1000°C, eine bis zwanzig, vorzugsweise eine bis
zehn, Stunden an der Luft erhitzt und wieder abgekühlt. Diese Vorbehand
lung ist für die Aktivität des Katalysators entscheidend, da ohne diese
Temperungsbehandlung praktisch kein Ruthenium in situ auf den metallischen
Träger abgeschieden werden kann. Nach dieser Trägerbehandlung bei erhöh
ter Temperatur werden diese mit der Rutheniumverbindung beschichtet.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform können die oben beschriebenen
Träger mit einer Schicht eines Palladiummetalls, wie z. B. Ni, Pd, Pt, Rh,
vorzugsweise Pd, in einer Dicke von ungefähr 0,5 bis ungefähr 10 nm,
insbesondere circa 5 nm, bedampft werden, wie dies ebenfalls in der bereits
oben erwähnten EP-A-0 564 830 beschrieben wird.
Wie sich aus den erfindungsgemäßen Beispielen ergibt, wird im Rahmen der
vorliegenden Erfindung als Katalysator insbesondere ein Netz aus getemper
tem Kanthal, auf das eine Pd-Schicht zur Erleichterung der Abscheidung des
Aktivmetalls mit einer Dicke von ungefähr 5 nm aufgedampft wurde, als
Träger verwendet.
Es können jedoch auch übliche Katalysatorträgersysteme, wie zum Beispiel
Aktivkohle, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titandioxid,
Zirconiumdioxid, Magnesiumoxid, Zinkoxid oder deren Gemische, jeweils in
Kugel-, Strang- oder Ringform, eingesetzt werden. Unter diesen besonders
bevorzugt sind Aluminiumoxid und Zirconiumdioxid. Dabei ist die Poren
größe sowie die Porenverteilung völlig unkritisch. Es können bimodale und
auch alle anderen Arten von Trägern eingesetzt werden. Vorzugsweise sind
die Träger makroporös.
Weitere Details bezüglich des Katalysators 1 bzw. zu seiner Herstellung sind
der DE-A 196 22 705.4 zu entnehmen, deren diesbezüglicher Inhalt durch
Bezugnahme vollständig in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird.
Die erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren 2 können technisch herge
stellt werden durch Auftragen mindestens eines Metalls der VIII. Neben
gruppe des Periodensystems und gegebenenfalls mindestens eines Metalls der
I. oder VII. Nebengruppe des Periodensystems auf einem geeigneten Träger.
Die Auftragung kann durch Tränken des Trägers in wäßrigen Metallsalz
lösungen, wie z. B. wäßrigen Rutheniumsalzlösungen, durch Aufsprühen
entsprechender Metallsalzlösungen auf den Träger oder durch andere ge
eignete Verfahren erreicht werden. Als Metallsalze der I., VII. oder VIII.
Nebengruppe des Periodensystems eignen sich die Nitrate, Nitrosylnitrate,
Halogenide, Carbonate, Carboxylate, Acetylacetonate, Chlorokomplexe,
Nitrokomplexe oder Aminkomplexe der entsprechenden Metalle, wobei die
Nitrate und Nitrosylnitrate bevorzugt sind.
Bei Katalysatoren, die neben dem Metall der VIII. Nebengruppe des Peri
odensystems noch weitere Metalle als Aktivmetall auf dem Träger aufgetra
gen enthalten, können die Metallsalze bzw. Metallsalzlösungen gleichzeitig
oder nacheinander aufgebracht werden.
Die mit der Metallsalzlösung beschichteten bzw. getränkten Träger werden
anschließend vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 100°C und 150°C,
getrocknet und wahlweise bei Temperaturen zwischen 200°C und 600°C,
vorzugsweise zwischen 350°C und 450°C calciniert. Bei getrennter Auf
tränkung wird der Katalysator nach jedem Tränkschritt getrocknet und
wahlweise calciniert, wie oben beschrieben. Die Reihenfolge, in der die
Aktivkomponenten aufgetränkt werden, ist dabei frei wählbar.
Anschließend werden die beschichteten und getrockneten sowie wahlweise
calcinierten Träger durch Behandlung in einem Gasstrom, der freien Wasser
stoff enthält, bei Temperaturen zwischen ungefähr 30°C und ungefähr
600°C, vorzugsweise zwischen ungefähr 150°C und ungefähr 450°C akti
viert. Vorzugsweise besteht der Gasstrom aus 50 bis 100 Vol.- % H2 und 0
bis 50 Vol.- % N2.
Die Metallsalzlösung oder -lösungen werden in einer solchen Menge auf den
oder die Träger aufgebracht, daß der Gesamtgehalt an Aktivmetall, jeweils
bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, ungefähr 0,01 bis ungefähr
30 Gew.-%, vorzugsweise ungefahr 0,01 bis ungefähr 5 Gew.-%, weiter
bevorzugt ungefähr 0,01 bis ungefähr 1 Gew.-%, und insbesondere ungefähr
0,05 bis ungefähr 1 Gew.-% beträgt.
Die Metalloberfläche auf dem Katalysator beträgt dabei insgesamt vorzugs
weise ungefähr 0,01 bis ungefähr 10 m2/g, weiter bevorzugt ungefähr 0,05
bis ungefähr 5 m2/g und insbesondere ungefähr 0,05 bis ungefähr 3 m2/g
des Katalysators. Die Metalloberfläche wird mittels der von J. LeMaitre et
al. in "Characterization of Heterogenous Catalysts", Hrsg. Francis Delanney,
Marcel Dekker, New York 1984, S. 310-324, beschriebenen Chemisorp
tionsverfahren bestimmt.
Im erfindungsgemäß verwendeten Katalysator beträgt das Verhältnis der
Oberflächen des/der Aktivmetalls/-metalle und des Katalysatorträgers vorzugs
weise weniger als ungefähr 0,05, wobei der untere Grenzwert bei ungefähr
0,0005 liegt.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren ver
wendbaren Trägermaterialien sind solche, die makroporös sind und einen
mittleren Porendurchmesser von mindestens ungefähr 50 nm, vorzugsweise
mindestens ungefähr 100 nm, insbesondere mindestens ungefähr 500 nm,
aufweisen und deren Oberfläche nach BET höchstens ungefähr 30 m2/g,
vorzugsweise höchstens ungefähr 15 m2/g, weiter bevorzugt höchstens
ungefähr 10 m2/g, insbesondere höchstens ungefähr 5 m2/g und weiter
bevorzugt höchstens ungefähr 3 m2/g liegt. Genauer gesagt, beträgt der
mittlere Porendurchmesser des Trägers vorzugsweise ungefähr 100 nm bis
ungefähr 200 µm, weiter bevorzugt ungefähr 500 nm bis ungefähr 50 µm.
Die Oberfläche des Trägers beträgt vorzugsweise ungefähr 0,2 bis ungefähr
15 m2/g, weiter bevorzugt ungefähr 0,5 bis ungefähr 10 m2/g, insbesondere
ungefähr 0,5 bis ungefähr 5 m2/g und weiter bevorzugt ungefähr 0,5 bis
ungefähr 3 m2/g.
Die Oberfläche des Trägers wird bestimmt nach dem BET-Verfahren durch
N2-Adsorption, insbesondere nach DIN 66131. Die Bestimmung des mittleren
Porendurchmesser und der Porengrößenverteilung erfolgt durch Hg-Porosi
metrie, insbesondere nach DIN 66133.
Vorzugsweise kann die Porengrößenverteilung des Trägers annähernd bimodal
sein, wobei die Porendurchmesserverteilung mit Maxima bei etwa 600 nm
und etwa 20 µm bei der bimodalen Verteilung eine spezielle Ausführungs
form der Erfindung darstellt.
Weiter bevorzugt ist ein Träger mit einer Oberfläche von 1,75 m2/g, der
diese bimodale Verteilung des Porendurchmessers aufweist. Das Porenvolu
men dieses bevorzugten Trägers beträgt vorzugsweise etwa 0,53 ml/g.
Als makroporöses Trägermetall verwendbar sind beispielsweise Aktivkohle,
Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titandioxid, Zirkoniumdioxid,
Magnesiumoxid, Zinkoxid oder Gemische von zwei oder mehr davon, wobei
Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid vorzugsweise verwendet werden.
Weitere Details bezüglich Katalysator 2 bzw. zu seiner Herstellung sind der
DE-A 196 24 484.6 zu entnehmen, deren diesbezüglicher Inhalt durch
Bezugnahme vollständig in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird.
Die erfindungsgemaß verwendeten Katalysatoren 3 können technisch herge
stellt werden durch Auftragen eines Aktivmetalls der VIII. Nebengruppe des
Periodensystems, vorzugsweise Ruthenium oder Palladium und gegebenenfalls
mindestens einem Metall der I. oder VII. Nebengruppe des Periodensystems
auf einem geeigneten Träger. Die Auftragung kann durch Tränken des
Trägers in wäßrigen Metallsalzlösungen, wie Ruthenium- oder Palladium
salzlösungen, durch Aufsprühen entsprechender Metallsalzlösungen auf den
Träger oder durch andere geeignete Verfahren erreicht werden. Als Metall
salze zur Herstellung der Metallsalzlösungen eignen sich die Nitrate, Nitro
sylnitrate, Halogenide, Carbonate, Carboxylate, Acetylacetonate, Chlorkom
plexe, Nitritokomplexe oder Aminkomplexe der entsprechenden Metalle,
wobei die Nitrate und Nitrosylnitrate bevorzugt sind.
Bei Katalysatoren, die mehrere Aktivmetalle auf den Träger aufgetragen
enthalten, können die Metallsalze bzw. Metallsalzlösungen gleichzeitig oder
nacheinander aufgebracht werden.
Die mit der Metallsalzlösung beschichteten bzw. getränkten Träger werden
anschließend getrocknet, wobei Temperaturen zwischen 100°C und 150°C
bevorzugt sind. Wahlweise können diese Träger bei Temperaturen zwischen
200°C und 600°C, vorzugsweise 350°C bis 450°C calciniert werden. An
schließend werden die beschichteten Träger durch Behandlung in einem
Gasstrom, der freien Wasserstoff enthält, bei Temperaturen zwischen 30°C
und 600°C, vorzugsweise zwischen 150°C und 450°C aktiviert. Der Gas
strom besteht vorzugsweise aus 50 bis 100 Vol.-% H2 und 0 bis 50 Vol.-%
N2.
Werden auf die Träger mehrere Aktivmetalle aufgetragen und erfolgt das
Auftragen nacheinander, so kann der Träger nach jedem Auftragen bzw.
Tränken bei Temperaturen zwischen 100°C und 150°C getrocknet werden
und wahlweise bei Temperaturen zwischen 200°C und 600°C calciniert
werden. Dabei kann die Reihenfolge, in der die Metallsalzlösung aufgetragen
oder aufgetränkt werden, beliebig gewählt werden.
Die Metallsalzlösung wird in einer solchen Menge auf den/die Träger
aufgebracht, daß der Gehalt an Aktivmetall 0,01 bis 30 Gew.-%, vorzugs
weise 0,01 bis 10 Gew.-% und insbesondere 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht des Katalysators, beträgt.
Die Metalloberfläche auf dem Katalysator beträgt insgesamt vorzugsweise
0,01 bis 10 m2/g, besonders bevorzugt 0,05 bis 5 m2/g und weiter bevor
zugt 0,05 bis 3 m2/g des Katalysators. Die Metalloberfläche wurde durch
das Chemisorptionsverfahren gemessen, wie es in J. LeMaitre et al., "Cha
racterization of Heterologous Catalysts", Hrsg. Francis Delanney, Marcel
Dekker, New York (1984), S. 310-324, beschrieben ist.
Im erfindungsgemäß verwendeten Katalysator beträgt das Verhältnis der
Oberflächen des mindestens einen Aktivmetalls und des Katalysatorträgers
weniger als ungefähr 0,3, vorzugsweise weniger als ungefähr 0,1 und
insbesondere ungefähr 0,05 oder weniger, wobei der untere Grenzwert bei
ungefähr 0,0005 liegt.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren ver
wendbaren Trägermaterialien besitzen Makroporen und Mesoporen.
Dabei weisen die erfindungsgemäß verwendbaren Träger eine Porenverteilung
auf, der gemäß ungefähr 10 bis ungefähr 50%, vorzugsweise ungefähr 15
bis ungefähr 50%, weiter bevorzugt 15 bis 45% und insbesondere 30 bis
40% des Porenvolumens von Makroporen mit Porendurchmesser im Bereich
von ungefähr 50 nm bis ungefähr 10.000 nm und ungefähr 50 bis ungefähr
90%, vorzugsweise ungefähr 50 bis ungefähr 85%, weiter bevorzugt unge
fähr 55 bis ungefähr 85% und insbesondere ungefähr 60 bis ungefähr 70%
des Porenvolumens von Mesoporen mit einem Porendurchmesser von unge
fähr 2 bis ungefähr 50 nm gebildet werden, wobei sich jeweils die Summe
der Porenvolumina zu 100% addiert.
Vorzugsweise beträgt die Oberfläche des Trägers ungefähr 50 bis ungefähr
500 m2/g, weiter bevorzugt ungefähr 200 bis ungefähr 350 m2/g und
insbesondere ungefähr 200 bis ungefähr 250 m2/g des Trägers.
Die Oberfläche des Trägers wird nach dem BET-Verfahren durch N2-Ad
sorption, insbesondere nach DIN 66131, bestimmt. Die Bestimmung des
mittleren Porendurchmesser und der Größenverteilung erfolgt durch Hg-
Porosimetrie, insbesondere nach DIN 66133.
Obwohl prinzipiell alle bei der Katalysatorherstellung bekannten Trägermate
rialien, d. h. die die oben definierte Porengrößenverteilung aufweisen, einge
setzt werden können, werden vorzugsweise Aktivkohle, Siliciumcarbid,
Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titandioxid, Zirkoniumdioxid, Magnesium
oxid, Zinkoxid oder deren Gemische, weiter bevorzugt Aluminiumoxid und
Zirkoniumdioxid, eingesetzt.
Weitere Details bezüglich Katalysator 3 bzw. zu seiner Herstellung sind der
DE-A 196 24 485.4 zu entnehmen, deren diesbezüglicher Inhalt durch
Bezugnahme vollständig in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird.
Die erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren 4 können technisch her
gestellt werden durch Auftragen eines Aktivmetalls der VIII. Nebengruppe
des Periodensystems und gegebenenfalls mindestens einem Metall der I. oder
VII. Nebengruppe des Periodensystems auf einen geeigneten Träger. Die
Auftragung kann durch Tränken des Trägers in wäßrigen Metallsalzlösungen,
wie z. B. Rutheniumsalzlösungen, durch Aufsprühen entsprechender Metall
salzlösungen auf den Träger oder durch andere geeignete Verfahren erreicht
werden. Als Rutheniumsalze zur Herstellung der Rutheniumsalzlösungen wie
auch als Metallsalze der I., VII. oder VIII. Nebengruppe eignen sich die
Nitrate, Nitrosylnitrate, Halogenide, Carbonate, Carboxylate, Acetylacetonate,
Chlorkomplexe, Nitritokomplexe oder Aminkomplexe der entsprechenden
Metalle, bevorzugt sind dabei die Nitrate und Nitrosylnitrate.
Bei Katalysatoren, die mehrere Metalle auf den Träger aufgetragen enthalten,
können die Metallsalze bzw. Metallsalzlösungen gleichzeitig oder nachein
ander aufgebracht werden.
Die mit der Rutheniumsalz- bzw. Metallsalzlösung beschichteten bzw. ge
tränkten Träger werden sodann getrocknet, vorzugsweise bei Temperaturen
zwischen 100°C und 150°C, und wahlweise bei Temperaturen zwischen
200°C und 600°C calciniert.
Darauffolgend werden die beschichteten Träger aktiviert durch Behandlung
der beschichteten Träger in einem Gasstrom, der freien Wasserstoff enthält,
bei Temperaturen zwischen 30 und 600°C, vorzugsweise zwischen 150 und
450°C. Der Gasstrom besteht vorzugsweise aus 50 bis 100 Vol-% H2 und
0 bis 50 Vol-% N2.
Werden auf die Träger neben dem Aktivmetall der VIII. Nebengruppe des
Periodensystems Metalle der I. oder VII. Nebengruppe aufgetragen und
erfolgt das Auftragen nacheinander, so kann der Träger nach jedem Auf
tragen bzw. Tränken bei Temperaturen zwischen 100 und 150°C getrocknet
werden und wahlweise bei Temperaturen zwischen 200 und 600°C calci
niert werden. Dabei kann die Reihenfolge, in der die Metallsalzlösungen auf
getragen oder aufgetränkt werden, beliebig gewählt werden.
Die Metallsalzlösung wird in einer solchen Menge auf den oder die Träger
aufgebracht, daß 0,01 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des
Katalysators, an Aktivmetall auf den Träger aufgebracht vorliegen. Vorzugs
weise beträgt diese Menge 0,2 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt etwa
0,5 Gew.-%.
Die Metalloberfläche auf dem Katalysator beträgt insgesamt vorzugsweise
0,01 bis 10 m2/g, besonders bevorzugt 0,05 bis 5 m2/g, insbesondere 0,05
bis 3 m2 pro g des Katalysators.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren ver
wendbaren Trägermaterialien sind vorzugsweise solche, die makroporös sind
und einen mittleren Porendurchmesser von mindestens 0,1 µm, vorzugsweise
mindestens 0,5 µm, und eine Oberfläche von höchstens 15 m2/g aufweisen,
vorzugsweise höchstens 10 m2/g, besonders bevorzugt höchstens 5 m2/g,
insbesondere höchstens 3 m2/g. Bevorzugt liegt der mittlere Porendurch
messer des Trägers in einem Bereich von 0,1 bis 200 µm, insbesondere 0,5
bis 50 µm. Bevorzugt beträgt die Oberfläche des Trägers 0,2 bis 15 m2/g,
besonders bevorzugt 0,5 bis 10 m2/g, insbesondere 0,5 bis 5 m2/g, speziell
0,5 bis 3 m2 pro g des Trägers.
Die Oberfläche des Trägers wird bestimmt nach dem BET-Verfahren durch
N2-Adsorption, insbesondere nach DIN 66131. Die Bestimmung des mittleren
Porendurchmessers und der Porengrößenverteilung erfolgte durch Hg-Porosi
metrie, insbesondere nach DIN 66133. Vorzugsweise kann die Porengrößen
verteilung des Trägers annähernd bimodal sein, wobei die Porendurchmesser
verteilung mit Maxima bei etwa 0,6 µm und etwa 20 µm bei der bimodalen
Verteilung eine spezielle Ausführungsform der Erfindung darstellt.
Besonders bevorzugt ist ein Träger mit einer Oberfläche von etwa 1,75
m2/g, der diese bimodale Verteilung des Porendurchmessers aufweist. Das
Porenvolumen dieses bevorzugten Trägers beträgt vorzugsweise etwa 0,53
ml/g.
Als makroporöses Trägermaterial verwendbar sind beispielsweise Aktivkohle,
Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titandioxid, Zirkoniumdioxid,
Magnesiumoxid, Zinkoxid oder deren Gemische. Bevorzugt sind Aluminium
oxid und Zirkoniumdioxid.
Weitere Details bezüglich Katalysator 4 bzw. zu seiner Herstellung sind der
DE-A 196 04 791.9 zu entnehmen, deren diesbezüglicher Inhalt durch
Bezugnahme vollständig in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird.
Der erfindungsgemäß verwendete Katalysator 5 kann dadurch hergestellt
werden, daß das Trägermaterial in Form einen Metallgewebes oder einer
Metallfolie nacheinander an der Luft erhitzt, abgekühlt und im Vakuum mit
dem oben beschriebenen Aktivmetall oder der Kombination aus zwei oder
mehr davon beschichtet wird, anschließend das beschichtete Trägermaterial
geschnitten, verformt und letztendlich zu einem monolithischen Katalysator
element verarbeitet wird. Dieser Katalysator und seine Herstellung sind
bereits in der EP-A-0 564 830 und der US 4,686,202 ausführlich beschrie
ben, deren diesbezüglicher Inhalt vollumfänglich in den Kontext der vor
liegenden Anmeldung einbezogen wird. Im folgenden sollen lediglich noch
einmal die wesentlichen Grundzüge der Herstellung dieser Katalysators bzw.
die bevorzugten Ausführungsformen desselben kurz diskutiert werden, wobei
bezüglich der verwendeten Aktivmetalle das bezüglich der Katalysatoren 1
bis 4 Gesagte gilt.
Als metallische Trägermaterialien in Form von Metallfolien oder Metall
geweben eignen sich Edelstähle, wie beispielsweise die mit den Werkstoff
nummern 1.4767, 1.4401, 2.4610, 1.4765, 1.4847, 1.4301 etc. besonders
gut, da sie vor der Beschichtung mit Aktivkomponenten durch eine Tempe
rung eine Aufrauhung ihrer Oberfläche erhalten können. Dazu werden die
metallischen Träger bei Temperaturen von 600 bis 1.100°C, vorzugsweise
800 bis 1.000 °C 1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 10 Stunden an der Luft
erhitzt und wieder abgekühlt. Diese Vorbehandlung ist für die Aktivität des
Katalysators entscheidend. Nach dieser Trägerbehandlung bei erhöhter Tempe
ratur wird mit der Aktivkomponente beschichtet. Dazu wird der Träger im
Vakuum bei einem Druck von 10-3 bis 10-5 mbar mittels einer Verdamp
fungseinrichtung, z. B. Elektronenstrahlverdampfung oder Sputtervorrichtung
mit der Aktivkomponente gleichzeitig oder nacheinander in diskontinuierlicher
oder kontinuierlicher Fahrweise beschichtet. Zur Formierung des Katalysators
kann eine Temperung unter Inertgas oder Luft nachgeschaltet werden.
Dabei geht es bei der hier beschriebenen Herstellung von Katalysatorschich
ten darum, möglichst ungeordnete und gestörte polykristalline Schichten bzw.
Cluster herzustellen. Deshalb sind normalerweise keine besonders guten
Vakuumbedingungen erforderlich. Ferner kann man durch wechselweises
Aufdampfen von Aktivkomponenten und strukturellen Promotoren die Aktiv
komponenten sehr feinkristallin bzw. clusterförmig erzeugen.
Man kann hier den Katalysator systematisch aufbauen, beispielsweise in einer
Bedampfungsanlage mit mehreren verschiedenen Verdampfungsquellen. So
läßt sich beispielsweise zunächst eine Oxidschicht oder durch reaktives
Verdampfen eine Haftschicht auf dem Träger aufbringen. Auf diese Grund
schicht lassen sich Aktivkomponenten und Promotoren in mehreren Wechsel
schichten herstellen. Durch Einlaß eines reaktiven Gases in den Rezipienten
können Promotorschichten aus Oxiden oder anderen Verbindungen erzeugt
werden. Auch Tempervorgänge können zwischengeschaltet werden.
Durch diese Art der Herstellung des Katalysatorgewebes bzw. der Katalysa
torfolien besitzen die Aktivkomponenten eine so gute Haftfestigkeit, daß man
sie nun schneiden, verformen und zu monolithischen Katalysatorelemente
verarbeiten kann.
Einen sehr einfachen monolithischen Katalysator erhält man, wenn man das
Katalysatorgewebe bzw. die Katalysatorfolie mittels einer Zahnradwalze
verformt und glattes und gewelltes Gewebe bzw. Folie zusammenrollt zu
einem zylinderförmigen Monolithen mit gleichartigen senkrechten Kanälen. Es
lassen sich aber auch beliebige statische Mischer aus diesem Katalysatormate
rial formen, da die Haftfestigkeit der Katalysatorschicht ausreichend hoch ist.
Die so erzeugten monolithischen Katalysatorelemente in Form von Misch
elementen werden in einem Reaktor eingebaut und mit einer umzusetzenden
Reaktionsflüssigkeit beaufschlagt.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Hydrierstufe im
allgemeinen bei einer Temperatur von ungefähr 20 bis 120°C, vorzugsweise
ungefähr 30 bis 80°C durchgeführt. Die dabei verwendeten Drücke liegen
in der Regel bei ungefähr 1 bis ungefähr 20 bar, vorzugsweise ungefähr 2
bis 10 bar.
Zur Hydrierung kann entweder reiner Wasserstoff oder ein Wasserstoff
enthaltendes Gas verwendet werden.
Dabei wird im allgemeinen die Hydrierung bis zu einem Umsatz von
ungefähr 50 bis 70% durchgeführt, um eine möglichst hohe Selektivität von
im allgemeinen < 90%, vorzugsweise < 95% zu erreichen.
Als Anthrachinon-Verbindungen werden erfindungsgemäß vorzugsweise 2-
Alkylanthrachinone, wie z. B. 2-Ethyl-, 2-tert.-Butyl, 2-Amyl-, 2-Methyl-, 2-
Butyl-, 2-Isopropyl-, 2-sec.-Butyl-, 2-sec.-Amylanthrachinon, sowie Polyalkyl
anthrachinone, wie z. B. 1,3-Diethylanthrachinon, 2,3-Dimethylanthrachinon,
1,4-Dimethylanthrachinon, 2,7-Dimethylanthrachinon, sowie die entsprechen
den Tetrahydroanthrachinon-Verbindungen, sowie Gemische aus zwei oder
mehr davon eingesetzt.
Als Lösungsmittel lassen sich alle aus dem Stand der Technik bekannten
Lösungsmittel für Anthrachinon- bzw. Anthrahydrochinon-Verbindungen
einsetzen. Dabei sind Gemische aus zwei oder mehr Lösungsmittelkomponen
ten bevorzugt, da derartige Lösungsmittelgemische am ehesten den unter
schiedlichen Lösungseigenschaften von Anthrachinon- und Anthrahydrochinon-
Verbindung Rechnung tragen. Beispielhaft zu nennen sind u. a. Gemische aus
Methylnaphtalin und Nonylalkohol, Methylnaphtalin und Tetrabutylharnstoff,
polyalkyliertem Benzol und Alkylphosphaten oder Methylnaphtalin, Tetra
butylharnstoff und Alkylphosphaten zu nennen.
Bezüglich der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren
Reaktoren gibt es ebenfalls keinerlei Beschränkungen, so daß alle aus dem
Stand der Technik bekannten, für Hydrierungen geeigneten Reaktoren ein
gesetzt werden können.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur
Herstellung von Wasserstoffperoxid nach dem Anthrachinon-Verfahren, das
die folgenden Stufen (1) und (2) umfaßt:
- (1) Hydrierung einer Anthrachinon-Verbindung oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon mittels eines Verfahrens wie oben definiert, wobei eine Anthrahydrochinon-Verbindung oder ein Ge misch aus zwei oder mehr davon erhalten wird; und
- (2) Umsetzung der Anthrahydrochinon-Verbindung oder des Gemisches
aus zwei oder mehr davon mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas,
wobei eine Mischung, die Wasserstoffperoxid und die Anthrachinon- Verbindung oder das Gemisch aus zwei oder mehr davon enthält, erhalten wird.
Dabei werden die Stufen (1) und (2) vorzugsweise kontinuierlich durch
geführt, weiter bevorzugt kontinuierlich unter Rückführung der in Stufe (2)
erhaltenen Anthrachinon-Verbindung in Stufe (1) durchgeführt, wobei hierbei
die Rückführung der Anthrachinon-Verbindung als Bestandteil einer Arbeits
lösung nach dem Entfernen des gebildeten Wasserstoffperoxids durchgeführt
wird.
Die Extraktion des Wasserstoffperoxids wird in einer weiteren Stufe (3) in
einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels
eines Wasser enthaltenden Extraktionsmittels durchgeführt, wobei hier die
Verwendung von reinem Wasser bevorzugt ist.
Bezüglich der allgemeinen Vorschriften zur Durchführung des Anthrachinon-
Verfahrens, d. h. des Verfahrens, das die o.g. Stufen (1) bis (3) umfaßt,
wird auf den eingangs erwähnten Stand der Technik verwiesen.
Die vorliegende Erfindung soll nunmehr anhand von erfindungsgemäßen
Beispielen naher erläutert werden.
In einem 3,5 l-Autoklaven wurde ein Netz mit 1 mm Maschendurchmesser
aus getempertem Kanthal, auf das eine Pd-Schicht mit einer Dicke von 5
nm aufgedampft worden war, angebracht. Ein Vergleichsversuch zeigte, daß
dieses Pd-beschichtete Netz katalytisch nicht aktiv war. Bei der ersten Fahrt
wurden 2 l einer 13%igen Lösung von 2-Ethylanthrachinon in einem
Gemisch aus Shellsol® und Tetrabutylharnstoff (70 : 30) zusammen mit 200
mg Rutheniumnitrosylnitrat in den Autoklaven gegeben.
Anschließend wurde der Ansatz 60 min. bei 10 bar Wasserstoffdruck und
60°C hydriert. Der Reaktionsaustrag war frei von Ruthenium. 2-Ethylan
thrachinon wurde mit 100% Selektivität zu 2-Ethylanthrahydrochinon umge
setzt (Umsatz: 72%). Bei der zweiten Fahrt wurden analog 2 l dieser
Lösung ohne Rutheniumzusatz mit Wasserstoff am Netz-Katalysator umge
setzt.
Der Reaktionsaustrag war frei von Rutheniumspuren. 2-Ethylanthrachinon
wurde zu 75% umgesetzt (Selektivität: 100%).
Ein Edelstahlgewebe (Werkstoff.-Nr. 1.4767) wurde 5 h bei 900°C in
einem Muffelofen an der Luft erhitzt. Das so erhaltene Gewebe wurde mit
einer Zahnradwalze verformt und danach das gewellte Gewebestück mit
einem glatten Gewebestück zusammengerollt. Der so erhaltene Monolith
wurde paßgenau in einen kontinuierlichen 0,3 l-Hydrierreaktor eingebaut.
2 g Rutheniumnitrosylnitrat wurden in 500 ml eines Gemisches aus Shell
sol®/Tetrabutylharnstoff (70 : 30) gelöst. Diese Lösung wurde bei 10 bar
Wasserstoffdruck und 100°C in einer Menge von 60 ml/h kontinuierlich in
den Reaktor gefahren. Der erhaltene Reaktionsaustrag war farblos und frei
von Ruthenium. Nach Zugabe der gesamten Ruthenium-haltigen Lösung
wurde die Arbeitslösung (13% 2-Ethylanthrachinon in Shellsol®/Tetra
butylharnstoff (70 : 30) bei 40°C und 10 bar Wasserstoffdruck ohne Zusatz
von Ruthenium in einer Menge von 300 ml/h kontinuierlich weiter in den
Reaktor gefahren.
Die gaschromatographische Auswertung ergab einen Umsatz von 62% und
eine Selektivität von 100% bezüglich des 2-Ethylanthrahydrochinon.
Claims (9)
1. Verfahren zur Hydrierung einer Anthrachinon-Verbindung oder eines
Gemisches aus zwei oder mehr davon durch Inkontaktbringen der
Anthrachinon-Verbindung oder des Gemisches aus zwei oder mehr
davon mit einem Katalysator, wobei eine Anthrahydrochinon-Verbindung
oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon erhalten wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der Katalysator mindestens eine in situ auf einem
Träger abgeschiedene, homogene Verbindung mindestens eines Metalls
der VIII. Nebengruppe des Periodensystems umfaßt.
2. Verfahren zur Hydrierung einer Anthrachinon-Verbindung oder eines
Gemisches aus zwei oder mehr davon durch Inkontaktbringen der
Anthrachinon-Verbindung oder des Gemisches aus zwei oder mehr
davon mit einem Katalysator, wobei eine Anthrahydrochinon-Verbindung
oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon erhalten wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der Katalysator als Aktivmetall mindestens ein
Metall der VIII. Nebengruppe des Periodensystems alleine oder zu
sammen mit mindestens einem Metall der I. oder VII. Nebengruppe des
Periodensystems, aufgebracht auf einem Träger, umfaßt, wobei der
Träger einen mittleren Porendurchmesser von mindestens 50 nm und
eine Oberfläche BET von höchstens 30 m2/g aufweist und die Menge
des Aktivmetalls 0,01 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
des Katalysator, beträgt.
3. Verfahren zur Hydrierung einer Anthrachinon-Verbindung oder eines
Gemisches aus zwei oder mehr davon durch Inkontaktbringen der
Anthrachinon-Verbindung oder des Gemisches aus zwei oder mehr
davon mit einem Katalysator, wobei eine Anthrahydrochinon-Verbindung
oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon erhalten wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der Katalysator als Aktivmetall mindestens ein
Metall der VIII. Nebengruppe des Periodensystems alleine oder zusam
men mit mindestens einem Metall der I. oder VII. Nebengruppe des
Periodensystems in einer Menge von 0,01 bis 30 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht des Katalysators, aufgebracht auf einem Träger,
umfaßt, wobei 10 bis 50% des Porenvolumens des Trägers von Ma
kroporen mit einem Porendurchmesser im Bereich von 50 nm bis
10.000 nm und 50 bis 90% des Porenvolumens des Trägers von Meso
poren mit einem Porendurchmesser im Bereich von 2 bis 50 nm gebil
det werden, wobei sich die Summe der Porenvolumina zu 100% ad
diert.
4. Verfahren zur Hydrierung einer Anthrachinon-Verbindung oder eines
Gemisches aus zwei oder mehr davon durch Inkontaktbringen der
Anthrachinon-Verbindung oder des Gemisches aus zwei oder mehr
davon mit einem Katalysator, wobei eine Anthrahydrochinon-Verbindung
oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon erhalten wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der Katalysator als Aktivmetall mindestens ein
Metall der VIII. Nebengruppe des Periodensystems alleine oder zu
sammen mit mindestens einem Metall der I. oder VII. Nebengruppe des
Periodensystems in einer Menge von 0,01 bis 30 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht des Katalysators, aufgebracht auf einen Träger, um
faßt, wobei der Träger einen mittleren Porendurchmesser von minde
stens 0,1 µm, und eine Oberfläche BET von höchstens 15 m2/g auf
weist.
5. Verfahren zur Hydrierung einer Anthrachinon-Verbindung oder eines
Gemisches aus zwei oder mehr davon durch Inkontaktbringen der
Anthrachinon-Verbindung oder des Gemisches aus zwei oder mehr
davon mit einem Katalysator, wobei eine Anthrahydrochinon-Verbindung
oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon erhalten wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der Katalysator ein monolithischer Trägerkatalysator
ist, der durch aufeinanderfolgendes an der Luft Erhitzen und Abkühlen
eines Trägermaterials in Form eines Metallgewebes oder einer Metall
folie, nachfolgendes Beschichten im Vakuum mit einer Aktivkomponente
und anschließendes Schneiden und Verformen des beschichteten Träger
materials und abschließendes Verarbeiten zu einem monolithischen
Trägerkatalysator hergestellt werden kann, wobei als Aktivmetall minde
stens ein Metall der VIII. Nebengruppe des Periodensystems alleine
oder zusammen mit mindestens einem Metall der I. oder VII. Neben
gruppe des Periodensystems verwendet wird.
6. Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid nach dem Anthrachi
non-Verfahren, das die folgenden Stufen (1) und (2) umfaßt:
- (1) Hydrierung einer Anthrachinon-Verbindung oder eines Gemi sches aus zwei oder mehr davon mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Anthrahydrochinon- Verbindung oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon erhalten wird; und
- (2) Umsetzung der Anthrahydrochinon-Verbindung oder des Gemi sches aus zwei oder mehr davon mit einem Sauerstoff enthal tenden Gas, wobei eine Mischung, die Wasserstoffperoxid und die Anthrachinon-Verbindung oder das Gemisch aus zwei oder mehr davon enthält, erhalten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Stufen (1) und (2) kontinuierlich
durchgeführt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, das zusätzlich die folgende Stufe
(3) umfaßt:
- (3) Extraktion des Wasserstoffperoxids aus der Mischung, die Wasserstoffperoxid und die Anthrachinonverbindung oder das Gemisch aus zwei oder mehr davon enthält mittels eines Wasser enthaltenden Extraktionsmittels.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei als Anthrachinon-
Verbindung ein 2-Alkylanthrachinon oder ein Gemisch aus zwei oder
mehr davon eingesetzt wird.
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