DE19859561A1 - Production of shaped bodies, for example containing titanium, silicon, and lithium, using a metal oxide sol - Google Patents
Production of shaped bodies, for example containing titanium, silicon, and lithium, using a metal oxide solInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formkör pers, der mindestens ein poröses oxidisches Material und mindestens ein Metalloxid enthält, den Formkörper an sich sowie dessen Verwendung als Kata lysator bei der Umsetzung von organischen Verbindungen, insbesondere zur Epoxidation von organischen Verbindungen, die mindestens eine C-C- Doppelbindung aufweisen.The present invention relates to a method for producing a molded article pers, of at least one porous oxidic material and at least one Contains metal oxide, the molded body itself and its use as a kata analyzer in the implementation of organic compounds, in particular for Epoxidation of organic compounds containing at least one C-C Have double bond.
Formkörper, die poröse oxidische Materialen enthalten, werden in zahlreichen chemischen Verfahren eingesetzt. Notwendig dazu ist ein Herstellungsverfahren, das es erlaubt, kostengünstig großtechnisch relevante Mengen an Formkörpern herzustellen.Shaped bodies that contain porous oxidic materials are used in numerous chemical processes used. This requires a manufacturing process that allows inexpensive large-scale relevant quantities of moldings to manufacture.
In der Regel wird zur Herstellung von Formkörpern das poröse oxidische Materi al mit einem Binder, einer organischen viskositätssteigernden Substanz und einer Flüssigkeit zum Anteigen der Masse versetzt und in einem Kneter oder Koller verdichtet. Anschließend wird die erhaltene Masse mittels Strangpresse oder Ex truder verformt, und die erhaltenen Formkörper werden getrocknet und calciniert.As a rule, the porous oxidic material is used to produce molded articles al with a binder, an organic viscosity increasing substance and a Liquid added to make the mass and in a kneader or bowl condensed. The mass obtained is then extruded or Ex truder deformed, and the moldings obtained are dried and calcined.
Um Formkörper herzustellen, die auch zur Herstellung sehr reaktiver Produkte geeignet sind, ist es notwendig, chemisch inerte Binder zu verwenden, die eine Weiterreaktion dieser Produkte verhindern. To produce moldings that are also used to manufacture very reactive products are suitable, it is necessary to use chemically inert binders, the one Prevent further reaction of these products.
Geeignete Binder stellen eine Reihe von Metalloxiden dar. Beispielsweise seien Oxide des Siliciums, des Aluminiums, des Titans oder des Zirkons genannt. Siliciumdioxid als Binder ist beispielsweise in den Druckschriften US 5,500,199 und US 4,859,785 offenbart.Suitable binders are a number of metal oxides Oxides of silicon, aluminum, titanium or zircon called. Silicon dioxide as a binder is, for example, in the publications US 5,500,199 and US 4,859,785.
Bei derartigen Bindern sollte der Gehalt an (Erd)alkalimetallionen möglichst niedrig sein, weshalb eine Verwendung von (erd)alkalimetallarmen bzw. (erd)alkalimetallfreien Binderquellen notwendig ist.With such binders, the content of (earth) alkali metal ions should be as possible be low, which is why the use of (earth) low-alkali metal or (earth) alkali metal-free binder sources is necessary.
Zur Herstellung der oben genannten Metalloxid-Binder kann man als Edukte entsprechende Metalloxidsole verwenden. Bei der Herstellung von beispielsweise der erwähnten (erd)alkalimetallarmen bzw. (erd)alkalimetallfreien Siliciumdi oxid-Binder dient demgemäß (erd)alkalimetallarmes bzw. (erd)alkalimetallfreies Kieselsol als Binderquelle.To produce the metal oxide binder mentioned above, one can use as starting materials use appropriate metal oxide brines. In the production of, for example the mentioned (earth) low alkali metal or (earth) alkali metal free silicon di Accordingly, oxide binder is used for (earth) low alkali metal or (earth) free of alkali metal Silica sol as a binder source.
Bei der Herstellung von Kieselsolen kann man von Alkalisilicaten ausgehen, was jedoch in der Regel zu unerwünscht hohen Gehalten an Alkalimetallionen im Kieselsol führt. Die Herstellung solcher Kieselsole ist beispielsweise in "Ull mann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", Band A23 (1993), S. 614-629 beschrieben.In the production of silica sols one can start from alkali silicates, what however, usually to undesirably high levels of alkali metal ions in the Silica sol leads. The production of such silica sols is described, for example, in "Ull mann's Encyclopedia of Industrial Chemistry ", Volume A23 (1993), pp. 614-629 described.
Die JP-A-07 048 117 offenbart die Kieselsolherstellung durch Hydrolyse von Alkoxysilanen unter Einwirkung von Ammoniak in Gegenwart eines großen Überschusses von Alkohol, wobei die erhaltenen Kieselsole einen Gehalt von bis zu 10 Gew.-% an Siliciumdioxid haben.JP-A-07 048 117 discloses silica sol production by hydrolysis of Alkoxysilanes under the influence of ammonia in the presence of a large Excess alcohol, the silica sols obtained having a content of up to have 10% by weight of silicon dioxide.
Die JP-A-05 085 714 beschreibt die saure Zersetzung von Alkoxysilanen, eben falls in alkoholischem Medium. Dabei werden Kieselsole mit Siliciumdioxidgehalten von 1 bis 10 Gew.-% erhalten. JP-A-05 085 714 describes the acidic decomposition of alkoxysilanes if in alcoholic medium. In doing so, silica sols are used Silica contents of 1 to 10 wt .-% obtained.
Ein Nachteil der in den beiden letzten Druckschriften offenbarten Verfahren zur Kieselsolherstellung ist der niedrige erreichbare Siliciumdioxidgehalt der Kiesel sole, der das Verfahren unwirtschaftlich macht, da sowohl bei der Solherstellung als auch bei einer Weiterverarbeitung Anlagenkapazität durch überflüssige Was sermasse vergeudet wird.A disadvantage of the methods disclosed in the last two publications Silica sol production is the low attainable silicon dioxide content of the pebbles sole, which makes the process uneconomical, since both in the production of sol as well as in further processing plant capacity through superfluous what mass is wasted.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgemäß, ein großtechnisch einsetzbares Verfahren zur Herstellung von Formkörpern bereitzustellen, die einen niedrigen Gehalt an (Erd)alkalimetallionen aufweisen und die als Kataly satoren, vorzugsweise im Festbett, verwendet werden können.Accordingly, an object of the present invention is an industrial scale provide usable process for the production of moldings, the have a low content of (earth) alkali metal ions and as Kataly generators, preferably in a fixed bed, can be used.
Überraschend wurde gefunden, daß solche Formkörper erhalten werden kön nen, wenn in einer Stufe des Verfahrens poröses oxidisches Material mit Metalloxidsol und/oder Metalloxid vermischt wird, wobei das Metalloxidsol und das Metalloxid jeweils einen niedrigen Gehalt an (Erd)alkalimetallionen aufweisen.It has surprisingly been found that such shaped articles can be obtained NEN, if in a stage of the process with porous oxidic material Metal oxide sol and / or metal oxide is mixed, the metal oxide sol and the metal oxide each have a low content of (earth) alkali metal ions exhibit.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
eines Formkörpers, umfassend mindestens ein poröses oxidisches Material und
mindestens ein Metalloxid, das die folgende Stufe (i) umfaßt:
Accordingly, the present invention relates to a process for producing a shaped body, comprising at least one porous oxidic material and at least one metal oxide, which comprises the following step (i):
- a) Vermischen des mindestens einen porösen oxidischen Materials mit min destens einem Metalloxidsol, das einen niedrigen Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetallionen aufweist, und/oder mindestens einem Metalloxid, das einen niedrigen Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetallionen aufweist.a) mixing the at least one porous oxidic material with min least a metal oxide sol, which has a low content of alkali and Has alkaline earth metal ions, and / or at least one metal oxide, which has a low content of alkali and alkaline earth metal ions.
Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung einen Formkörper, herstellbar durch vorstehend beschriebenes Verfahren, wobei dieser Formkörper einen Gehalt an (Erd)alkalimetallionen von bevorzugt weniger als 700 ppm, besonders bevor zugt weniger als 600 ppm und insbesondere weniger als 500 ppm aufweist. The present invention also relates to a shaped body which can be produced by The method described above, wherein this molded body contains (Earth) alkali metal ions of preferably less than 700 ppm, especially before has less than 600 ppm and in particular less than 500 ppm.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Metalloxidsol durch Hydrolyse mindestens eines Metallsäureesters hergestellt.In a preferred embodiment of the method according to the invention the metal oxide sol is obtained by hydrolysis of at least one metal acid ester manufactured.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch ein wie oben beschriebenes Ver fahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Metalloxidsol hergestellt wird durch Hydrolyse mindestens eines Metallsäureesters.Therefore, the present invention also relates to a Ver as described above drive, which is characterized in that the metal oxide sol is produced by hydrolysis of at least one metal acid ester.
Die zur Hydrolyse anstehenden Metallsäureester können vor der Hydrolyse gereinigt werden. Dabei sind alle geeigneten Verfahren denkbar. Bevorzugt werden die Metallsäureester vor der Hydrolyse einer Destillation unterzogen.The metal acid esters due for hydrolysis can be prior to hydrolysis getting cleaned. All suitable methods are conceivable. Prefers the metal acid esters are subjected to distillation before the hydrolysis.
Hinsichtlich der Hydrolyse des Metallsäureesters kommen prinzipiell alle mög lichen Verfahren in Betracht. Bevorzugt wird im erfindungsgemäßen Verfahren die Hydrolyse jedoch im wäßrigen Medium durchgeführt. Dies bietet den Vorteil, daß im Vergleich zu aus der Literatur, beispielsweise der JP 07,048,117 oder der JP 05,085,714, bekannten Hydrolysen, in denen bei Alkoholüberschuß gearbeitet wird, wesentlich weniger Alkohol abdestilliert werden muß.With regard to the hydrolysis of the metal acid ester, in principle all are possible process. Preference is given to the process according to the invention however, the hydrolysis is carried out in an aqueous medium. This has the advantage that compared to from the literature, for example JP 07,048,117 or JP 05,085,714, known hydrolysis, in which worked with excess alcohol is, much less alcohol has to be distilled off.
Katalysiert werden kann die Hydrolyse durch Zugabe basischer oder saurer Sub stanzen. Bevorzugt werden dabei basische oder saure Substanzen, die sich durch Calcinieren rückstandsfrei entfernen lassen. Vor allem werden Substanzen, aus gewählt aus der Gruppe Ammoniak, Alkylamine, Alkanolamine, Arylamine, Carbonsäuren, Salpetersäure und Salzsäure, verwendet. Insbesondere werden Ammoniak, Alkylamine, Alkanolamine und Carbonsäuren verwendet.The hydrolysis can be catalyzed by adding basic or acidic sub punch. Basic or acidic substances which are preferred are preferred Allow calcining to be removed without residue. Above all, substances are made from selected from the group ammonia, alkylamines, alkanolamines, arylamines, Carboxylic acids, nitric acid and hydrochloric acid are used. In particular, be Ammonia, alkylamines, alkanolamines and carboxylic acids are used.
Bevorzugt wird im erfindungsgemäßen Verfahren als Metallsäureester Orthokie selsäureester verwendet. In the process according to the invention, preference is given to orthokia as the metal acid ester used acid ester.
Die Hydrolyse der Metallsäureester erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahren bei Temperaturen von 20 bis 100°C, bevorzugt von 60 bis 95°C sowie bei pH- Werten von 4 bis 10, bevorzugt von 5 bis 9, besonders bevorzugt von 7 bis 9.The hydrolysis of the metal acid esters takes place in the process according to the invention Temperatures from 20 to 100 ° C, preferably from 60 to 95 ° C and at pH Values from 4 to 10, preferably from 5 to 9, particularly preferably from 7 to 9.
Das Molverhältnis katalytisch wirkende Substanz/Metallsäureester beträgt im allgemeinen 0,0001 bis 0,11, bevorzugt 0,0002 bis 0,01 und insbesondere 0,0005 bis 0,008.The molar ratio of catalytically active substance / metal acid ester is in general 0.0001 to 0.11, preferably 0.0002 to 0.01 and in particular 0.0005 up to 0.008.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden aus der Hydrolyse Metalloxidsole, vorzugsweise Kieselsole erhalten, die einen Gehalt an (Erd)alkalimetallionen von weniger als 800 ppm, bevorzugt weniger als 600 ppm, weiter bevorzugt weniger als 400 ppm, weiter bevorzugt weniger als 200 ppm, weiter bevorzugt weniger als 100 ppm, besonders bevorzugt weniger als 50 ppm, weiter beson ders bevorzugt weniger als 10 ppm, insbesondere weniger als 5 ppm aufweisen.In the process according to the invention, metal oxide brines, preferably obtained silica sols containing (earth) alkali metal ions less than 800 ppm, preferably less than 600 ppm, more preferred less than 400 ppm, more preferably less than 200 ppm, more preferred less than 100 ppm, particularly preferably less than 50 ppm, further particularly which preferably have less than 10 ppm, in particular less than 5 ppm.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung ein Metalloxidsol mit einem Ge halt an (Erd)alkalimetallionen von weniger als 800 ppm, herstellbar durch Hydrolyse mindestens eines Metallsäureesters.Accordingly, the present invention relates to a metal oxide sol having a Ge holds (earth) alkali metal ions of less than 800 ppm, producible by Hydrolysis of at least one metal acid ester.
Der Gehalt der erfindungsgemäß hergestellten Metalloxidsole an Metalloxid be trägt im allgemeinen bis zu 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 40 Gew.-%.The metal oxide content of the metal oxide sols produced according to the invention generally carries up to 50% by weight, preferably 10 to 40% by weight.
Der bei der Hydrolyse entstehende Alkohol wird im erfindungsgemäßen Verfah ren in der Regel abdestilliert. Geringe Mengen an Alkohol können jedoch im Metalloxidsol verbleiben, solange sie in den weiteren Schritten des erfindungs gemäßen Verfahrens keine störenden Auswirkungen zeigen.The alcohol formed during the hydrolysis is in the process according to the invention usually distilled off. However, small amounts of alcohol can Metal oxide sol remain as long as they are in the further steps of the invention show no disruptive effects according to the method.
Vorteilhaft für den großtechnischen Einsatz der erfindungsgemäß hergestellten Metalloxidsole ist deren Eigenschaft, keine Tendenzen zur Gelbildung zu zeigen. Advantageous for the industrial use of the products produced according to the invention Metal oxide brine is their property of showing no tendency to gel.
Spezielle Vorsichtsmaßnahmen zur Verhinderung der Gelbildung sind damit über flüssig. Die Lagerfähigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Metalloxidsole beträgt mehrere Wochen, wodurch die zeitliche Koordination mit weiteren Ver fahrensschritten unproblematisch wird.Special precautions to prevent gel formation are over liquid. The shelf life of the metal oxide sols produced according to the invention is several weeks, which means that the time coordination with other ver driving steps becomes unproblematic.
Erfindungsgemäß wird im Verfahren ein Gemisch, umfassend mindestens ein poröses oxidisches Material und mindestens ein Metalloxid, hergestellt, wobei als Metalloxidquelle ein Metalloxidsol verwendet wird, das wie oben beschrieben hergestellt wird.According to the invention, a mixture comprising at least one is used in the process porous oxidic material and at least one metal oxide, wherein a metal oxide sol is used as the metal oxide source, as described above will be produced.
Prinzipiell bestehen keine Einschränkungen bezüglich des Verfahrens zur Her stellung des Gemisches. Bevorzugt wird im erfindungsgemäßen Verfahren jedoch eine Suspension, enthaltend mindestens ein poröses oxidisches Material und Metalloxidsol, versprüht.In principle there are no restrictions with regard to the method for manufacturing position of the mixture. Preference is given to the process according to the invention however, a suspension containing at least one porous oxidic material and metal oxide sol, sprayed.
Dabei bestehen hinsichtlich des Gehaltes der Suspension an porösem oxidischem Material keine Einschränkungen, solange die Verarbeitbarkeit der Suspension beim Herstellen und Versprühen gewährleistet ist. Bevorzugt wird das Gewicht verhältnis von porösem oxidischem Material zum Metalloxid des Metalloxidsols von 10 bis 0,1 gewählt, besonders bevorzugt von 8 bis 1.There are porous oxidic particles in the suspension Material no restrictions as long as the workability of the suspension is guaranteed during manufacture and spraying. Weight is preferred ratio of porous oxidic material to metal oxide of the metal oxide sol selected from 10 to 0.1, particularly preferably from 8 to 1.
Die Hauptbestandteile der Suspension sind im allgemeinen poröses oxidisches Material, Metalloxidsol und Wasser. Ferner kann die Suspension noch Restspu ren organischer Verbindungen enthalten. Diese können beispielsweise aus der Herstellung des porösen oxidischen Materials stammen. Ebenso sind Alkohole denkbar, die aus der Hydrolyse von Metallsäureester entstehen oder Substanzen, die wie oben beschrieben zur Förderung der Hydrolyse von Metallsäureester zu gesetzt werden. The main components of the suspension are generally porous oxidic Material, metal oxide sol and water. Furthermore, the suspension can still have residual contain organic compounds. These can, for example, from the Manufacture of the porous oxidic material. Likewise are alcohols conceivable that arise from the hydrolysis of metal acid esters or substances, which as described above to promote hydrolysis of metal acid esters be set.
In Abhängigkeit davon, welche Feuchtigkeit das Gemisch zur weiteren Verar beitung aufweisen soll, kann sich eine Trocknung anschließen. Dabei können alle denkbaren Verfahren angewendet werden. Bevorzugt erfolgt die Trocknung des Gemisches gleichzeitig mit dem Versprühen in einem Sprühtrocknungsvorgang. Bevorzugt werden die Sprühtrockner mit Inertgasen, besonders bevorzugt mit Stickstoff oder Argon betrieben.Depending on the humidity of the mixture for further processing processing, drying can follow. Everyone can conceivable procedures are applied. The drying of the Mixtures simultaneously with spraying in a spray drying process. Spray dryers with inert gases are preferred, particularly preferably with Nitrogen or argon operated.
Bezüglich der im erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Formkörper verwendbaren porösen oxidischen Materialien existieren keine besonderen Be schränkungen, solange es möglich ist, ausgehend von diesen Materialien wie hierin beschriebene Formkörper herzustellen, und solange diese Materialien die notwendige katalytische Aktivität aufweisen.With regard to the process for producing the shaped bodies in the process according to the invention usable porous oxidic materials do not exist restrictions as long as it is possible based on such materials as Manufacture molded articles described herein, and as long as these materials have the necessary catalytic activity.
Vorzugsweise ist das poröse oxidische Material ein Zeolith. Zeolithe sind be kanntermaßen kristalline Alumosilicate mit geordneten Kanal- und Käfigstrukturen, die Mikroporen aufweisen. Der Begriff "Mikroporen", wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, entspricht der Definition in "Pure Appl. Chem." 45 (1976) S. 71 ff., insbesondere S. 79, und bezeichnet Po ren mit einem Porendurchmesser von kleiner 2 nm. Das Netzwerk solcher Zeolithe ist aufgebaut aus SiO4- und AlO4-Tetraedern, die über gemeinsame Sau erstoffrücken verbunden sind. Eine Übersicht über die bekannten Strukturen findet sich beispielsweise bei W.M. Meier, D.H. Olson und Ch. Baerlocher in "Atlas of Zeolithe Structure Types", Elsevier, 4. Auflage, London 1996.The porous oxidic material is preferably a zeolite. Zeolites are known to be crystalline aluminosilicates with ordered channel and cage structures that have micropores. The term "micropores" as used in the context of the present invention corresponds to the definition in "Pure Appl. Chem." 45 (1976) p. 71 ff., In particular p. 79, and refers to pores with a pore diameter of less than 2 nm. The network of such zeolites is made up of SiO 4 - and AlO 4 tetrahedra, which are connected by common backs of oxygen . An overview of the known structures can be found, for example, in WM Meier, DH Olson and Ch. Baerlocher in "Atlas of Zeolite Structure Types", Elsevier, 4th edition, London 1996.
Ferner existieren Zeolithe, die kein Aluminium enthalten und bei denen im Silicatgitter anstelle des Si(IV) teilweise Titan als Ti(IV) vorhanden ist. Die Titanzeolithe, insbesondere solche mit einer Kristallstruktur vom MFI-Typ, sowie Möglichkeiten zu ihrer Herstellung sind beschrieben beispielsweise in der EP-A 0 311 983 oder der EP-A 0 405 978. Außer Silicium und Titan können solche Materialien auch zusätzliche Elemente wie z. B. Aluminium, Zirkonium, Zinn, Eisen, Niob, Kobalt, Nickel, Gallium, Bor oder geringe Mengen an Fluor enthalten.There are also zeolites that do not contain aluminum and in which Silicate lattice instead of Si (IV) partially titanium is present as Ti (IV). The Titanium zeolites, especially those with a MFI-type crystal structure, as well as possibilities for their production are described for example in the EP-A 0 311 983 or EP-A 0 405 978. In addition to silicon and titanium can such materials also include additional elements such. B. aluminum, zirconium, Tin, iron, niobium, cobalt, nickel, gallium, boron or small amounts of fluorine contain.
In den beschriebenen Zeolithen kann das Titan desselben teilweise oder vollständig durch Vanadium, Zirkonium, Chrom, Niob oder Eisen oder durch ein Gemisch aus zwei oder mehr davon ersetzt sein. Das molare Verhältnis von Titan und/oder Vanadium, Zirkonium, Chrom, Niob oder Eisen zur Summe aus Silicium und Titan und/oder Vanadium, Zirkonium, Chrom, Niob oder Eisen liegt in der Regel im Bereich von 0,01 : 1 bis 0,1 : 1.In the zeolites described, the titanium can be partially or partially completely by vanadium, zirconium, chromium, niobium or iron or by a Mixture of two or more of them can be replaced. The molar ratio of titanium and / or vanadium, zirconium, chromium, niobium or iron to the sum of Silicon and titanium and / or vanadium, zirconium, chromium, niobium or iron is usually in the range of 0.01: 1 to 0.1: 1.
Titanzeolithe mit MFI-Struktur sind dafür bekannt, daß sie über ein bestimmtes Muster bei der Bestimmung ihrer Röntgenbeugungsaufnahmen sowie zusätzlich über eine Gerüstschwingungsbande im Infrarotbereich (IR) bei etwa 960 cm-1 identifiziert werden können und sich damit von Alkalimetalltitanaten oder kristallinen und amorphen TiO2-Phasen unterscheiden.Titanium zeolites with an MFI structure are known for being able to be identified via a certain pattern when determining their X-ray diffraction images and also via a framework vibration band in the infrared region (IR) at around 960 cm -1 , and are thus different from alkali metal titanates or crystalline and amorphous TiO 2 -Differentiate phases.
Vorzugsweise werden Titan-, Vanadium-, Chrom-, Niob-, Zirkonium-Zeolithe, weiter bevorzugt Titan-Zeolithe und insbesondere Titansilicalite verwendet. Dabei sind im einzelnen Titan-, Vanadium-, Chrom-, Niob-, Zirkonium-Zeolithe mit Pentasil-Zeolith-Struktur, insbesondere die Typen mit röntgenografischer Zuordnung zur BEA-, MOR-, TON-, MTW-, FER-, MFI-, MEL-, CHA-, ERI-, RHO-, GIS-, BOG-, NON-, EMT-, HEU-, KFI-, FAU-, DDR-, MTT-, RUT-, RTH-, LTL-, MAZ-, GME-, NES-, OFF-, SGT-, EUO-, MFS-, MWW- oder MFI/MEL-Mischstruktur sowie ITQ-4 zu nennen. Zeolithe dieses Typs sind beispielsweise in der oben genannten Literaturstelle von Meier et al. beschrieben. Denkbar sind für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren weiterhin ritanhaltige Zeolithe mit der Struktur des UTD-1, CIT-1 oder CIT-5. Als weitere titanhaltige Zeolithe sind solche mit der Struktur des ZSM-48 oder ZSM-12 zu nennen.Titanium, vanadium, chromium, niobium, zirconium zeolites, more preferably titanium zeolites and in particular titanium silicalites are used. These include titanium, vanadium, chromium, niobium, zirconium zeolites with a Pentasil zeolite structure, especially the types with X-ray Assignment to BEA, MOR, TON, MTW, FER, MFI, MEL, CHA, ERI, RHO, GIS, BOG, NON, EMT, HEU, KFI, FAU, DDR, MTT, RUT, RTH, LTL, MAZ, GME, NES, OFF, SGT, EUO, MFS, MWW or MFI / MEL mixed structure and ITQ-4. Zeolites of this type are for example in the above-mentioned literature by Meier et al. described. Are also conceivable for use in the inventive method Rite-containing zeolites with the structure of UTD-1, CIT-1 or CIT-5. As another Titanium-containing zeolites are those with the structure of ZSM-48 or ZSM-12 call.
Derartige Zeolithe sind unter anderem in der US-A S 430 000 und der WO 94/29408 beschrieben, deren diesbezüglicher Inhalt voll umfänglich in die vorliegende Anmeldung durch Bezugnahme aufgenommen wird. Als besonders bevorzugt sind für das erfindungsgemäße Verfahren Ti-Zeolithe mit MFI-, MEL- oder MFI/MEL-Mischstruktur anzusehen. Als weiter bevorzugt sind im einzelnen die Ti-enthaltenden Zeolith-Katalysatoren, die im allgemeinen als "TS- 1", "TS-2", "TS-3" bezeichnet werden, sowie Ti-Zeolithe mit einer zu β-Zeolith isomorphen Gerüststruktur zu nennen.Such zeolites are described, inter alia, in US Pat. No. 430,000 and WO 94/29408 described, the relevant content in full in the present application is incorporated by reference. As special preferred for the process according to the invention are Ti zeolites with MFI, MEL or MFI / MEL mixed structure. As further preferred are individual the Ti-containing zeolite catalysts, which are generally referred to as "TS- 1 "," TS-2 "," TS-3 ", as well as Ti zeolites with a beta zeolite to call isomorphic framework structure.
Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers, wie oben beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das poröse oxidische Material ein Zeolith ist.Accordingly, the present invention relates to a method for Production of a shaped body as described above, the result is characterized in that the porous oxidic material is a zeolite.
Selbstverständlich können im erfindungsgemäßen Verfahren auch Gemische aus zwei oder mehr, insbesondere der oben genannten porösen oxidischen Materialien verwendet werden.Mixtures can of course also be used in the process according to the invention two or more, especially the above porous oxidic Materials are used.
Üblicherweise stellt man die genannten Titan-, Zirkonium-, Chrom-, Niob-, Eisen- und Vanadiumzeolithe dadurch her, daß man eine wäßrige Mischung aus einer Metalloxidquelle, vorzugsweise einer SiO2-Quelle, sowie aus einer Titan-, Zirkonium-, Chrom-, Niob-, Eisen- bzw. Vanadium-Quelle, wie z. B. Titandioxid bzw. einem entsprechenden Vanadiumoxid, Zirkoniumalkoholat, Chromoxid, Nioboxid oder Eisenoxid und einer stickstoffhaltigen organischen Base als Templat ("Schablonen-Verbindung"), wie z. B. Tetrapropylammoniumhydroxid, gegebenenfalls noch unter Hinzufügen basischer Verbindungen, in einem Druckbehälter unter erhöhter Temperatur im Zeitraum mehrerer Stunden oder einiger Tage umsetzt, wobei ein kristallines Produkt entsteht. Dieses wird abfiltriert, gewaschen, getrocknet und zur Entfernung der organischen Stickstoffbase bei erhöhter Temperatur gebrannt. In dem so erhaltenen Pulver liegt das Titan bzw. das Zirkonium, Chrom, Niob, Eisen und/oder Vanadium zumindest teilweise innerhalb des Zeolithgerüsts in wechselndem Anteil mit 4-, 5- oder 6facher Koordination vor. Zur Verbesserung des katalytischen Verhaltens kann sich noch eine mehrmalige Waschbehandlung mit schwefelsaurer Wasserstoffperoxidlösung anschließen, worauf das Titan- bzw. Zirkonium-, Chrom-, Niob-, Eisen-, Vanadiumzeolith-Pulver erneut getrocknet und gebrannt werden muß. Das so hergestellte Titan- bzw. Zirkonium-, Chrom-, Niob-, Eisen-, oder Vanadiumzeolith-Pulver wird im erfindungsgemäßen Verfahren als Komponente der oben beschriebenen Suspension verwendet.Usually the titanium, zirconium, chromium, niobium, iron and vanadium zeolites mentioned are prepared by adding an aqueous mixture of a source of metal oxide, preferably an SiO 2 source, and of a source of titanium, zirconium and chromium -, niobium, iron or vanadium source, such as. B. titanium dioxide or a corresponding vanadium oxide, zirconium alcoholate, chromium oxide, niobium oxide or iron oxide and a nitrogen-containing organic base as a template ("template compound"), such as. B. tetrapropylammonium hydroxide, optionally with the addition of basic compounds, in a pressure vessel at elevated temperature over a period of several hours or a few days, whereby a crystalline product is formed. This is filtered off, washed, dried and baked at elevated temperature to remove the organic nitrogen base. In the powder obtained in this way, the titanium or the zirconium, chromium, niobium, iron and / or vanadium is present at least partially within the zeolite structure in varying proportions with 4-, 5- or 6-fold coordination. To improve the catalytic behavior, a repeated washing treatment with sulfuric acid hydrogen peroxide solution can follow, after which the titanium or zirconium, chromium, niobium, iron, vanadium zeolite powder must be dried and fired again. The titanium or zirconium, chromium, niobium, iron or vanadium zeolite powder thus produced is used in the process according to the invention as a component of the suspension described above.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung daher ein Verfahren, wie oben
beschrieben, in dem das mindestens eine poröse oxidische Material mit minde
stens einem Metalloxidsol vermischt wird, wobei das mindestens eine poröse
oxidische Material hergestellt wird in einem Verfahren, das eine oder mehrere
der folgenden Stufen (a) bis (f) umfaßt:
In particular, the present invention therefore relates to a process as described above in which the at least one porous oxidic material is mixed with at least one metal oxide sol, the at least one porous oxidic material being produced in a process which comprises one or more of the following steps ( a) to (f) include:
- a) Herstellen einer vorzugsweise wäßrigen Mischung aus mindestens einer Metalloxidquelle, vorzugsweise einer SiO2-Quelle, und einer weiteren Metallquelle, beispielsweise einer Titan-, Zirkonium-, Chrom-, Niob-, Ei sen- bzw. Vanadium-Quelle,a) producing a preferably aqueous mixture of at least one metal oxide source, preferably an SiO 2 source, and a further metal source, for example a titanium, zirconium, chromium, niobium, iron or vanadium source,
- b) Kristallisation der Mischung aus (a) in einem Druckbehälter unter Zugabe mindestens einer Schablonenverbindung, gegebenenfalls unter Zugabe einer weiteren basischen Verbindung,b) Crystallization of the mixture from (a) in a pressure vessel with addition at least one template compound, optionally with addition another basic compound,
- c) Trocknung des in der aus (b) resultierenden Suspension enthaltenen kristallinen Produktes, vorzugsweise durch Sprühtrocknung,c) drying of the suspension contained in (b) crystalline product, preferably by spray drying,
- d) Calcinieren des getrockneten Produktes aus (c), d) calcining the dried product from (c),
- e) Zerkleinern des calcinierten Produktes aus (d), beispielsweise durch Mahlen, zu Partikeln mit Partikelgrößen kleiner 500 µm, bevorzugt kleiner 300 µm, besonders bevorzugt kleiner 200 µm,e) crushing the calcined product from (d), for example by Grinding to particles with particle sizes smaller than 500 µm, preferably smaller 300 µm, particularly preferably less than 200 µm,
- f) gegebenenfalls mehrmalige Waschbehandlung des zerkleinerten Produktes aus (e) mit anschließender Trocknung und Calcinierung.f) if necessary, repeated washing treatment of the comminuted product from (e) with subsequent drying and calcination.
Auch bezüglich der Porenstruktur der porösen oxidischen Materialien existieren keine besonderen Beschränkungen, d. h. das Material kann Mikroporen, Mesoporen, Makroporen, Mikro- und Mesoporen, Mikro- und Makroporen, Meso- und Makroporen oder Mikro-, Meso- und Makroporen aufweisen, wobei die Definition der Begriffe "Mesoporen" und "Makroporen" ebenfalls derjenigen in oben erwähnter Literatur gemäß "Pure Appl. Chem." entspricht und Poren mit einem Durchmesser von < 2 nm bis ca. 50 nm bzw. < ungefähr 50 nm bezeichnet.The pore structure of the porous oxidic materials also exists no special restrictions, d. H. the material can have micropores, Mesopores, macropores, micro and mesopores, micro and macropores, Have meso and macro pores or micro, meso and macro pores, where the definition of the terms "mesopores" and "macropores" also those in the literature mentioned above according to "Pure Appl. Chem." corresponds and with pores a diameter of <2 nm to approximately 50 nm or <approximately 50 nm designated.
Vorzugsweise werden jedoch mikroporöse oxidische Materialien wie beispielsweise Titansilicalite verwendet.However, microporous oxidic materials such as for example, titanium silicalite is used.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah rens wird das mindestens eine poröse oxidische Material in Schritt (i) mit mindestens einem Metalloxid vermischt, das einen niedrigen Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetallionen aufweist.In a further preferred embodiment of the method according to the invention rens the at least one porous oxidic material in step (i) mixed at least one metal oxide that has a low content of alkali and has alkaline earth metal ions.
In dem Fall, daß das poröse oxidische Material mit zwei oder mehr Metalloxiden vermischt wird, ist es denkbar, das mindestens eine poröse oxidische Material zuerst mit einem Metalloxid zu vermischen und das erhaltene Gemisch mit einem weiteren Metalloxid zu vermischen. Falls gewünscht, kann dieses erhaltene Ge misch wiederum mit einem weiteren Metalloxid vermischt werden. Ebenso ist es möglich, das poröse oxidische Material mit einem Gemisch aus zwei oder mehr Metalloxiden zu vermischen.In the event that the porous oxidic material with two or more metal oxides is mixed, it is conceivable that the at least one porous oxidic material first mix with a metal oxide and the resulting mixture with a to mix further metal oxide. If desired, this Ge obtained be mixed with another metal oxide. It is the same possible the porous oxidic material with a mixture of two or more Mix metal oxides.
Der (Erd)alkalimetallgehalt dieses Metalloxides oder des Gemisches aus zwei oder mehr Metalloxiden ist im allgemeinen kleiner als 800 ppm, bevorzugt klei ner 600 ppm, besonders bevorzugt kleiner 500 ppm und insbesondere bevorzugt kleiner 200 ppm.The (earth) alkali metal content of this metal oxide or the mixture of two or more metal oxides is generally less than 800 ppm, preferably small ner 600 ppm, particularly preferably less than 500 ppm and particularly preferred less than 200 ppm.
Solche Metalloxide mit einem niedrigen Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetal lionen sind beispielsweise pyrogene Metalloxide, wobei als Beispiel für ein solches pyrogenes Metalloxid unter anderem pyrogene Kieselsäure genannt sei.Such metal oxides with a low content of alkali and alkaline earth metal Ions are, for example, pyrogenic metal oxides, an example of a such fumed metal oxide may be called fumed silica.
Selbstverständlich ist es auch möglich, konventionelle Metalloxide im erfin dungsgemäßen Verfahren einzusetzen, unter der Maßgabe, daß deren Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetallionen entsprechend, wie oben angegeben, niedrig ist.Of course, it is also possible to invent conventional metal oxides to use methods according to the invention, provided that their content of Alkali and alkaline earth metal ions are correspondingly low, as stated above.
Denkbar ist auch, bei einem oder mehreren konventionellen Metalloxiden, die einen höheren als den oben angegebenen Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetal lionen aufweisen, durch Waschen, Extraktion oder andere geeignete Maßnahmen, ebenso natürlich durch eine Kombination von zwei oder mehr ge eigneter Maßnahmen, den Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetallionen soweit abzusenken, daß die Metalloxide im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können.It is also conceivable for one or more conventional metal oxides that a higher than the above-mentioned content of alkali and alkaline earth metal have ions, by washing, extraction or other suitable Measures, of course, by a combination of two or more ge appropriate measures, the content of alkali and alkaline earth metal ions so far lower that the metal oxides used in the process according to the invention can be.
Dabei kann es, je nach ergriffener Maßnahme zur Verringerung des Gehaltes an Alkali- und Erdalkalimetallionen, nötig sein, das eine oder die mehreren konven tionellen Metalloxid(e) entsprechend nachzubehandeln. Wird beispielsweise der Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetallionen eines konventionellen Metalloxids durch Waschen verringert, so ist es unter Umständen nötig, das konventionelle Metalloxid nach dem Waschen zu trocknen, bevor es mit dem mindestens einen porösen oxidischen Material vermischt wird.Depending on the measure taken, there may be a reduction in the salary Alkali and alkaline earth metal ions may be necessary, the one or more conven tional metal oxide (s) to be treated accordingly. For example, if Alkali and alkaline earth metal ion content of a conventional metal oxide reduced by washing, it may be necessary to use the conventional Dry metal oxide after washing it before washing it with at least one porous oxidic material is mixed.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es natürlich auch möglich, das Gemisch, das aus dem Vermischen des mindestens einen porösen oxidischen Materials mit dem Metalloxid resultiert, mit mindestens einem Metalloxidsol, das einen niedrigen Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetallionen aufweist, zu vermi schen. Bezüglich der Herstellung dieses Gemisches bestehen, wie bei der Herstellung des Gemisches aus porösem oxidischem Material und Metalloxidsol, wie oben beschrieben, prinzipiell keine Einschränkungen. Bevorzugt wird jedoch eine Suspension, umfassend das Gemisch aus dem mindestens einen porösen oxidischen Material und dem mindestens einen Metalloxid und das mindestens eine Metalloxidsol, versprüht. Hinsichtlich des Gehaltes dieser Suspension an porösem oxidischem Material bestehen keine Einschränkungen, solange, wie bereits oben beschrieben, die Verarbeitbarkeit der Suspension gewährleistet ist.In the context of the method according to the invention, it is of course also possible that Mixture resulting from the mixing of the at least one porous oxidic Material with the metal oxide results with at least one metal oxide sol has a low content of alkali and alkaline earth metal ions . Regarding the production of this mixture, as in the Production of the mixture of porous oxidic material and metal oxide sol, as described above, in principle no restrictions. However, preference is given a suspension comprising the mixture of the at least one porous oxidic material and the at least one metal oxide and the at least a metal oxide sol, sprayed. With regard to the content of this suspension porous oxidic material, there are no restrictions as long as already described above, the processability of the suspension is guaranteed.
Weiterhin ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens natürlich auch möglich, ein Gemisch, das aus der Vermischung von mindestens einem porösen oxidischen Material mit mindestens einem Metalloxidsol resultiert, mit minde stens einem Metalloxid, das einen niedrigen Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetallionen aufweist, zu vermischen. Dabei kann sich die Vermischung mit dem mindestens einen Metalloxid direkt an die Herstellung des Gemisches aus dem mindestens einen porösen oxidischen Material und dem mindestens ei nen Metalloxidsol anschließen. Sollte, wie bereits oben beschrieben, nach der Herstellung des Gemisches aus dem mindestens einen porösen oxidischen Mate rial und dem mindestens einen Metalloxidsol eine Trocknung erforderlich sein, ist es auch möglich, das Metalloxid nach der Trocknung mit dem getrockneten Gemisch zu vermischen. Furthermore, it is of course also within the scope of the method according to the invention possible a mixture resulting from the mixing of at least one porous oxidic material with at least one metal oxide sol results, with min least a metal oxide, which has a low content of alkali and Has alkaline earth metal ions to mix. This can cause the mixing with the at least one metal oxide directly to the preparation of the mixture from the at least one porous oxidic material and the at least one egg Connect a metal oxide sol. If, as already described above, after the Production of the mixture from the at least one porous oxidic mate rial and the at least one metal oxide sol, drying may be required it is also possible to dry the metal oxide after drying Mix the mixture.
Ebenso ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, das min destens eine poröse oxidische Material gleichzeitig mit mindestens einem Metalloxidsol und mindestens einem Metalloxid zu vermischen.It is also possible within the scope of the method according to the invention that the min least a porous oxidic material simultaneously with at least one To mix metal oxide sol and at least one metal oxide.
Das Gemisch, das nach einer der obenstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung erhalten wird, wird in einer weiteren Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens verdichtet. In diesem Verdichtungs- oder Verformungsschritt kann dabei optional weiteres Metalloxid eingebracht werden, wobei als Metal loxidquelle Metalloxidsol dient, das wie oben beschrieben hergestellt wurde. Dieser Verarbeitungsschritt kann in allen dafür bekannten Apparaturen erfolgen, wobei jedoch Kneter, Koller oder Extruder bevorzugt sind. Besonders bevorzugt für den großtechnischen Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Koller verwendet.The mixture according to one of the embodiments described above of the invention is obtained in a further stage of the invention Process condensed. In this compression or deformation step additional metal oxide may optionally be introduced, the metal being Oxide source metal oxide sol is used, which was prepared as described above. This processing step can be carried out in all known equipment, however kneaders, mills or extruders are preferred. Particularly preferred for the industrial use of the method according to the invention Koller used.
Wird gemäß einer bereits oben beschriebenen Ausführungsform zuerst ein Ge misch aus mindestens einem porösen oxidischen Material und mindestens einem Metalloxid hergestellt, dieses Gemisch verdichtet und im Verdichtungsschritt zusätzlich Metalloxidsol, das einen niedrigen Gehalt an Alkali- und Erdalkali metallionen aufweist, zugegeben, so werden in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 20 bis 80 Gew.-% poröses oxidi sches Material, 10 bis 60 Gew.-% Metalloxid und 5 bis 30 Gew.-% Metalloxidsol verwendet. Besonders bevorzugt werden 40 bis 70 Gew.-% poröses oxidisches Material, 15 bis 30 Gew.-% Metalloxid und 10 bis 25 Gew.-% Metalloxidsol verwendet. Diese Gewichtsprozentangaben sind jeweils bezogen auf den letztlich hergestellten Formkörper, wie untenstehend beschrieben. Bevorzugt werden hierbei poröses oxidisches titanhaltiges Material und Kieselsol eingesetzt.According to an embodiment already described above, a Ge mix of at least one porous oxidic material and at least one Metal oxide produced, this mixture is compressed and in the compression step additionally metal oxide sol, which has a low content of alkali and alkaline earth has metal ions added, so in a preferred Embodiment of the present invention 20 to 80 wt .-% porous oxidi cal material, 10 to 60 wt .-% metal oxide and 5 to 30 wt .-% metal oxide sol used. 40 to 70% by weight of porous oxidic are particularly preferred Material, 15 to 30 wt% metal oxide and 10 to 25 wt% metal oxide sol used. These percentages by weight are based in each case on the ultimate produced molded body, as described below. To be favoured here porous oxidic titanium-containing material and silica sol are used.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Vermischen des mindestens einen porösen oxidischen Materials mit dem mindestens einen Metalloxid, das einen niedrigen Gehalt an Alkali- und Erdalka limetallionen aufweist, während des Verdichtungsschritts. Ebenso ist es demgemäß möglich, im Verdichtungsschritt das mindestens eine poröse oxidi sche Material, das mindestens eine Metalloxid und zusätzlich mindestens ein Metalloxidsol zu vermischen.In a further embodiment of the method according to the invention the mixing of the at least one porous oxidic material with the at least one metal oxide that has a low alkali and alkaline earth content has limetal ions during the compression step. It is the same accordingly possible in the compression step the at least one porous oxidi cal material containing at least one metal oxide and additionally at least one Mix metal oxide sol.
In diesem Verformungsschritt können zusätzlich eine oder mehrere vikositäts steigernde Substanzen als Anteigungsmittel zugegeben werden, die unter anderem dazu dienen, die Stabilität des uncalcinierten Formkörpers, wie unten stehend beschrieben, zu erhöhen. Dafür können alle geeigneten, aus dem Stand der Technik bekannten Substanzen verwendet werden. Im erfindungsgemäßen Verfahren werden Wasser sowie Mischungen von Wasser mit einer oder mehre ren organischen Substanzen, sofern diese mit Wasser mischbar sind, als Anteigungsmittel verwendet. Das Anteigungsmittel kann beim späteren Calcinie ren des Formkörpers wieder entfernt werden.In this deformation step, one or more viscosities can additionally increasing substances are added as pasting agents, which under others serve the stability of the uncalcined shaped body, as below described to increase. For this all suitable, from the stand substances known in the art can be used. In the invention Processes include water as well as mixtures of water with one or more ren organic substances, if they are miscible with water, as Pastes used. The paste can be used in the later calcine ren of the molded body can be removed again.
Vorzugsweise werden organische, insbesondere hydrophile organische Polymere wie z. B. Cellulose, Cellulosederivate wie beispielsweise Methylcellulose, Ethyl cellulose oder Hexylcellulose, Polyvinylpyrrolidon, Ammonium(meth)acrylate, Tylose oder Gemische aus zwei oder mehr davon verwendet. Besonders bevor zugt wird Methylcellulose verwendet.Organic, in particular hydrophilic, organic polymers are preferred such as B. cellulose, cellulose derivatives such as methyl cellulose, ethyl cellulose or hexyl cellulose, polyvinyl pyrrolidone, ammonium (meth) acrylates, Tylose or mixtures of two or more of them are used. Especially before methyl cellulose is used.
Als weitere Zusatzstoffe können Ammoniak, Amine oder aminartige Verbindun gen wie z. B. Tetraalkylammoniumverbindungen oder Aminoalkoholate zugesetzt werden. Derartige weitere Zusatzstoffe sind in der EP-A 0 389 041, der EP-A 0 200 260 und der WO 95/19222 beschrieben, die diesbezüglich vollumfänglich in den Kontext der vorliegenden Anmeldung durch Bezugnahme einbezogen wer den. Ammonia, amines or amine-like compounds can be used as further additives conditions such as B. tetraalkylammonium compounds or amino alcoholates added become. Such further additives are in EP-A 0 389 041, EP-A 0 200 260 and WO 95/19222, which are fully described in this regard the context of the present application incorporated by reference the.
Statt basischer Zusatzstoffe ist es auch möglich, saure Zusatzstoffe zu verwenden. Bevorzugt sind organische saure Verbindungen, die sich nach dem Verformungsschritt durch Calcinieren herausbrennen lassen. Besonders bevorzugt sind Carbonsäuren.Instead of basic additives, it is also possible to add acidic additives use. Organic acidic compounds are preferred which differ according to the Let the deformation step burn out by calcining. Especially carboxylic acids are preferred.
Die Menge an diesen Hilfsstoffen beträgt vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%, beson ders bevorzugt 2 bis 7 Gew.-%, sind jeweils bezogen auf den letztlich hergestellten Formkörper, wie untenstehend beschrieben.The amount of these auxiliaries is preferably 1 to 10% by weight, particularly preferably 2 to 7 wt .-%, are each based on the ultimately produced molded body, as described below.
Zur Beeinflussung von Eigenschaften des Formkörpers wie z. B. Transportporen volumen, Transportporendurchmesser und Transportporenverteilung kann man weitere Substanzen, vorzugsweise organische Verbindungen, insbesondere orga nische Polymere als weitere Zusatzstoffe zugeben, die auch die Verformbarkeit der Masse beeinflussen können. Solche Zusatzstoffe sind unter anderem Algina te, Polyvinylpyrolidone, Stärke, Cellulose, Polyether, Polyester, Polyamide, Polyamine, Polyimine, Polyalkene, Polystyrol, Styrol-Copolymere, Polyacrylate, Polymethylacrylate, Fettsäuren wie beispielsweise Stearinsäure, hochmolekulare Polyalkylenglykole wie beispielsweise Polyethylenglykol, Polypropylenglykol oder Polybutylenglykol, oder Gemische aus zwei oder mehr davon eingesetzt werden. Die Gesamtmenge an diesen Stoffen, bezogen auf den letztlich herge stellten Formkörper, wie untenstehend beschrieben, beträgt vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.%, besonders bevorzugt 1 bis 6 Gew.-%.To influence properties of the shaped body such. B. Transport pores Volume, transport pore diameter and transport pore distribution can be further substances, preferably organic compounds, in particular orga Add African polymers as additional additives that also improve the formability can influence the crowd. Such additives include Algina te, polyvinylpyrolidone, starch, cellulose, polyether, polyester, polyamide, Polyamines, polyimines, polyalkenes, polystyrene, styrene copolymers, polyacrylates, Polymethylacrylate, fatty acids such as stearic acid, high molecular weight Polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol or polybutylene glycol, or mixtures of two or more thereof become. The total amount of these substances, based on the ultimate amount The shaped body, as described below, is preferably 0.5 to 10% by weight, particularly preferably 1 to 6% by weight.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung von Polyal kylenglycol, insbesondere von Polyethylenglykol bei der Herstellung von titansilikalithaltigen Formkörpern, insbesondere solche, die als Katalysatoren für Selektivoxidation eingesetzt werden. Accordingly, the present invention also relates to the use of polyal kylene glycol, especially of polyethylene glycol in the manufacture of Titanium silicalite-containing moldings, in particular those which act as catalysts for Selective oxidation can be used.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden im erfindungsgemäßen Verfahren Formkörper hergestellt, die im wesentlichen mikroporös sind, darüberhinaus aber auch Meso- und/oder Makroporen aufweisen können. Das Porenvolumen der Meso- und Makroporen im erfindungsgemäßen Formkörper, bestimmt nach DIN 66133 durch Quecksilberporosimetrie, ist größer als 0,1 ml/g, bevorzugt größer als 0,2 ml/g, besonders bevorzugt größer als 0,3 ml/g, insbesondere größer als 0,5 ml/g.In a preferred embodiment, in the method according to the invention Shaped body produced, which are essentially microporous, but beyond can also have mesopores and / or macropores. The pore volume of the Mesopores and macropores in the shaped body according to the invention, determined according to DIN 66133 by mercury porosimetry, is greater than 0.1 ml / g, preferably larger than 0.2 ml / g, particularly preferably greater than 0.3 ml / g, in particular greater than 0.5 ml / g.
Die Zugabereihenfolge der oben beschriebenen Zusatzstoffe zu dem Gemisch, das gemäß einem der oben beschriebenen Verfahren erhalten wurde, ist unkri tisch. Es ist sowohl möglich, zuerst weiteres Metalloxid via Metalloxidsol, anschließend die viskositätssteigernden und dann die die Transporteigenschaften und/oder die Verformbarkeit der verdichteten Masse beeinflussenden Substanzen einzubringen, als auch jede beliebige andere Reihenfolge.The order of addition of the additives described above to the mixture, obtained according to one of the methods described above is not critical table. It is both possible to first add further metal oxide via metal oxide sol, then the viscosity increasing and then the transport properties and / or substances that influence the deformability of the compressed mass as well as any other order.
Wahlweise kann vor der Verdichtung das in der Regel noch pulverförmige Gemisch 10 bis 180 min im Kneter oder Extruder homogenisiert werden. Dabei wird in der Regel bei Temperaturen im Bereich von ungefähr 10°C bis zum Siedepunkt des Anteigungsmittels und Normaldruck oder leichtem überatmosphärischem Druck gearbeitet. Das Gemisch wird solange geknetet, bis eine verstrangbare oder extrudierfähige Masse entstanden ist.Optionally, this can usually still be in powder form before compaction Mixture can be homogenized for 10 to 180 min in a kneader or extruder. Here is usually at temperatures in the range of about 10 ° C to Boiling point of the pasting agent and normal pressure or light worked above atmospheric pressure. The mixture is kneaded until an extrudable or extrudable mass has formed.
Die nach dem Verdichten zur Verformung anstehende Masse besitzt im erfin dungsgemäßen Verfahren einen Anteil an Metalloxid von mindestens 10 Gew.- %, bevorzugt mindestens 15 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 20 Gew.- %, insbesondere mindestens 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse. Insbe sondere bei der Verwendung von titanhaltigen mikroporösen Oxiden zeichnet sich die im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Masse dadurch aus, daß sie zu keinen Problemen bei der anstehenden Verformung aufgrund thixotroper Eigenschaften führt. The mass to be deformed after compression is in invent process according to the invention a proportion of metal oxide of at least 10% by weight %, preferably at least 15% by weight, particularly preferably at least 20% by weight %, in particular at least 30% by weight, based on the total mass. In particular especially when using titanium-containing microporous oxides the mass produced in the process according to the invention is characterized in that it does not cause any problems with the upcoming deformation due to thixotropic Properties leads.
Prinzipiell können für die Knetung und die Verformung alle herkömmlichen Knet- und Verformungsvorrichtungen bzw. Verfahren, wie sie zahlreich aus dem Stand der Technik bekannt und für die Herstellung von z. B. Katalysator- Formkörpern geeignet sind, verwendet werden.In principle, all conventional ones can be used for kneading and shaping Kneading and shaping devices or methods, as they are numerous from the State of the art and for the production of z. B. catalyst Moldings are suitable to be used.
Vorzugsweise werden Verfahren verwendet, bei denen die Verformung durch Extrusion in üblichen Extrudern, beispielsweise zu Strängen mit einem Durch messer von üblicherweise ungefähr 1 bis ungefähr 10 mm, insbesondere ungefähr 1,5 bis ungefähr 5 mm erfolgt. Derartige Extrusionsvorrichtungen werden bei spielsweise in Ullmanns "Enzyklopädie der Technischen Chemie", 4. Auflage, Bd. 2 (1972), S. 295 ff. beschrieben. Neben der Verwendung eines Extruders wird ebenfalls vorzugsweise eine Strangpresse verwendet. Im Falle einer groß technischen Anwendung des Verfahrens wird besonders bevorzugt mit Extrudern gearbeitet.Methods are preferably used in which the deformation by Extrusion in conventional extruders, for example to form strands with one pass knife of usually about 1 to about 10 mm, especially about 1.5 to about 5 mm. Such extrusion devices are used in for example in Ullmann's "Encyclopedia of Technical Chemistry", 4th edition, Vol. 2 (1972), pp. 295 ff. In addition to using an extruder an extrusion press is also preferably used. In the case of a big one Technical application of the method is particularly preferred with extruders worked.
Die Extrudate sind entweder Stränge oder Wabenkörper. Die Form der Waben ist beliebig. Es kann sich dabei beispielsweise um Rundstränge, Hohlstränge, oder sternförmige Stränge handeln. Auch der Durchmesser der Waben ist beliebig. Über die äußere Form sowie den Durchmesser entscheiden in der Regel die pro zeßtechnischen Anforderungen, die durch das Verfahren, in dem der Formkörper eingesetzt werden soll, vorgegeben werden.The extrudates are either strands or honeycomb bodies. The shape of the honeycomb is any. It can be, for example, round strands, hollow strands, or act star-shaped strands. The diameter of the honeycomb is also arbitrary. The pro usually decide on the outer shape and diameter zeßtechnischen requirements by the process in which the molded body should be used.
Vor, während oder nach dem Formgebungsschritt können auf das Material Edel metalle in Form geeigneter Edelmetallkomponenten, beispielsweise in Form von wasserlöslichen Salzen aufgebracht werden. Vorzugsweise wird dieses Verfahren angewendet, um Oxidationskatalysatoren auf der Basis von Titan- oder Vanadi umsilikaten mit Zeolithstruktur herzustellen, wobei Katalysatoren erhältlich sind, die einen Gehalt von 0,01 bis 30 Gew.-% an einem oder mehreren Edelmetallen aus der Gruppe Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium, Platin, Rhe nium, Gold und Silber aufweisen. Derartige Katalysatoren sind beispielsweise in der DE-A 196 23 609.6 beschrieben, die hiermit bzgl. der darin beschriebenen Katalysatoren voll umfänglich in den Kontext der vorliegenden Anmeldung durch Bezugnahme aufgenommen wird.Before, during or after the shaping step, the material can be precious metals in the form of suitable precious metal components, for example in the form of water-soluble salts can be applied. This method is preferred applied to oxidation catalysts based on titanium or vanadi to produce silicates with a zeolite structure, catalysts being available, which have a content of 0.01 to 30 wt .-% of one or more precious metals from the group ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum, Rhe nium, gold and silver. Such catalysts are for example in DE-A 196 23 609.6, which are hereby described with respect to those described therein Full scope of catalysts in the context of the present application is incorporated by reference.
In vielen Fällen ist es jedoch am günstigsten, die Edelmetallkomponenten erst nach dem Formgebungsschritt auf die Formkörper aufzubringen, besonders dann, wenn eine Hochtemperaturbehandlung des edelmetallhaltigen Katalysators uner wünscht ist. Die Edelmetallkomponenten können insbesondere durch Ionenaustausch, Imprägnierung oder Aufsprühen auf den Formkörper gebracht werden. Das Aufbringen kann mittels organischer Lösungsmittel, wäßriger am moniakalischer Lösungen oder überkritischer Phasen wie etwa Kohlendioxid erfolgen.In many cases, however, it is cheapest to start with the precious metal components to be applied to the shaped bodies after the shaping step, especially when when a high temperature treatment of the precious metal-containing catalyst is imperative wishes. The noble metal components can in particular by Ion exchange, impregnation or spraying brought onto the molded body become. The application can be by means of organic solvents, aqueous am moniacal solutions or supercritical phases such as carbon dioxide respectively.
Durch den Einsatz dieser vorgenannten Methoden können durchaus verschieden artige edelmetallhaltige Katalysatoren erzeugt werden. So kann durch Aufsprühen der Edelmetallösung auf die Formkörper eine Art Schalenkatalysator erzeugt werden. Die Dicke dieser edelmetallhaltigen Schale läßt sich durch Im prägnieren deutlich vergrößern, während beim Ionenaustausch die Katalysatorpartikel weitgehend gleichmäßig über den Formkörperquerschnitt hinweg mit Edelmetall belegt werden.By using these aforementioned methods can be quite different like noble metal-containing catalysts are generated. So through Spraying the noble metal solution on the molded body is a kind of coated catalyst be generated. The thickness of this shell containing precious metals can be determined by Im Precise significantly enlarge, while the ion exchange Catalyst particles largely uniform over the cross section of the molded body be covered with precious metal.
Nach Beendigung des Strangpressens oder des Extrudierens werden die erhalte nen Formkörper bei im allgemeinen 50 bis 250°C, bevorzugt 80 bis 250°C bei Drücken von im allgemeinen 0,01 bis 5 bar, bevorzugt 0,05 bis 1,5 bar im Laufe von ungefähr 1 bis 20 h getrocknet.After the extrusion or extrusion is finished, they are obtained NEN molded body at generally 50 to 250 ° C, preferably 80 to 250 ° C at Pressures generally 0.01 to 5 bar, preferably 0.05 to 1.5 bar in the course dried from about 1 to 20 hours.
Die anschließende Calcinierung erfolgt bei Temperaturen von 250 bis 800°C, bevorzugt 350 bis 600°C, besonders bevorzugt 404 bis 500°C. Der Druckbe reich wird ähnlich dem der Trocknung gewählt. In der Regel wird in sauerstoff haltiger Atmosphäre calciniert, wobei der Sauerstoffgehalt 0,1 bis 90 Vol.%, bevorzugt 0,2 bis 22 Vol.%, besonders bevorzugt 0,2 bis 10 Vol.% beträgt.The subsequent calcination takes place at temperatures of 250 to 800 ° C, preferably 350 to 600 ° C, particularly preferably 404 to 500 ° C. The Druckbe rich is chosen similar to that of drying. It usually comes in oxygen calcined atmosphere, the oxygen content 0.1 to 90 vol.%, is preferably 0.2 to 22% by volume, particularly preferably 0.2 to 10% by volume.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren zur Herstellung von
Formkörpern, wie oben beschrieben, das die folgenden Stufen (i) bis(v) umfaßt:
The present invention thus also relates to a process for the production of moldings, as described above, which comprises the following steps (i) to (v):
- a) Vermischen des mindestens einen porösen oxidischen Materials mit min destens einem Metalloxidsol, das einen niedrigen Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetallionen aufweist, und/oder mindestens einem Metalloxid, das einen niedrigen Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetallionen aufweist;a) mixing the at least one porous oxidic material with min least a metal oxide sol, which has a low content of alkali and Has alkaline earth metal ions, and / or at least one metal oxide, which has a low content of alkali and alkaline earth metal ions;
- b) Verdichten des Gemisches aus Stufe (i), optional unter Zusatz von Me talloxidsol;b) compressing the mixture from stage (i), optionally with the addition of Me tall oxide sol;
- c) (iii Verformen der Masse aus Stufe (ii);c) (iii deforming the mass from step (ii);
- d) Trocknen der Formkörper aus Stufe (iii);d) drying the shaped bodies from stage (iii);
- e) Calcinieren der getrockneten Formkörper aus Stufe (iv).e) calcining the dried moldings from stage (iv).
Eine spezielle Ausführungsform der Erfindung besteht darin, der Suspension, die aus der weiter oben beschriebenen Stufe (b) entsteht, das Metalloxidsol zuzuset zen, die resultierende Suspension zu trocknen, vorzugsweise durch Sprühtrocknung, und das resultierende Pulver zu calcinieren. Das getrocknete und calcinierte Produkt kann dann gemäß Stufe (iii) weiter verarbeitet werden.A special embodiment of the invention is the suspension, the From step (b) described above, the metal oxide sol is added zen to dry the resulting suspension, preferably by Spray drying, and calcining the resulting powder. The dried one and calcined product can then be processed further according to step (iii).
Selbstverständlich können die erhaltenen Stränge oder Extrudate konfektioniert werden. Sämtliche Verfahren zur Zerkleinerung sind dabei denkbar, beispiels weise durch Splittung oder Brechen der Formkörper, ebenso wie weitere chemische Behandlungen, wie beispielsweise oben beschrieben. Findet eine Zer kleinerung statt, wird dabei vorzugsweise Granulat oder Splitt mit einem Partikeldurchmesser von 0,1 bis 5 mm, insbesondere 0,5 bis 2 mm erzeugt. Of course, the strands or extrudates obtained can be made up become. All methods of comminution are conceivable, for example as by splitting or breaking the moldings, as well as others chemical treatments such as described above. Find a Zer smaller instead of, preferably granules or grit with a Particle diameter of 0.1 to 5 mm, in particular 0.5 to 2 mm generated.
Dieses Granulat oder dieser Splitt und auch auf anderem Wege erzeugte Form körper enthalten praktisch keine feinkörnigeren Anteile als solche mit ungefähr 0,1 mm Mindestpartikeldurchmesser.This granulate or grit and other forms produced Bodies contain practically no more fine-grained fractions than those with roughly 0.1 mm minimum particle diameter.
Die erfindungsgemäß hergestellten bzw. erfindungsgemäßen Formkörper können
als Katalysatoren, insbesondere zur katalytischen Umwandlung, vor allem zur
Oxidation organischer Moleküle eingesetzt werden. Als Umsetzungen sind unter
anderen zu nennen:
die Epoxidation von Olefinen wie z. B. die Herstellung von Propenoxid aus
Propen und H2O2 oder aus Propen und Gemischen, die H2O2 in situ liefern;
Hydroxylierungen wie z. B. die Hydroxylierung mono-, bi- oder polycyclischer
Aromaten zu mono-, di- oder höher substituierten Hydroxyaromaten,
beispielsweise die Umsetzung von Phenol und H2O2 oder von Phenol und
Gemischen, die H2O2 in situ liefern, zu Hydrochinon;
die Umwandlung von Alkanen zu Alkoholen, Aldehyden und Säuren;
die Oximbildung aus Ketonen unter Anwesenheit von H2O2 oder Gemischen, die
H2O2 in situ liefern, und Ammoniak (Ammonoximierung), beispielsweise die
Herstellung von Cyclohexanonoxim aus Cyclohexanon;
Isomerisierungsreaktionen wie z. B. die Umwandlung von Epoxiden zu
Aldehyden;
sowie weitere in der Literatur mit derartigen Formkörpern, insbesondere Zeolith-
Katalysatoren beschriebene Umsetzungen, wie sie beispielsweise von W.
Hölderich in "Zeolithes: Catalysts for the Synthesis of Organic Compounds",
Elsevier, Stud. Surf. Sci. Catal., 49, Amsterdam (1989), S. 69 bis 93, und
insbesondere für mögliche Oxidationsreaktionen von B. Notari in Stud. Surf. Sci.
Catal., 37 (1987), S. 413 bis 425, oder in Advances in Catalysis, Vol. 41,
Academic Press (1996), S. 253 bis 334 beschrieben sind.The shaped articles produced or according to the invention can be used as catalysts, in particular for catalytic conversion, especially for the oxidation of organic molecules. Examples of implementation include:
the epoxidation of olefins such as e.g. B. the production of propene oxide from propene and H 2 O 2 or from propene and mixtures which provide H 2 O 2 in situ;
Hydroxylations such as. B. the hydroxylation of mono-, bi- or polycyclic aromatics to mono-, di- or higher substituted hydroxy aromatics, for example the reaction of phenol and H 2 O 2 or of phenol and mixtures which deliver H 2 O 2 in situ to hydroquinone ;
the conversion of alkanes to alcohols, aldehydes and acids;
oxime formation from ketones in the presence of H 2 O 2 or mixtures which provide H 2 O 2 in situ and ammonia (ammonoximation), for example the preparation of cyclohexanone oxime from cyclohexanone;
Isomerization reactions such as B. converting epoxides to aldehydes;
as well as other reactions described in the literature with such shaped bodies, in particular zeolite catalysts, as described, for example, by W. Hoelderich in "Zeolithes: Catalysts for the Synthesis of Organic Compounds", Elsevier, Stud. Surf. Sci. Catal., 49, Amsterdam (1989), pp. 69 to 93, and in particular for possible oxidation reactions by B. Notari in Stud. Surf. Sci. Catal., 37 (1987), pp. 413 to 425, or in Advances in Catalysis, vol. 41, Academic Press (1996), pp. 253 to 334.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines wie oben be schrieben hergestellten Formkörpers oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon als Katalysator.Therefore, the present invention relates to the use of a as above wrote produced molded body or a mixture of two or more of which as a catalyst.
Dabei eignen sich die vorstehend ausführlich diskutierten Zeolithe insbesondere für die Epoxidation von Alkenen.The zeolites discussed in detail above are particularly suitable for the epoxidation of alkenes.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstel
lung mindestens eines Alkenoxids, das den folgenden Schritt (III) umfaßt:
Accordingly, the present invention also relates to a process for producing at least one alkene oxide, which comprises the following step (III):
- A) Umsetzung mindestens eines Alkens mit Wasserstoffperoxid an einem Katalysator,A) reacting at least one alkene with hydrogen peroxide on one Catalyst,
dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator ein Formkörper, hergestellt in einem Verfahren, wie oben beschrieben, oder ein Formkörper, wie oben be schrieben, eingesetzt wird.characterized in that a shaped body, produced in a method as described above, or a shaped body as described above wrote, is used.
Alkene, die für eine solche Funktionalisierung durch Epoxidation in Frage kommen, sind beispielsweise Ethen, Propen, 1-Buten, 2-Buten, Isobuten, Butadien, Pentene, Piperylen, Hexene, Hexadiene, Heptene, Octene, Diisobuten, Trimethylpenten, Nonene, Dodecen, Tridecen, Tetra- bis Eicosene, Tri- und Tetrapropen, Polybutadiene, Polyisobutene, Isoprene, Terpene, Geraniol, Linalool, Linalylacetat, Methylencyclopropan, Cyclopenten, Cyclohexen, Norbornen, Cyclohepten, Vinylcyclohexan, Vinyloxiran, Vinylcyclohexen, Styrol, Cycloocten, Cyclooctadien, Vinylnorbornen, Indem Tetrahydroinden, Methylstyrol, Dicyclopentadien, Divinylbenzol, Cyclododecen, Cyclododecatrien, Stilben, Diphenylbutadien, Vitamin A, Betacarotin, Vinylidenfluorid, Allylhalogenide, Crotylchlorid, Methallylchlorid, Dichlorbuten, Allylalkohol, Methallylalkohol, Butenole, Butendiole, Cyclopentendiole, Pentenole, Octadienole, Tridecenole, ungesättigte Steroide, Ethoxyethen, Isoeugenol, Anethol, ungesättigte Carbonsäuren wie z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Vinylessigsäure, ungesättigte Fettsäuren, wie z. B. Ölsäure, Linolsäure, Palmitinsäure, natürlich vorkommende Fette und Öle.Alkenes in question for such functionalization through epoxidation come, for example, ethene, propene, 1-butene, 2-butene, isobutene, Butadiene, pentene, piperylene, hexene, hexadiene, heptene, octene, diisobutene, Trimethylpentene, nonenes, dodecene, tridecene, tetra- to eicosenes, tri- and Tetrapropene, polybutadienes, polyisobutenes, isoprene, terpenes, geraniol, Linalool, linalyl acetate, methylene cyclopropane, cyclopentene, cyclohexene, Norbornene, cycloheptene, vinylcyclohexane, vinyloxirane, vinylcyclohexene, Styrene, cyclooctene, cyclooctadiene, vinyl norbornene, by tetrahydroinden, Methylstyrene, dicyclopentadiene, divinylbenzene, cyclododecene, Cyclododecatriene, stilbene, diphenylbutadiene, vitamin A, beta-carotene, Vinylidene fluoride, allyl halides, crotyl chloride, methallyl chloride, Dichlorobutene, allyl alcohol, methallyl alcohol, butenols, butenediols, Cyclopentene diols, pentenols, octadienols, tridecenols, unsaturated steroids, Ethoxyethene, isoeugenol, anethole, unsaturated carboxylic acids such as B. Acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, vinyl acetic acid, unsaturated fatty acids such as As oleic acid, linoleic acid, palmitic acid, of course occurring fats and oils.
Vorzugsweise eignen sich die vorstehend ausführlich diskutieren Zeolithe für die Epoxidation von Alkenen mit 2 bis 8 C-Atomen, weiter bevorzugt von Ethen, Propen oder Buten, und insbesondere von Propen zu den entsprechenden Alkenoxiden.The zeolites discussed in detail above are preferably suitable for the Epoxidation of alkenes with 2 to 8 carbon atoms, more preferably of ethene, Propene or butene, and in particular propene to the corresponding Alkene oxides.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere die Verwendung des hierin beschriebenen Formkörpers als Katalysator zur Herstellung von Propenoxid, ausgehend von Propen und Wasserstoffperoxid oder von Propen und Gemischen, die H2O2 in situ liefern.Accordingly, the present invention relates in particular to the use of the shaped body described herein as a catalyst for the production of propene oxide, starting from propene and hydrogen peroxide or from propene and mixtures which deliver H 2 O 2 in situ.
In einer speziellen Ausführungsform des Verfahrens wird das zu epoxidierende Alken durch Dehydrierung des entsprechenden Alkans hergestellt.In a special embodiment of the method, this is to be epoxidized Alkene prepared by dehydration of the corresponding alkane.
Demzufolge betrifft die vorliegende Erfindung auch ein V erfahren, wie oben
beschrieben, das den zusätzlichen Schritt (I) umfaßt:
Accordingly, the present invention also relates to a method as described above which comprises the additional step (I):
- A) Herstellung des in Schritt (III) umgesetzten, mindestens einen Alkens durch Dehydrierung mindestens eines Alkans.A) Preparation of the at least one alkene reacted in step (III) by dehydrating at least one alkane.
Diese Dehydrierung kann prinzipiell gemäß allen, aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren durchgeführt werden. Solche Verfahren sind unter anderem in der EP-A 0 850 936 beschrieben, die diesbezüglich vollumfänglich in den Kontext dieser Anmeldung durch Bezugnahme aufgenommen wird.This dehydration can, in principle, according to all of the prior art known methods are carried out. Such procedures include in EP-A 0 850 936, which is fully described in this regard in the Context of this application is incorporated by reference.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Wasserstoff, der bei der Dehydrierung des mindestens einen Alkans erzeugt wird, dazu verwendet, Wasserstoffperoxid herzustellen, mit dem das bei der De hydrierung erzeugte, mindestens eine Alken in Schritt (III) umgesetzt wird.In a preferred embodiment of the method according to the invention the hydrogen that is produced during the dehydrogenation of the at least one alkane is used to produce hydrogen peroxide, which is used in De Hydrogenation generated, at least one alkene is reacted in step (III).
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben be
schrieben, das den folgenden Schritt (II) umfaßt:
Accordingly, the present invention also relates to a method as described above, which comprises the following step (II):
- A) Umsetzung des in Schritt (I) entstehenden Wasserstoffs zu Wasserstoffper oxid,A) Conversion of the hydrogen formed in step (I) to hydrogen per oxide,
wobei das Wasserstoffperoxid zur Umsetzung in Schritt (III) eingesetzt wird.wherein the hydrogen peroxide is used for the reaction in step (III).
Folglich betrifft die vorliegende Erfindung auch ein integriertes Verfahren zur
Herstellung eines Alkenoxids, das die Schritte (A) bis (C) umfaßt:
Accordingly, the present invention also relates to an integrated process for the preparation of an alkene oxide which comprises steps (A) to (C):
- A) Dehydrierung eines Alkans zu einem Alken unter Erhalt von Wasserstoff,A) dehydrogenation of an alkane to an alkene to give hydrogen,
- B) Umsetzung des in (A) erhaltenen Wasserstoffs zu Wasserstoffperoxid,B) converting the hydrogen obtained in (A) to hydrogen peroxide,
- C) Umsetzung des Wasserstoffperoxids aus (B) mit dem Alken aus (A) unter Erhalt des Alkenoxids, unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Form körpers.C) Reaction of the hydrogen peroxide from (B) with the alkene from (A) below Obtaining the alkene oxide using a form according to the invention body.
Die Umsetzung des Wasserstoffs zu Wasserstoffperoxid kann hierbei nach allen Verfahren, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, durchgeführt werden. Insbesondere kann der Wasserstoff mit molekularem Sauerstoff zu Wasserstoff peroxid umgesetzt werden. Ebenso ist es denkbar, unter Verwendung des Wasserstoffes aus Schritt (A) über das Anthrachinonverfahren Wasserstoffpero xid herzustellen. In beiden Fällen kann es hierbei erforderlich sein, den Wasserstoff aus Schritt (A) vor der weiteren Verwendung zu reinigen. Bevorzugt wird jedoch auf das Anthrachinonverfahren zurückgegriffen. Dieses beruht auf der katalytischen Hydrierung einer Anthrachinon-Verbindung zur entsprechen den Anthrahydrochinon-Verbindung, nachfolgender Umsetzung derselben mit Sauerstoff unter Bildung von Wasserstoffperoxid und anschließender Abtren nung des gebildeten Wasserstoffperoxids durch Extraktion. Der Katalysezyklus wird durch erneute Hydrierung der rückgebildeten Anthrachinon-Verbindung geschlossen. Einen Überblick über das Anthrachinonverfahren gibt "Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry", 5. Auflage, Band 13, Seiten 447 bis 456.The conversion of the hydrogen to hydrogen peroxide can be done here after all Methods which are known from the prior art are carried out. In particular, the hydrogen can be hydrogen with molecular oxygen be implemented peroxide. It is also conceivable to use the Hydrogen from step (A) via the anthraquinone process hydrogen pero to manufacture xid. In both cases it may be necessary to use the Purify hydrogen from step (A) before further use. Prefers however, the anthraquinone method is used. This is based on to correspond to the catalytic hydrogenation of an anthraquinone compound the anthrahydroquinone compound, subsequent implementation of the same Oxygen with the formation of hydrogen peroxide and subsequent removal tion of the hydrogen peroxide formed by extraction. The catalytic cycle is by renewed hydrogenation of the re-formed anthraquinone compound closed. An overview of the anthraquinone process is provided by "Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry ", 5th edition, volume 13, pages 447 to 456.
Bei Verwendung eines erfindungsgemäß hergestellten Formkörpers oder mehr davon als Katalysator kann dieser nach erfolgter Deaktivierung durch ein Verfah ren regeneriert werden, bei dem die Regenerierung durch gezieltes Abbrennen der für die Deaktivierung verantwortlichen Beläge erfolgt. Dabei wird bevorzugt in einer Inertgasatmosphäre gearbeitet werden, die genau definierte Mengen an Sauerstoff-liefernden Substanzen enthält. Dieses Regenerierungsverfahren ist in der DE-A 197 23 949.8 beschrieben, die diesbezüglich vollumfänglich in den Kontext der vorliegenden Anmeldung durch Bezugnahme einbezogen werden.When using a molded article produced according to the invention or more of these, as a catalyst, can be deactivated by a process after deactivation be regenerated, in which the regeneration by targeted burning of the pads responsible for the deactivation. It is preferred be worked in an inert gas atmosphere, the precisely defined amounts of Contains oxygen-supplying substances. This regeneration process is in described in DE-A 197 23 949.8, which is fully in this regard in the Context of the present application should be incorporated by reference.
Darüberhinaus betrifft die vorliegende Erfindung in ihrer allgemeinsten Ausge staltungsform die Verwendung eines Metalloxidsols, hergestellt wie oben beschrieben, als Bindemittel zur Herstellung eines Formkörpers hoher chemi scher und mechanischer Festigkeit.Furthermore, the present invention relates in its most general expression staltungform the use of a metal oxide sol, prepared as above described as a binder for the production of a shaped body high chemi shear and mechanical strength.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern.The following examples are intended to explain the invention.
In einem Vierhalskolben (4 l Inhalt) wurden 910 g Tetraethylorthosilicat vorge legt und aus einem Tropftrichter innerhalb von 30 min mit 15 g Tetraisopropylorthotitanat unter Rühren (250 U/min. Blattrührer) versetzt. Es bildete sich eine farblose, klare Mischung. Anschließend versetzte man mit 1600 g einer 20 gew.-%igen Tetrapropylammoniumhydroxid-Lösung (Alkalimetallge halt < 10 ppm) und rührte noch 1 h nach. Bei 90 bis 100°C wurde das aus der Hydrolyse gebildete Alkoholgemisch (ca. 900 g) abdestilliert. Man füllte mit 3 l Wasser auf und gab das mittlerweile leicht opaque Sol in einen 5 l fassenden Rührautoklaven aus Edelstahl.In a four-necked flask (4 l content) 910 g of tetraethyl orthosilicate were pre- puts and from a dropping funnel with 15 g within 30 min Tetraisopropyl orthotitanate was added with stirring (250 rpm. Blade stirrer). It a colorless, clear mixture formed. Then it was mixed with 1600 g a 20% by weight tetrapropylammonium hydroxide solution (alkali metal alloy hold <10 ppm) and stirred for a further 1 h. At 90 to 100 ° C that was the Hydrolysis formed alcohol mixture (about 900 g) distilled off. It was filled with 3 l Water and gave the now slightly opaque sol in a 5 liter Stirred autoclaves made of stainless steel.
Mit einer Heizrate von 3°C/min wurde der verschlossene Autoklav (Ankerrüh rer, 200 U/min) auf eine Reaktionstemperatur von 175°C gebracht. Nach 92 h war die Reaktion beendet. Das erkaltete Reaktionsgemisch (weiße Suspension) wurde abzentrifugiert und mehrfach mit Wasser neutral gewaschen. Der erhaltene Feststoff wurde bei 110°C innerhalb von 24 h getrocknet (Auswaage: 298 g). Anschließend wurde unter Luft bei 550°C in 5 h das im Zeolithen verbliebene Templat abgebrannt (Calcinierungsverlust: 14 Gew.-%).With a heating rate of 3 ° C / min the closed autoclave (anchor agitation rer, 200 U / min) brought to a reaction temperature of 175 ° C. After 92 h the reaction was over. The cooled reaction mixture (white suspension) was centrifuged and washed neutral with water several times. The received one Solid was dried at 110 ° C within 24 h (weight: 298 g). The remaining in the zeolite was then in air at 550 ° C in 5 h Template burned off (loss of calcination: 14% by weight).
Das reinweiße Produkt hatte nach naßchemischer Analyse einen Ti-Gehalt von 1,5 Gew.-% und einen Restgehalt an Alkalimetall unterhalb 100 ppm. Die Aus beute auf eingesetztes Siliciumdioxid betrug 97%. Die Kristallite hatten eine Größe von 0,05 bis 0,25 µm und das Produkt zeigte im IR eine typische Bande bei ca. 960 cm-1.According to wet chemical analysis, the pure white product had a Ti content of 1.5% by weight and a residual alkali metal content below 100 ppm. The prey on silicon dioxide used was 97%. The crystallites had a size of 0.05 to 0.25 μm and the product showed a typical band at approx. 960 cm -1 in the IR.
3 l Wasser wurden in einem 10 l Vierhalskolben, versehen mit Rührer, Thermometer und Rückflußkühler, vorgelegt. Mit 6 g 25%igem Ammoniak wurde der pH-Wert der Lösung auf 8 bis 9 eingestellt. Anschließend wurden das Wasser auf 50°C erwärmt und 1300 g Tetraethylorthosilicat mit Hilfe eines Tropftrichters zugetropft.3 l of water were in a 10 l four-necked flask equipped with a stirrer, Thermometer and reflux condenser. With 6 g of 25% ammonia the pH of the solution was adjusted to 8 to 9. Then that was Water heated to 50 ° C and 1300 g of tetraethyl orthosilicate using a Dropped funnel.
Die Mischung aus Wasser und Tetraethylorthosilicat wurde 3 h unter Rückfluß gekocht. Anschließend gab man weitere 1304 g Tetraethylorthosilicat über einen Tropftrichter zu. Nach weiteren 2 h Kochen unter Rückfluß ließ man die so erhaltene Kieselsol-Wassermischung weitere 12 h rühren und destillierte dann das durch die Hydrolyse entstandene Ethanol ab.The mixture of water and tetraethyl orthosilicate was refluxed for 3 hours cooked. A further 1304 g of tetraethyl orthosilicate were then passed over one Dropping funnel too. After boiling under reflux for a further 2 h, they were allowed to so Stir the obtained silica sol-water mixture for a further 12 h and then distillate the ethanol formed by the hydrolysis.
Die so erzeugten 3618 g Kieselsol hatten einen Siliciumdioxidgehalt von ca. 20 Gew.-% und einen Gehalt an Alkalimetallionen kleiner 3 ppm.The 3618 g of silica sol produced in this way had a silicon dioxide content of approx. 20 % By weight and a content of alkali metal ions of less than 3 ppm.
188,6 g Wasser wurden in einem 500 ml Vierhalskolben, versehen mit Rührer, Thermometer und Rückflußkühler, vorgelegt. Mit 0,3 g 25%igem Ammoniak wurde der pH-Wert der Lösung auf 9 eingestellt. Anschließend wurden das Wasser auf 50°C erwärmt und 111,65 g Tetraethylorthosilicat mit Hilfe eines Tropftrichters zugetropft.188.6 g of water were placed in a 500 ml four-necked flask equipped with a stirrer, Thermometer and reflux condenser. With 0.3 g of 25% ammonia the pH of the solution was adjusted to 9. Then that was Water heated to 50 ° C and 111.65 g of tetraethyl orthosilicate using a Dropped funnel.
Die Mischung aus Wasser und Tetraethylorthosilicat wurde 2 h unter Rückfluß gekocht. Anschließend gab man weitere 111,65 g Tetraethylorthosilicat über einen Tropftrichter zu. Nach weiteren 2 h Kochen unter Rückfluß ließ man die so erhaltene Kieselsol-Wasser-Mischung weitere 12 h rühren. Anschließend gab man 50 g Wasser zu und destillierte dann das durch die Hydrolyse entstandene Ethanol ab. The mixture of water and tetraethyl orthosilicate was refluxed for 2 hours cooked. A further 111.65 g of tetraethyl orthosilicate was then transferred a dropping funnel. After boiling under reflux for a further 2 h, they were allowed to so Stir the resulting silica sol-water mixture for a further 12 h. Then gave 50 g of water were added and the product of the hydrolysis was then distilled Ethanol.
Die so erzeugten 169 g Kieselsol hatten einen Siliciumdioxidgehalt von ca. 38 Gew.-% und einen Gehalt an Alkalimetallionen kleiner 5 ppm.The 169 g of silica sol produced in this way had a silicon dioxide content of approx. 38 % By weight and a content of alkali metal ions of less than 5 ppm.
200 g gemahlener Katalysator, hergestellt gemäß Beispiel 1, wurden zunächst auf eine Partikelgröße von < 300 µm feingemahlen und dann in 2000 g Wasser suspendiert. Anschließend wurden 245 wäßriges Kieselsol mit einem Siliciumdioxidgehalt von 18 Gew.-%, hergestellt nach Beispiel 2, beigemischt.200 g of ground catalyst, prepared according to Example 1, were first a particle size of <300 µm finely ground and then in 2000 g of water suspended. Then 245 aqueous silica sol with a Silicon dioxide content of 18 wt .-%, prepared according to Example 2, admixed.
Die Suspension wurde unter ständigem Rühren mit einer Schlauchpumpe zu einem Laborsprühturm aus Glas (Durchmesser: 200 mm, Höhe des zylindrischen Teils: 500 mm) gefördert und mittels einer Zweistoffdüse (Durchmesser der Flüssigkeitszuleitung: 2,5 mm, Düsengas-Vordruck: 3 bar) zerstäubt.The suspension was added with a peristaltic pump with constant stirring a laboratory spray tower made of glass (diameter: 200 mm, height of the cylindrical Partly: 500 mm) conveyed and by means of a two-substance nozzle (diameter of the Liquid supply: 2.5 mm, nozzle gas upstream pressure: 3 bar) atomized.
Im Sprühturm wurde die Suspension durch das Trockengas (Stickstoff, Durchsatz: 24 kg/h, Eintrittstemperatur: 210°C, Austrittstemperatur: 100°C) zu einem feinen, innig durchmischten Pulver getrocknet, das dann in einem Glaszyklon abgeschieden wurde. Die Ausbeute betrug 80%.In the spray tower, the suspension was removed by the dry gas (nitrogen, Throughput: 24 kg / h, inlet temperature: 210 ° C, outlet temperature: 100 ° C) a fine, intimately mixed powder that is then dried in a Glass cyclone was deposited. The yield was 80%.
16,1 kg Katalysator, hergestellt gemäß Beispiel 1, wurden zunächst mit einer Hammermühle grob vorgemahlen und danach mit einer Pralltellermühle auf eine Partikelgröße von < 300 µm feingemahlen.16.1 kg of catalyst, prepared according to Example 1, were first with a Hammer mill roughly pre-ground and then with a baffle plate mill on one Particle size of <300 µm finely ground.
Das Pulver wurde anschließend unter Zugabe von 16 kg wäßrigen Kieselsols mit einem Siliciumdioxidgehalt von 20 Gew.-%, hergestellt gemäß Beispiel 2, in 160 l Wasser suspendiert und in einen offenen Rührkessel gefüllt. Aus diesem Behälter wurde die Suspension unter ständigem Rühren mit Hilfe einer großen Schlauchpumpe abgezogen und in einer Sprühtrocknungsanlage (der Firma Niro) zu einem feinen, innig durchmischten Pulver getrocknet.The powder was then added with the addition of 16 kg of aqueous silica sol a silicon dioxide content of 20 wt .-%, produced according to Example 2, in 160 l of water suspended and poured into an open stirred kettle. For this The suspension was stirred with the help of a large container Peristaltic pump removed and in a spray drying system (from Niro) dried to a fine, intimately mixed powder.
Zur Dispergierung der Suspension wurde eine Zerstäuberscheibe mit Keramikhülsen (Drehzahl 17000 U/min) eingesetzt. Die Trocknung erfolgte bei einer Luft-Eintrittstemperatur von 260°C und einer Luft-Austrittstemperatur von 110°C.An atomizer disk was used to disperse the suspension Ceramic sleeves (speed 17000 U / min) used. The drying took place at an air inlet temperature of 260 ° C and an air outlet temperature of 110 ° C.
Das Produkt wurde vom Luftstrom in einem Zyklon abgetrennt. Die Ausbeute betrug 13 kg.The product was separated from the air flow in a cyclone. The yield was 13 kg.
Der Katalysator A wurde hergestellt durch Mischen von 1665 g eines Sprühpulvers, bestehend aus 89 Gew.-% eines Katalysators, hergestellt gemäß Beispiel 1, und 11 Gew.-% Siliciumdioxid, mit 416 g eines Kieselsols eines Siliciumdioxidgehalts von ca. 50 Gew.-% (Ludox-TM, der Firma DuPont).Catalyst A was made by mixing 1665 g of one Spray powder, consisting of 89 wt .-% of a catalyst, prepared according to Example 1, and 11 wt .-% silicon dioxide, with 416 g of a silica sol Silicon dioxide content of approx. 50% by weight (Ludox-TM, from DuPont).
Das genannte Sprühpulver wurde hergestellt wie das in Beispiel 4 beschriebene, nur daß statt des erfindungsgemäß hergestellten Kieselsols ein kommerziell hergestelltes Kieselsol (Ludox AS-40 der Firma DuPont) mit einem Natriumgehalt von 800 ppm verwendet wurde.The spray powder mentioned was prepared like that described in Example 4, only that instead of the silica sol produced according to the invention is a commercial one produced silica sol (Ludox AS-40 from DuPont) with one Sodium content of 800 ppm was used.
Die Mischung wurde durch Zugabe von Wasser und dem Verstrangungshilfsmittel Methylcellulose extrusionsfähig gemacht und zu Strängen von 1,5 mm Durchmesser extrudiert.The mixture was made by adding water and the Extrusion aid methyl cellulose made extrudable and too Extruded strands 1.5 mm in diameter.
Diese Stränge wurden bei 120°C getrocknet und 5 h bei 500°C getempert. Der Gehalt an Siliciumdioxid-Binder im Formkörper betrug 20 Gew.-%, der Natriumgehalt 700 ppm. These strands were dried at 120 ° C. and annealed at 500 ° C. for 5 hours. The The content of silicon dioxide binder in the shaped body was 20% by weight Sodium content 700 ppm.
Der Katalysator B wurde hergestellt durch Mischen von 3000 g eines Sprühpulvers, bestehend aus 78 Gew.-% eines Katalysators, hergestellt gemäß Beispiel 1, und 22 Gew.-% Siliciumdioxid, mit 750 g eines Kieselsols eines Siliciumdioxidgehalts von ca. 43 Gew.-% (Ludox AS-40 der Firma DuPont).Catalyst B was made by mixing 3000 g of one Spray powder, consisting of 78 wt .-% of a catalyst, prepared according to Example 1, and 22 wt .-% silicon dioxide, with 750 g of a silica sol Silicon dioxide content of approx. 43% by weight (Ludox AS-40 from DuPont).
Das genannte Sprühpulver wurde hergestellt wie das in Beispiel 4 beschriebene, nur daß statt des erfindungsgemäß hergestellten Kieselsols ein kommerziell hergestelltes Kieselsol (Ludox AS-40 der Firma DuPont) mit einem Natriumgehalt von 800 ppm verwendet wurde.The spray powder mentioned was prepared like that described in Example 4, only that instead of the silica sol produced according to the invention is a commercial one produced silica sol (Ludox AS-40 from DuPont) with one Sodium content of 800 ppm was used.
Die Mischung wurde durch Zugabe von Wasser und dem Verstrangungshilfsmittel Methylcellulose extrusionsfähig gemacht und zu Strängen von 2,5 mm Durchmesser extrudiert.The mixture was made by adding water and the Extrusion aid methyl cellulose made extrudable and too Extruded strands of 2.5 mm in diameter.
Diese Stränge wurden bei 120°C getrocknet und 5 h bei 500°C getempert. Der Gehalt an Siliciumdioxid-Binder im Formkörper betrug 30 Gew.-%, der Natriumgehalt 910 ppm. Die Seitendruckfestigkeit der Stränge betrug 37,9 N, die Schnitthärte 10,25 N.These strands were dried at 120 ° C. and annealed at 500 ° C. for 5 hours. The The content of silicon dioxide binder in the shaped body was 30% by weight Sodium content 910 ppm. The side compressive strength of the strands was 37.9 N, that Cutting hardness 10.25 N.
Der Katalysator C wurde hergestellt durch Kollern von 7500 g eines Sprühpulvers, bestehend aus 78 Gew.-% eines Katalysators, hergestellt gemäß Beispiel 1, und 22 Gew.-% Siliciumdioxid, mit 4300 g eines Kieselsols eines Siliciumdioxidgehalts von ca. 43 Gew.-% (Ludox AS-40 der Firma DuPont). Catalyst C was prepared by crushing 7500 g of one Spray powder, consisting of 78 wt .-% of a catalyst, prepared according to Example 1, and 22 wt .-% silicon dioxide, with 4300 g of a silica sol Silicon dioxide content of approx. 43% by weight (Ludox AS-40 from DuPont).
Das genannte Sprühpulver wurde hergestellt wie das in Beispiel 4 beschriebene, nur daß statt des erfindungsgemäß hergestellten Kieselsols ein kommerziell hergestelltes Kieselsol (Ludox AS-40 der Firma DuPont) mit einem Natriumgehalt von 800 ppm verwendet wurde.The spray powder mentioned was prepared like that described in Example 4, only that instead of the silica sol produced according to the invention is a commercial one produced silica sol (Ludox AS-40 from DuPont) with one Sodium content of 800 ppm was used.
Die Mischung wurde durch Zugabe von Wasser und dem Verstrangungshilfsmittel Methylcellulose extrusionsfähig gemacht und zu Strängen von 1,5 mm Durchmesser extrudiert.The mixture was made by adding water and the Extrusion aid methyl cellulose made extrudable and too Extruded strands 1.5 mm in diameter.
Diese Stränge wurden bei 120°C getrocknet und 5 h bei 500°C getempert. Der Gehalt an Siliciumdioxid-Binder im Formkörper betrug 30 Gew.-%, der Natriumgehalt 900 ppm.These strands were dried at 120 ° C. and annealed at 500 ° C. for 5 hours. The The content of silicon dioxide binder in the shaped body was 30% by weight Sodium content 900 ppm.
Der Katalysator D wurde hergestellt durch Mischen von 2200 g eines Sprühpulvers, bestehend aus 75 Gew.-% eines Katalysators, hergestellt gemäß Beispiel 1, und 25 Gew.-% Siliciumdioxid, mit 1037 g eines Kieselsols mit einem Siliciumdioxidgehalt von ca. 21 Gew.-%, hergestellt gemäß Beispiel 2. Das genannte Sprühpulver wurde hergestellt analog Beispiel 4.Catalyst D was made by mixing 2200 g of one Spray powder, consisting of 75 wt .-% of a catalyst, prepared according to Example 1, and 25 wt .-% silicon dioxide, with 1037 g of a silica sol a silicon dioxide content of approx. 21% by weight, produced according to Example 2. The spray powder mentioned was prepared analogously to Example 4.
Die Mischung wurde durch Zugabe von Wasser und dem Verstrangungshilfsmittel Methylcellulose extrusionsfähig gemacht und zu Strängen von 1,5 mm Durchmesser extrudiert.The mixture was made by adding water and the Extrusion aid methyl cellulose made extrudable and too Extruded strands 1.5 mm in diameter.
Diese Stränge wurden bei 120°C getrocknet und 5 h bei 500°C getempert. Der Gehalt an Siliciumdioxid-Binder im Formkörper betrug 32 Gew.-%, der Natriumgehalt 400 ppm. These strands were dried at 120 ° C. and annealed at 500 ° C. for 5 hours. The The content of silicon dioxide binder in the shaped body was 32% by weight Sodium content 400 ppm.
Der Katalysator E wurde hergestellt durch Kollern von 9700 g eines Sprühpulvers, bestehend aus 75 Gew.-% eines Katalysators, hergestellt gemäß Beispiel 1, und 25 Gew.-% Siliciumdioxid, mit 13000 g eines Kieselsols mit einem Siliciumdioxidgehalt von ca. 19 Gew.-%, hergestellt gemäß Beispiel 2.Catalyst E was prepared by milling 9,700 g of one Spray powder, consisting of 75 wt .-% of a catalyst, prepared according to Example 1, and 25 wt .-% silicon dioxide, with 13000 g of a silica sol a silicon dioxide content of approx. 19% by weight, produced according to Example 2.
Das genannte Sprühpulver wurde hergestellt analog Beispiel 4.The spray powder mentioned was prepared analogously to Example 4.
Die Mischung wurde durch Zugabe von Wasser und dem Verstrangungshilfsmittel Methylcellulose extrusionsfähig gemacht und zu Strängen von 1,5 mm Durchmesser strangverpreßt.The mixture was made by adding water and the Extrusion aid methyl cellulose made extrudable and too Strands of 1.5 mm diameter extruded.
Diese Stränge wurden bei 120°C getrocknet und 5 h bei 500°C getempert. Der Gehalt an Siliciumdioxid-Binder im Formkörper betrug 40 Gew.-%, der Natriumgehalt 420 ppm.These strands were dried at 120 ° C. and annealed at 500 ° C. for 5 hours. The The content of silicon dioxide binder in the shaped body was 40% by weight Sodium content 420 ppm.
Der Katalysator F wurde hergestellt durch Kollern von 8000 g eines Sprühpulvers, bestehend aus 70 Gew.-% eines Katalysators, hergestellt gemäß Beispiel 1, und 30 Gew.-% Siliciumdioxid, mit 4000 g eines Kieselsols mit einem Siliciumdioxidgehalt von ca. 19 Gew.-%, hergestellt gemäß Beispiel 2.Catalyst F was made by grinding 8000 g of one Spray powder, consisting of 70 wt .-% of a catalyst, prepared according to Example 1, and 30 wt .-% silicon dioxide, with 4000 g of a silica sol a silicon dioxide content of approx. 19% by weight, produced according to Example 2.
Das genannte Sprühpulver wurde hergestellt analog Beispiel 4.The spray powder mentioned was prepared analogously to Example 4.
Die Mischung wurde durch Zugabe von Wasser und dem Verstrangungshilfsmittel Methylcellulose extrusionsfähig gemacht und zu Strängen von 1,5 mm Durchmesser extrudiert. The mixture was made by adding water and the Extrusion aid methyl cellulose made extrudable and too Extruded strands 1.5 mm in diameter.
Diese Stränge wurden bei 120°C getrocknet und 5 h bei 500°C getempert. Der Gehalt an Siliciumdioxid-Binder im Formkörper betrug 40 Gew.-%, der Natriumgehalt 400 ppm. Die Schnitthärte betrug 2 N und die Seitendruckfestigkeit 19 N.These strands were dried at 120 ° C. and annealed at 500 ° C. for 5 hours. The The content of silicon dioxide binder in the shaped body was 40% by weight Sodium content 400 ppm. The cutting hardness was 2 N and the Side compressive strength 19 N.
3,5 kg TS-1, hergestellt gemäß Beispiel 1, wurden in einem Koller mit 1,23 kg Aerosil® (DEGUSSA), 6,26 kg Kieselsol, hergestellt gemäß Beispiel 2, und 237 g Methylcellulose (Walocel®) in einer Zeit von 60 min verdichtet.3.5 kg of TS-1, produced according to Example 1, were in a 1.23 kg pan Aerosil® (DEGUSSA), 6.26 kg of silica sol, produced according to Example 2, and 237 g of methyl cellulose (Walocel®) compacted in a time of 60 min.
Anschließend wurden 48 g Polyethylenglykol (ALKOX-E160®) zugesetzt, die Mischung weitere 30 min verdichtet, 96 g Polyethylenglykol (ALKOX-E160®) und 450 g VE-Wasser zugesetzt und die Mischung noch einmal 15 min verdichtet.Then 48 g of polyethylene glycol (ALKOX-E160®) were added, which Mixture compressed for a further 30 min, 96 g polyethylene glycol (ALKOX-E160®) and 450 g of demineralized water are added and the mixture is again 15 min condensed.
Die verformbare Masse wurde mit Hilfe eines Extruders zu 1,5 mm- Rundsträngen verformt. Dabei betrug der Auspreßdruck 85 bis 100 bar, die Auspreßzeit 15 min. Diese Stränge wurden bei 120°C getrocknet und bei 500°C in Luft 5 h calciniert.The deformable mass was extruded to 1.5 mm Round strands deformed. The extrusion pressure was 85 to 100 bar, the Squeeze time 15 min. These strands were dried at 120 ° C and at 500 ° C calcined in air for 5 h.
Die Ausbeute betrug 5,1 kg. Der Gehalt an Siliciumdioxid-Binder im Formkörper betrug 40 Gew.-%, der Natriumgehalt 500 ppm, die Seitendruckfestigkeit 17 N und das Makroporenvolumen 0,70 g/ml, bestimmt durch Hg-Porosimetrie nach DIN 66133. The yield was 5.1 kg. The content of silicon dioxide binder in the Shaped body was 40 wt .-%, the sodium content 500 ppm, the Side compressive strength 17 N and the macro pore volume 0.70 g / ml, determined by mercury porosimetry according to DIN 66133.
In einen Stahlautoklaven mit Korbeinsatz und Begasungsrührer wurden jeweils soviel Gramm an Katalysator A bis 6 eingebaut, daß die Masse an eingebautem Titansilicalit jeweils 0,5 g beträgt.Each was placed in a steel autoclave with a basket insert and gassing stirrer so many grams of catalyst A to 6 installed that the mass built-in titanium silicalite is 0.5 g each.
Der Autoklav wurde mit 100 g Methanol befüllt, verschlossen und auf seine Dichtigkeit überprüft. Anschließend wurden der Autoklav auf 40°C temperiert und 11 g flüssiges Propen in den Autoklaven dosiert.The autoclave was filled with 100 g of methanol, sealed and placed on it Tightness checked. The autoclave was then heated to 40 ° C and 11 g of liquid propene are metered into the autoclave.
Nun wurden mittels einer HPLC-Pumpe 9,0 g einer 30 gew.-%igen wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung in den Autoklaven gepumpt und die Wasserstoffperoxidreste in den Zuleitungen anschließend mit 16 ml Methanol in den Autoklaven gespült. Der Anfangsgehalt der Reaktionslösung an Wasserstoffperoxid betrug 2,5 Gew.-%.Now, using an HPLC pump, 9.0 g of a 30% by weight aqueous Hydrogen peroxide solution pumped into the autoclave and the Hydrogen peroxide residues in the feed lines then with 16 ml of methanol rinsed in the autoclave. The initial content of the reaction solution Hydrogen peroxide was 2.5% by weight.
Nach 2 h Reaktionszeit wurde der Autoklav abgekühlt und entspannt. Der flüssige Austrag wurde cerimetrisch auf Wasserstoffperoxid untersucht. Die Analyse und die Bestimmung des Gehalts des Austrags an Propylenoxid erfolgte gaschromatographisch.After a reaction time of 2 hours, the autoclave was cooled and let down. The Liquid discharge was examined cerimetrically for hydrogen peroxide. The Analysis and determination of the discharge content of propylene oxide was carried out by gas chromatography.
In der nachfolgenden Tabelle sind die Ergebnisse der Analyse zusammengefaßt. The table below shows the results of the analysis summarized.
Durch einen Rohrreaktor, gefüllt mit 28,1 g des erfindungsgemäßen Katalysators F wurden Flüsse von 24 Wasserstoffperoxid (40 Gew.-%)/h, 57 Methanol/h und 11,7 ml/h bei einer Reaktionstemperatur von 40°C und einem Druck von 20 bar geleitet.Through a tubular reactor filled with 28.1 g of the catalyst according to the invention F were flows of 24 hydrogen peroxide (40 wt%) / h, 57 methanol / h and 11.7 ml / h at a reaction temperature of 40 ° C and a pressure of 20 bar passed.
Nach Verlassen des Reaktors wurde die Reaktionsmischung in einem Sambay- Verdampfer gegen Atmosphärendruck entspannt. Die abgetrennten Leichtsieder wurden online in einem Gaschromatographen analysiert. Der flüssige Reaktionsaustrag wurde gesammelt, gewogen und ebenfalls gaschromatographisch analysiert.After leaving the reactor, the reaction mixture was in a Sambay Evaporator relaxed against atmospheric pressure. The separated low boilers were analyzed online in a gas chromatograph. The liquid Reaction discharge was collected, weighed and also analyzed by gas chromatography.
Die gesamte Reaktionsdauer betrug 550 h. Während dieser Zeit lag der Wasserstoffperoxid-Umsatz bei weit über 90%. Die Selektivität von Wasserstoffperoxid zu Propylenoxid lag im gesamten Zeitraum ebenfalls bei wesentlich mehr als 90%. The total reaction time was 550 h. During this time the Hydrogen peroxide conversion at well over 90%. The selectivity of Hydrogen peroxide to propylene oxide was also included throughout the period much more than 90%.
Durch einen Rohrreaktor, gefüllt mit 20 g des erfindungsgemäßen Katalysators G, wurden Flüsse von 9 g Wasserstoffperoxid (40 Gew.-%)/h, 49 g Methanol/h und 8 g Propen/h bei einer Reaktionstemperatur von 40°C und einem Druck von 20 bar geleitet.Through a tubular reactor filled with 20 g of the catalyst according to the invention G, were flows of 9 g hydrogen peroxide (40 wt%) / h, 49 g methanol / h and 8 g propene / h at a reaction temperature of 40 ° C and a pressure headed by 20 bar.
Nach Verlassen des Reaktors wurde die Reaktionsmischung in einem Sambay- Verdampfer gegen Atmosphärendruck entspannt. Die abgetrennten Leichtsieder wurden online in einem Gaschromatographen analysiert. Der flüssige Reaktionsaustrag wurde gesammelt, gewogen und ebenfalls gaschromatographisch analysiert.After leaving the reactor, the reaction mixture was in a Sambay Evaporator relaxed against atmospheric pressure. The separated low boilers were analyzed online in a gas chromatograph. The liquid Reaction discharge was collected, weighed and also analyzed by gas chromatography.
Die gesamte Reaktionsdauer betrug 850 h. Während dieser Zeit lag der Wasserstoffperoxid-Umsatz bei weit über 90%. Die Selektivität von Wasserstoffperoxid zu Propylenoxid lag im gesamten Zeitraum ebenfalls bei wesentlich mehr als 90%.The total reaction time was 850 h. During this time the Hydrogen peroxide conversion at well over 90%. The selectivity of Hydrogen peroxide to propylene oxide was also included throughout the period much more than 90%.
Claims (15)
- a) Vermischen des mindestens einen porösen oxidischen Materials mit mindestens einem Metalloxidsol, das einen niedrigen Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetallionen aufweist, und/oder minde stens einem Metalloxid, das einen niedrigen Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetallionen aufweist.
- a) mixing the at least one porous oxidic material with at least one metal oxide sol which has a low content of alkali and alkaline earth metal ions, and / or at least one metal oxide which has a low content of alkali and alkaline earth metal ions.
- a) Verdichten des Gemisches aus Stufe (i),
- b) Verformen der Masse aus Stufe (ii),
- c) Trocknen der Formkörper aus Stufe (iii),
- d) Calcinieren der getrockneten Formkörper aus Stufe (iv).
- a) compressing the mixture from stage (i),
- b) deforming the mass from stage (ii),
- c) drying the shaped bodies from stage (iii),
- d) calcining the dried moldings from stage (iv).
- a) Vermischen des mindestens einen porösen oxidischen Materials mit mindestens einem Metalloxidsol, das einen niedrigen Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetallionen aufweist, und/oder einem Metalloxid, das einen niedrigen Gehalt an Alkali- und Erdalka limetallionen aufweist.
- a) Mixing the at least one porous oxidic material with at least one metal oxide sol that has a low content of alkali and alkaline earth metal ions and / or a metal oxide that has a low content of alkali and alkaline earth metal ions.
- A) Umsetzung mindestens eines Alkens mit Wasserstoffperoxid an einem Katalysator,
- A) reacting at least one alkene with hydrogen peroxide over a catalyst,
- A) Herstellung des in Schritt (III) umgesetzten, mindestens einen Alkens durch Dehydrierung mindestens eines Alkans.
- A) Preparation of the at least one alkene reacted in step (III) by dehydrogenating at least one alkane.
- A) Umsetzung des in Schritt (I) entstehenden Wasserstoffs zu Was serstoffperoxid,
- A) converting the hydrogen formed in step (I) to hydrogen peroxide,
- A) Dehydrierung eines Alkans zu einem Alleen unter Erhalt von Wasserstoff,
- B) Umsetzung des in (A) erhaltenen Wasserstoffs zu Wasserstoffper oxid,
- C) Umsetzung des Wasserstoffperoxids aus (B) mit dem Alleen aus (A) unter Erhalt des Alkenoxids,
- A) dehydrogenation of an alkane to an avenue to obtain hydrogen,
- B) converting the hydrogen obtained in (A) to hydrogen peroxide,
- C) reaction of the hydrogen peroxide from (B) with the avenue from (A) to obtain the alkene oxide,
Priority Applications (18)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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