DE2060215C3

DE2060215C3 - Verfahren zur Herstellung von Anthrachinon

Info

Publication number: DE2060215C3
Application number: DE19702060215
Authority: DE
Inventors: Herbert Armbrust; Heinz Dr. 6703 Limburgerhof Engelbach; Michael Jolyon Dr. Sprague; Hans Juergen Dr. Sturm; Hermann Dr. Wistuba
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1970-12-08
Filing date: 1970-12-08
Publication date: 1975-02-06
Also published as: DE2060215B2; DE2060215A1

Description

Gegenstand des Hauptpatents 1 934 063 ist ein Verfahren zur Herstellung von Anthrachinon durch Oxydation von Indanen der allgemeinen Formel

-H-R,

H)

35

40

45

in der R₁, R₂, R₃ gleich oder verschieden sein können und jeweils einen Alkylrest bedeuten, Ri und/oder R₃ darüber hinaus auch jeweils ein Wasser- _J0 stoffatom bezeichnen können, mit Sauerstoff in der Gasphase in Gegenwart von Vanadinpentoxid und/ oder Vanadaten von Elementen der Gruppen IVa, IVb, Vb, VlIa und VIII des Periodischen Systems, gegebenenfalls im Gemisch mit Oxiden von Elementen der Gruppen IV bis VI, a und b, VII a und/oder Vl 11 des Periodischen Systems.

Es wurde nun gefunden, daß sich das Verfahren des Hauptpatents weiter ausgestalten läßt, wenn die Umsetzung in Gegenwart von Vanadium-V-Verbindüngen und zusätzlich von Verbindungen des Zinks und/oder Cadmiums durchgeführt wird.

Die Oxydation wird in Gegenwart von einer oder mehreren Vanadium-V-Verbindungen, vorzugsweise von Vanadinpentoxid und/oder Vanadaten, und zusätzlich von einer oder mehreren Verbindungen des Zinks und/oder Cadmiums als Katalysatoren durchgeführt. Man verwendet zweckmäßig von 20 bis 200, vorteilhaft 40 bis 100 g Ausgangsstoff I pro Liter Katalysator (bzw. Katalysator auf Träger) und Stunde. Unabhängig von der Zusammensetzung der Verbindung und der Wertigkeit des entsprechenden Metalls in der Verbindung ist im Katalysator das Atomverhältnis von Vanadium zum Zusatzelement Zink oder Cadmium zweckmäßig von 10 bis 1, vorzugsweise von 5 bis 2 Vanadium zu 1 Zusatzelement. Sind neben Vanadium beide Zusatzelemente -wesend, ist ein Atomverhältnis von 20 bis 2, Vorzug:.· ;e von 10 bis 4Vanadium zu 1 Zusatzelement v^teilhaft, wobei zweckmäßig ein Atomverhältnis der Zusatzelemente zueinander von 10 bis 0,1, vorzugsweise von 2 bis 0,5 Zink zu 1 Cadmium gewählt wird. Die Katalysatoren gelangen vorteilhaft zusammen mit einem Trägermaterial, ζ. B. Bims, Titandioxid, Steatit. Siliciumcarbid, Eisen-, Silicium-, Aluminiumoxide. Aluminiumsilikate wie Mullit, zur Verwendung.

Die Verbindungen der Zusatzelemente können beliebig gewählt werden, im allgemeinen kommen die Oxide, Basen, Salze, z. B. Carbonate, Bicarbonate. Chloride oder Nitrate, und solche Verbindungen der Zusatzelemente in Frage, die sich während der Katalysatorherstellung oder der Reaktion zu den entsprechenden Oxiden umsetzen.

Als Zusat/v erbindungen sind beispielsweise geeignet: Zinksulfat, Zinkchlorid, Cadmiumcarbonat. Zinkoxid, Zinknitrat, Zinkhydroxid, Zinkhydroxychlorid. Cadmiumoxid, C admiumnitrat, Zinkbicarbonat, Zinkoxalat, Zinkformiat, Cadmiumacetat. Zinkcarbonat, Cadmiumchlorid, Cadmiumsulfal, Cadmiumhydroxid, Cadmiumbicarbonat. Zinkacetat.

Im übrigen wird das Verfahren unter den Bedingungen des Verfahrens nach dem Hauptpatent durchgeführt, insbesondere bezüglich Reaktionsführung, Katalysatorherstellung und -zusammensetzung. Oxydationsmittel, Katalysatordimensionen.

Die in den Beispielen angeführten Teile bedeuten Gewichtsteile. Sie verhalten sich zu den Volumteilen wie Kilogramm zu Liter.

Beispiel 1
a) Herstellung des Katalysators

11,7 Teile Ammoniumvanadat werden in 200 Teilen "siedendem Wasser gelöst. Dazu wird unter starkem Rühren die Lösung von 9,9 Teilen Zinknitrat (· 6H₂O) in 20 Teilen Wasser gegeben. Sofort danach werden 100 Volumteile Bimskörner in die Suspension eingerührt, und die Mischung wird zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird nach dem Trocknen 4 Stunden bei 450⁰C calciniert.

b) Oxydation

21 Teile des gemäß Beispiel la hergestellten Katalysators werden in einem Röhrenreaktor (21 mm innerer Rohrdurchmesser) eingefüllt. Nun wird ein Gemisch von 260 000 Volumteilen Luft und 3,16 Teilen l-Methyl-3-phenyl-indan stündlich durch den Katalysatorgeleitet. Die Rohrwandtemperatur beträgt 365" C, die Temperatur im Inneren der Katalysatorschicht 390⁰C. Das den Reaktor verlassende, gasförmige Reaktionsgemisch wird auf 50⁰C abgekühlt, wobei der Endstoff und der nicht umgesetzte Ausgangsstoff I kondensieren. Der nicht kondensierte Anteil wird mit Wasser ausgewaschen. Nach dem Abdampfen des Waschwassers wird der verbleibende Rückstand mit dem Kondensat vereinigt.

Es werden nachstehende Ergebnisse erhalten:

Ausgangsstoff I 9,48 Teile

Abgasmenge 651 000 Volumteile

Gehalt des Abgases an Kohlenmonoxid und

-dioxid 0,67 Volumprozent

= 4 360 Volumteile Roher Endstoff 7,17 Teile

IO

In dem rohen Endstoff werden durch UV-Absorption bestimmt:

60 Gewichtsprozent Anthrachinon 4,3 Teile 1,2 Gewichtsprozent nicht umge- '⁵

setzter Ausgangsstoff 1 0,09 Teile

(entspricht einem Umsatz von 99,1 % der Theorie und einer Anthrachinonausbeute, bezogen auf umgesetzten Ausgangsstoff 1, von 45,8% der Theorie).

Beispiel 2

a) Herstellung des Katalysators

11,7 Teile Ammoniumvanadat werden in 200 Teilen siedendem Wasser gelöst. Dazu wird unter starkem Rühren die Lösung von 10,28 Teilen Cadmiumnitrat (-4H₂O) in 20 Teilen Wasser gegeben. Anschließend werden 100 Volumteile Bimskörner in die Suspension eingerührt und die Mischung zur Trockne eingedampft. Nach dem Trocknen wird der Rückstand 4 Stunden bei450°Ccalciniert.

b) Oxydation

26 Teile des gemäß Beispiel 2 a hergestellten Katalysators werden in einen Röhrenreaktor (20 mm innerer Rohrdurchmesser) eingefüllt. Nun wird ein Gemisch von 182 000 Volumteilen Luft und 3,21 Teilen l-Methyl-3-phenyl-indan stündlich durch den Katalysator geleilet. Die Rohrwandtemperatur beträgt 360 C, die Temperatur im Inneren der Katalysatorschicht 405 C. Das den Reaktor verlassende, gasförmige Reaktionsgemisch wird auf 50 C abgekühlt, wobei der Endstoff und der nicht umgesetzte Ausgangsstoff I kondensieren. Der nicht kondensierte Anteil wird mit Wasser ausgewaschen. Nach Abdampfen des Waschwassers wird der verbleibende Rückstand mit dem Kondensat vereinigt.

Es werden nachstehende Ergebnisse erhallen:

Ausgangsstoff I 8,82 Teile

Abgasmenge 546 000 Volumteile

Gehalt des Abgases an

Kohlenmonoxid und

Kohlendioxid 1,0 Volumprozent

= 5 460 Volumteile

Roher Endstoff 6,93 Teile

Im rohen Endstoff werden durch UV-Absorption bestimmt:

54 Gewichtsprozent Anthrachinon 3,74 Teile
3,5 Gewichtsprozent nicht umgesetzter Ausgangsstoff 1 0,24 Teile

(entspricht einem Umsatz von 97,3% der Theorie und einer Anthrachinonausbeute, bezogen auf umgesetzten Ausgangsstoff I, von 43,6% der Theorie).

Claims

Patentanspruch:

Weitere Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung von Anthrachinon durch Oxydation von Indanen der allgemeinen Formel

in der R₁, R₂, R₃ gleich oder verschieden sein können und jeweils einen Alkylrest bedeuten, Rj und/oder R₃ darüber hinaus auch jeweils ein Wasserstoffatom bezeichnen können, mit Sauerstoff in der Gasphase in Gegenwart von Vanadinpentoxid und/ oder Vanadaten von Elementen der Gruppen IVa, IVb, Vb, VIIa und VIII des Periodischen Systems, gegebenenfalls im Gemisch mit Oxiden von Elementen der Gruppen IV bis VI, a und b, VIIa und/oder VIII des Periodischen Systems nach Patent 1934 063, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzunρ in Gegenwart von Vanadium-V-Verbindungen und zusätzlich von Verbindungen des Zinks und oder Cad- _}0 miums durchgeführt wird.