DE2139975A1 - METHOD FOR PRODUCING ACRYLIC ACID - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING ACRYLIC ACIDInfo
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Description
knapsackaktiengesellschaft 2139975knapsackaktiengesellschaft 2139975
Verfahren zur Herstellung von AcrylsäureProcess for the production of acrylic acid
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure durch Umsetzung von Propylen und/oder Acrolein mit Luft und/oder Sauerstoff und Wasserdampf bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart eines Trägerkatalysators, welcher Eisen, Wismut, Phosphor, Kalium, Molybdän sowie Nikkei und/oder Kobalt in oxidischer Form enthält.The invention relates to a V e rfahren for producing acrylic acid by reacting propylene and / or acrolein with air and / or oxygen and water vapor at elevated temperatures in the presence of a supported catalyst comprising iron, bismuth, phosphorus, potassium, molybdenum, as well as Nikkei and / or Contains cobalt in oxidic form.
Ein derartiges Katalysatorsystem ist schon aus den deutschen Offenlegungsschriften 2 020 791 und 2 038 749 bekannt. Zur Herstellung der Katalysatoren werden dort wäßrige Lösungen der Einzelverbindungen, z.B. Phosphorsäure, Ammoniummolybdat und Metallnitrate, gemischt, wobei ein Suspensionsbrei aus schwerlöslichen Molybdaten entsteht, in welchen Kieselsäuresol eingerührt wird. Die Katalysatormasse wird sodann getrocknet und erhitzt, abgekühlt, pulverisiert, zu Pellets verarbeitet und calciniert. Mit dem auf diese Weise hergestellten Katalysator kann im Festbett Acrylsäure - neben Acrolein als Hauptprodukt - in höchstens 10 %iger Ausbeute, berechnet auf das eingesetzte Propylen, hergestellt werden, wobei in den Offenlegungsschriften besonders betont wird,daß sich das Verfahren zur selektiven Oxidation von Propylen zu Acrolein eignet, da die Oxidation des Propylens zu Acrylsäure weitgehend unterdrückt wird.Such a catalyst system is already known from German Offenlegungsschriften 2,020,791 and 2,038,749. To produce the catalysts, aqueous solutions of the individual compounds, e.g. phosphoric acid, ammonium molybdate, are used there and metal nitrates, mixed, resulting in a slurry of sparingly soluble molybdates, in which Silica sol is stirred in. The catalyst mass is then dried and heated, cooled, pulverized, processed into pellets and calcined. With the catalyst prepared in this way, acrylic acid can be used in a fixed bed - in addition to acrolein as the main product - in a maximum yield of 10%, calculated on the propylene used be, it is particularly emphasized in the laid-open specifications that the process for selective oxidation from propylene to acrolein because the oxidation of propylene to acrylic acid is largely suppressed.
Auf dieselbe Art kann gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 667 209 ein ähnlicher, jedoch kaliumfreier Katalysator hergestellt werden, mit dessen Hilfe man gemäß der deutschen Patentschrift 1'268 609 ausgehend von Propylen und Sauerstoff neben geringen Mengen Acrolein bestenfalls bisIn the same way, according to the German Auslegeschrift 1 667 209 a similar, but potassium-free catalyst can be produced, with the help of which, according to the German Patent specification 1,268,609 starting from propylene and oxygen in addition to small amounts of acrolein at best up to
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zu 46 % Acrylsäure, berechnet auf das eingesetzte und vollständig umgesetzte Propylen erhalten kann.to 46 % acrylic acid, calculated on the used and completely converted propylene can be obtained.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man auch mit dem eingangs geschilderten Trägerkatalysator, welcher Eisen, Wismut, Phosphor, Kalium, Molybdän sowie Nickel und/oder Kobalt in oxidischer Form enthält, erfindungsgemäß hauptsächlich und mit guten Umsätzen, Ausbeuten und Katalysatorleistungen Acrylsäure durch einstufige Oxidation von Propylen und/oder Acrolein mit Sauerstoff in der Gasphase in einfachem Durchgang im Wirbelbett, also ohne die meistens bei einer Arbeitsweise im Festbett übliche, technisch sehr aufwendige und entsprechend kostspielige Kreislaufführung der nicht umgesetzten Ausgangsstoffe, Nebenprodukte und Inertgase, erhalten kann, wenn man den Katalysator auf eine bisher noch nicht beschriebene Weise herstellt.Surprisingly, it has now been found that even with the supported catalyst described above, which iron, Contains bismuth, phosphorus, potassium, molybdenum and nickel and / or cobalt in oxidic form, mainly according to the invention and with good conversions, yields and catalyst performances acrylic acid through one-stage oxidation of propylene and / or acrolein with oxygen in the gas phase in a single pass in the fluidized bed, so without the mostly with a method of working in a fixed bed, which is technically very complex and correspondingly costly, the recirculation unconverted starting materials, by-products and inert gases, can be obtained if the catalyst is on a previously manufactures not yet described manner.
Im einzelnen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure durch Umsetzung von Propylen und/ oder Acrolein mit Luft und/oder Sauerstoff und Wasserdampf bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart eines Trägerkatalysators, welcher Eisen, Wismut, Phosphor, Kalium, Molybdän sowie Nickel und/oder Kobalt in oxidischer Form enthält, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Umsetzung bei Temperaturen zwischen 300 und 450°C in Fließ- oder Wirbelbett in Gegenwart eines Trägerkätalysators durchführt, welcher die aktiven Elemente im Atomverhältnis Nio-12CoO-12 Fe0,5-10Bi0,5-10P0r1-6K0,001-2Mo12°37-118 enth^^ wo*ei die Indices für Ni und Co nicht gleichzeitig gleidi Null sind,und derart hergestellt worden ist, daß auf einen festen Trägerstoff der Korngröße 0,02 bis 0,5 mm in einer ersten Stufe eine wäßrige Lösung von Ammoniumheptamolybdat und Phosphorsäure in einer oder mehreren Tränkungen aufgetragen wurde, wobei eine solche Volumenmenge Lösung eingesetzt wurde, welche etwa dem 1 bis 2-fachen des vorher ermittelten Poren-In particular, the invention relates to a process for the production of acrylic acid by reacting propylene and / or acrolein with air and / or oxygen and water vapor at elevated temperatures in the presence of a supported catalyst, which iron, bismuth, phosphorus, potassium, molybdenum and nickel and / or Contains cobalt in oxidic form, which is characterized in that the reaction is carried out at temperatures between 300 and 450 ° C in a fluidized or fluidized bed in the presence of a support catalyst which contains the active elements in an atomic ratio of Ni o-12 Co O-12 Fe 0 , 5-10 Bi 0.5-10 P 0 r 1-6 K 0.001-2 Mo 12 ° 37-118 contains ^^ where * e i the indices for Ni and Co are not equal to zero at the same time, and has been produced in this way that an aqueous solution of ammonium heptamolybdate and phosphoric acid was applied in one or more impregnations to a solid carrier with a grain size of 0.02 to 0.5 mm in a first stage, such a volume of solution being used which is about 1 to 2 times the previously determined pore size
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Volumens des Trägerstoffes entsprach, und nach jeder Tränkung 3 bis 10 Stunden bei 100 bis 300°C getrocknet wurde; ttnd daß in einer zweiten Stufe auf diesen teilweise belegten Trägerstoff eine wäßrig-salpetersaure Lösung der Nitrate von Eisen, Wismut, Kalium sowie von Nickel und/oder Kobalt in einer oder mehreren Tränkungen aufgetragen wurde, wobei eine solche Volumenmenge Lösung eingesetzt wurde, welche etwa dem 1 bis 2-fachen des vorher ermittelten Porenvolumens des bereits teilweise belegten Trägerstoffes entsprach, nach jeder Tränkung 2 bis 12 Stunden auf 70 bis 950C gehalten wurde, anschließend 3 bis 10 Stunden bei bis 30O0C getrocknet und abschließend durch 0,5 bis 10-stündiges Sintern des Trägerkatalysators bei 400 bis 7000C eine BET-Oberflache des Katalysators von 5 bis 100 m /g eingestellt wurde; und daß man im Abgas der kondensierten Reaktionsprodukte eine Sauerstoffkonzentration von weniger als 2 Volumen% einhält.Corresponding to the volume of the carrier substance, and after each impregnation it was dried for 3 to 10 hours at 100 to 300 ° C .; ttnd that in a second stage an aqueous-nitric acid solution of the nitrates of iron, bismuth, potassium and nickel and / or cobalt was applied in one or more impregnations to this partially covered carrier material, with such a volume of solution being used that approximately the 0 C was 1 to 2 times the previously determined pore volume of the already partially occupied excipient corresponded to each impregnation 2 to 12 hours at 70 to 95 0 C held, then for 3 to 10 hours at up to 30O dried and finally by 0.5 to 10-hour sintering of the supported catalyst at 400 to 700 0 C, a BET surface area of the catalyst of 5 to 100 m / g was set; and that an oxygen concentration of less than 2% by volume is maintained in the exhaust gas of the condensed reaction products.
Darüberhinaus kann das Verfahren der Erfindung wahlweise dadurch gekennzeichnet sein, daßIn addition, the method of the invention can optionally be characterized in that
a) bei der Herstellung des Trägerkatalysators die Reihenfolge der Tränkungen umgekehrt und auf den festen Trägerstoff als erste Stufe die Lösung der Nitrate von Eisen, Wismut, Kalium sowie von Nickel und/oder Kobalt aufgetragen und bei 100 bis 3000C getrocknet wurde, und als zweite Stufe die Lösung von Ammoniumheptamolybdat und Phosphorsäure aufgetragen, 2 bis 12 Stunden auf 70 bis 950C gehalten, bei 100 bis 30O0C getrocknei und abschließend gesintert wurde;a) in the production of the supported catalyst, the order of the impregnations was reversed and the solution of the nitrates of iron, bismuth, potassium and nickel and / or cobalt was applied to the solid carrier as the first stage and dried at 100 to 300 ° C., and as second stage, the solution of ammonium heptamolybdate and phosphoric acid applied, maintained for 2 to 12 hours at 70 to 95 0 C, to 30O C was getrocknei and finally sintered at 100 0;
b) bei der Herstellung des Trägerkatalysators der bei 100 bis 3000C getrocknete, teilweise belegteb) in the preparation of the supported catalyst, the partially coated one, which is dried at 100 to 300 ° C.
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Trägerstoff der ersten Stufe vor dem Einsatz in die zweite Stufe 0,5 bis 10 Stunden bei 400 bis 7000C gesintert wurde; The carrier material of the first stage was sintered at 400 to 700 ° C. for 0.5 to 10 hours before being used in the second stage;
c) bei der Herstellung des Trägerkatalysators als Trägerstoff Kieselsäure, Aluminiumoxid, Aluminiumsilicat, Bimsstein, Siliciumcarbid oder Asbest eingesetzt wurde.c) in the production of the supported catalyst, the carrier material is silica, aluminum oxide, Aluminum silicate, pumice stone, silicon carbide or asbestos was used.
Der eingesetzte Trägerstoff liegt vorzugsweise in einer mittleren Korngröße von 0,02 bis 0,3 mm Durchmesser vor. Das Volumenverhältnis der Ausgangsgase, d.h. von Propylen bzw. Acrolein zu Luft zu Stickstoff zu Wasserdampf kann bevorzugt bei 1 zu (3 bis 20) zu (0 bis 5) zu (2 bis 8) liegen. Die scheinbare, d.h. auf das ruhende Katalysatorvolumen bezogene Verweilzeit der Ausgangsgase unter Reaktionsbedingungen liegt bevorzugt zwischen 2 und 15 Sekunden. Der Druck beträgt vorzugsweise zwischen 1 und 5 ata. Die Zusammensetzung der Ausgangsgase und die Betriebsbedingungen werden vorzugsweise so eingestellt, daß der Sauerstoffgehalt des Abgases nach der Kondensation der Reaktionsgase weniger als 2 Volumen^ beträgt. Mit dem erfiridungsgemäßen Verfahren werden wesentlich höhere Ausbeuten an Acrylsäure, bezogen auf eingesetztes Propylen oder Acrolein, erhalten als nach den eingangs geschilderten Verfahren gemäß dem Stand der Technik.The carrier material used is preferably present in an average particle size of 0.02 to 0.3 mm in diameter. The volume ratio of the starting gases, i.e. from propylene or acrolein to air to nitrogen to steam, can preferably be 1 to (3 to 20) to (0 to 5) to (2 to 8) range. The apparent residence time, i.e. based on the quiescent catalyst volume of the starting gases under reaction conditions is preferably between 2 and 15 seconds. The pressure is preferably between 1 and 5 ata. The composition of the source gases and the operating conditions are preferred adjusted so that the oxygen content of the exhaust gas after the condensation of the reaction gases is less than 2 volumes ^ amounts to. With the process according to the invention become essential higher yields of acrylic acid, based on the propylene or acrolein used, are obtained than after the above outlined method according to the prior art.
Die erfindungsgemäß hergestellten Trägerkatalysatoren zeichnen sich besonders durch ihre mechanische Beständigkeit und eine für den technischen Einsatz im Wirbelbett geforderte hohe Abriebfestigkeit aus.The supported catalysts prepared according to the invention are particularly notable for their mechanical resistance and a high abrasion resistance required for technical use in fluidized beds.
Die auf den festen Träger aufgetragenen LösungsVolumina sind, so zu bemessen, daß die maximale Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit des Trägerstoffes nicht überschritten wird. In der Pra-The solution volumes applied to the solid support are to be dimensioned so that the maximum liquid absorption capacity of the carrier material is not exceeded. In the pra-
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xis ermittelt man zweckmäßig zunächst die Flüssigkeitsauf·* nähmefähigkeit des - gegebenenfalls bereits teilweise belegten - Trägerstoffes an einer kleinen Probe mit Wasser. Dazu knetet man in eine bestimmte Menge des trockenen, festen. Trägerstoffes gerade soviel Wasser ein, bis er gleichmäßig angefeuchtet erscheint, wobei seine Fließfähigkeit jedoch voll erhalten bleibt.1 Ist eine hohe Belegung des Trägers mit aktiver Masse erwünscht, so müssen die gelösten Stoffe nach und nach mehrmals auf den Träger aufgetragen werden, wobei zwischen jede Tränkung in der ersten Stufe die erwähnte 3 bis 10-stündige Trocknung bei 100 bis 3000C und in der zweiten Stufe außerdem noch die erwähnte vorangehende Wärmebehandlung bei 70 bis 950C eingeschoben werden muß. überschreitet man die Grenze, welche durch die Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit des Trägers gesetzt ist, d.h. setzt man mehr als das 2-fache des ermittelten Porenvolumens des Trägerstoffes an Lösungsvolumen ein, so sinkt die mechanische Stabilität der Trägerkatalysatoren ab, was sich in ihrer verminderten Abriebfestigkeit und als Folge davon in einem schnellen Leistungsabfall äußert.In this case, it is expedient to first determine the liquid absorption capacity of the carrier substance, which may already be partially covered, on a small sample of water. To do this, you knead into a certain amount of the dry, solid. Carrier just enough water until it appears evenly moistened, but its flowability is fully retained. 1 If a high coverage of the carrier with active material is desired, the dissolved substances must gradually be applied several times to the carrier, with the mentioned 3 to 10-hour drying at 100 to 300 0 C and between each impregnation in the first stage In the second stage, the aforementioned heat treatment at 70 to 95 ° C. also has to be inserted. If the limit set by the liquid absorption capacity of the support is exceeded, i.e. if more than twice the determined pore volume of the support is used in solution volume, the mechanical stability of the supported catalysts decreases, which results in their reduced abrasion resistance and as a result expresses itself in a rapid drop in performance.
Der Trägerkatalysator wird durch Sintern auf eine BET-Oberfläche von 5 bis 100 m /g, vorzugsweise 20 bis 60 m /g, eingestellt. Während der Trocknungen und Sinterungen soll .die Katalysatormasse vorzugsweise in dauernder Bewegung gehalten werden, um ein Verkleben der Katalysatorpartikel zu unterbinden. Die erfindungsgemäß hergestellten Trägerkatalysatoren können beispielsweise 15 bis 85 Gewichts%, vorzugsweise 30 bis 70 Gewichts^, Trägerstoff enthalten,The supported catalyst is sintered to a BET surface area of 5 to 100 m / g, preferably 20 to 60 m / g, set. During drying and sintering, the catalyst mass should preferably be kept in constant motion in order to stick the catalyst particles together prevent. The supported catalysts prepared according to the invention can be, for example, 15 to 85% by weight, preferably 30 to 70 weight ^, contain carrier,
Durch eine sorgfältige Beachtung der maximalen Flüssigkeitsaufnahme sowie der Wärmebehandlungs-, Trocknung^und Sinterungsbedingungen sind die aktiven Bestandteile derart fest in und auf dem porösen Träger verankert, daß ein AbriebBy carefully observing the maximum liquid absorption as well as the heat treatment, drying and sintering conditions the active ingredients are so firmly anchored in and on the porous support that abrasion
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während der Versuchsdauer von mehreren Monaten nicht zu einer Verminderung der Aktivität führt und kein nennenswerter Anstieg der Feinanteile im Kornspektrum zu erkennen ist,during the test period of several months did not lead to a reduction in activity and no significant one Increase in fines can be seen in the grain spectrum,
a) Bestimmung der Flüssigkeitsaufnahmea) Determination of fluid intake
100 g eines frischen, getrockneten Kieselsäureträgers (Dichte: 0,4 g/cnr; mittlere Korngröße: 0,02 bis 0,11 mm; BET-Oberflache 413 m /g) wurden durch Einkneten von Wasser auf den optimalen Feuchtigkeitsgrad gebracht. Hierfür waren 125 ml Wasser erforderlich, d.h. die Imprägnierung von 100 g Katalysatorträger kann mit 125 ml einer Salzlösung wechselnder Konzentration erfolgen.Bei der Auftragung sollte aus den bereits erwähnten Gründen das Zweifache dieses Volumens unter keinen Umständen überschritten werden.100 g of a fresh, dried silica carrier (density: 0.4 g / cm; mean grain size: 0.02 to 0.11 mm; BET surface area 413 m / g) were kneaded in by Water brought to the optimal degree of humidity. This required 125 ml of water, i.e. the impregnation of 100 g of catalyst support can be done with 125 ml of a salt solution of varying concentration For the reasons already mentioned, the application should under no circumstances be twice this volume be crossed, be exceeded, be passed.
b) Herstellung eines Trägerkatalysators mit einem Gehalt der aktiven Komponenten im Atomverhältnis Nig qCo-zFep ^b) Production of a supported catalyst with a content of the active components in the atomic ratio Nig qCo-zFep ^
M^ und ^1 Gewichts% Kieselsäure als M ^ and ^ 1 % by weight silica as
q i812^50 5
Trägerq i812 ^ 50 5
carrier
Die Lösung von 1200 g Ammoniiimheptamolybdat /^g Mo7^24 * ^ ^2°-' und 10° g 8^ gewichts%iger Phosphorsäure in 1100 g Wasser wurde auf 1400 g Kieselsäureträger der unter a) geprüften Qualität aufgetragen. Nach 8-stündiger Trocknung bei 2000C trug man die Lösung von 10g Kaliumnitrat, 280 g Wismutnitrat, 480 g Eisen-III-nitrat, 500 g Kobaltnitrat und 150 g Nickelnitrat in einer Mischung aus 550 ml Wasser und 60 ml 69 gewichts-%iger Salpetersäure auf den bereits mit Oxiden des Molybdäns und des Phosphors belegten Träger auf. Die angeThe solution of 1200 g ammonium heptamolybdate / ^ g Mo 7 ^ 24 * ^ ^ 2 ° - ' and 10 ° g 8 ^ weight% phosphoric acid in 1100 g water was applied to 1400 g silica carrier of the quality tested under a). After 8 hours of drying at 200 ° C., the solution of 10 g of potassium nitrate, 280 g of bismuth nitrate, 480 g of iron (III) nitrate, 500 g of cobalt nitrate and 150 g of nickel nitrate in a mixture of 550 ml of water and 60 ml of 69% by weight was carried iger nitric acid on the carrier, which is already coated with oxides of molybdenum and phosphorus. The indicated
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feuchtete Masse hielt man 10 Stunden lang bei 900C, trocknete anschließend 8 Stunden bei 2000C und sinterte abschließend 6 Stunden bei 4700C. Der fertige Katalysator hatte eine BET-Oberflache von 54 m /g.moistened mass was kept for 10 hours at 90 0 C, then dried for 8 hours at 200 0 C and finally sintered for 6 hours at 470 0 C. The final catalyst had a BET surface area of 54 m / g.
1 Liter dieses Katalysators wurde in eine Wirbelbett apparatur von 100 cm Höhe und 50 mm Durchmesser gefüllt. Man leitete ein auf 1300C vorgeheiztes Gasgemisch aus Propylen, Luft und Wasserdämpf im Volumenverhältnis von 1 : 8,5 : 3,5 bei Normaldruck und 3400C durch den Katalysator, wobei man die auf das ruhende Katalysatorvolumen bezogene scheinbare Verweilzeit des Gasgemisches auf 4,6 see einstellte. Durch entsprechende Kühlung der Reaktionsgase oder durch Auswaschen der Reaktionsgäse mit bereits gewonnenem Kondensat wurden die gebildete Acrylsäure und die Essigsäure als wäßrige Lösung (Kondensat) mit etwa 35 Oewichts% Acrylsäure erhalten. Die quantitative Zusammensetzung des Kondensates und des Abgases wurden durch gaschromatographische Analyse bestimmt. Der Sauerstoffgehalt des Abgases betrug 1,7 Volumen^. Die auf das eingesetzte Propylen bezogenen Ausbeuten betrugen an Acrylsäure 65,3 %, an Essigsäure 6,2 % und an Acrolein 4,9 %. Der Propylenumsatz lagr.bei 90,2 %. Der Verbrennungsanteil (CO, CO2) belief sich auf 13 %· Die Katalysatorleistung betrug 56 g Acrylsäure je Liter Katalysator und Stunde.1 liter of this catalyst was placed in a fluidized bed apparatus 100 cm in height and 50 mm in diameter. A gas mixture, preheated to 130 ° C., of propylene, air and water vapor in a volume ratio of 1: 8.5: 3.5 at atmospheric pressure and 340 ° C. was passed through the catalyst, the apparent residence time of the gas mixture based on the quiescent catalyst volume 4.6 see set. The acrylic acid formed and the acetic acid were obtained as an aqueous solution (condensate) with about 35% by weight of acrylic acid by appropriate cooling of the reaction gases or by washing out the reaction gases with the condensate that had already been obtained. The quantitative composition of the condensate and the exhaust gas were determined by gas chromatographic analysis. The oxygen content of the exhaust gas was 1.7 volume ^. The yields based on the propylene used were 65.3 % for acrylic acid, 6.2 % for acetic acid and 4.9 % for acrolein. The propylene conversion was 90.2%. The proportion of combustion (CO, CO 2 ) was 13 %. The catalyst output was 56 g of acrylic acid per liter of catalyst per hour.
Herstellung eines Trägerkatalysators mit einem Gehalt der aktiven Komponenten im Atomverhältnis Ni^ Bi1P2K0 1Mo12O52 2 und 50 Gewichts% Kieselsäure als TrägerProduction of a supported catalyst with a content of the active components in the atomic ratio Ni ^ Bi 1 P 2 K 0 1Mo 12 O 52 2 and 50% by weight of silica as a support
Zu einer Lösung von 1059 g Ammoniumheptamolybdat inTo a solution of 1059 g of ammonium heptamolybdate in
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1000 ml Wasser wurden 115 g 85 %ige Phosphorsäure hinzugefügt. Mit der erhaltenen gelben Lösung imprägnierte man 1300 g Kieselsäureträger der in Beispiel 1 definierten Qualität. Nach 8-stündiger Trocknung bei 2000C trug man die Lösung von 5,05 g Kaliumnitrat, 242,5 g Wismutnitrat, 404 g Eisennitrat, 145,5 g Kobaltnitrat und 509 g Nickelnitrat in 530 ml 8 %iger Salpetersäure auf den bereits teilweise belegten Träger auf. Die angefeuchtete Katalysatormasse hielt man 5 Stunden lang bei 800C, trocknete anschließend 8 Stunden bei 2000C und sinterte abschließend 6 Stunden bei 5000C. Der fertige Katalysator hatte eine BET-Oberflache von 25 m /g.115 g of 85% phosphoric acid were added to 1000 ml of water. 1300 g of silica carrier of the quality defined in Example 1 were impregnated with the yellow solution obtained. After 8 hours of drying at 200 ° C., the solution of 5.05 g of potassium nitrate, 242.5 g of bismuth nitrate, 404 g of iron nitrate, 145.5 g of cobalt nitrate and 509 g of nickel nitrate in 530 ml of 8% nitric acid was applied to the already partially occupied carrier. The wetted catalyst mass was thought to 5 hours at 80 0 C, then dried for 8 hours at 200 0 C and finally sintered for 6 hours at 500 0 C. The final catalyst had a BET surface area of 25 m / g.
1 Liter dieses Katalysators wurde in eire Wirberbettapparatur von 100 cm Höhe und 50 mm Durchmesser gefüllt. Man leitete ein Gasgemisch aus Acrolein, Luft, Stickstoff und Wasserdampf im Volumenverhältnis von 1 :3: 3 4,5 bei 33O0C und Normaldruck durch den Katalysator, wobei man die scheinbare Verweilzeit des Gasgemisches auf 4 see einstellte. Die Kondensation der Reaktionsgase und die Gewinnung der rohen Acrylsäure erfolgte wie in Beispiel 1. Der Sauerstoffgehalt des Abgases betrug 1,8 Volumen%. Der Acroleinumsatz lag bei 92,1 %. Die auf das eingesetzte Acrolein bezogenen Ausbeuten betrugen an Acrylsäure 81,7 % und an Essigsäure 8 %. Die Katalysatorleistung betrug 85 g Acrylsäure je Liter Katalysator und Stunde.1 liter of this catalyst was placed in a fluidized bed apparatus 100 cm high and 50 mm in diameter. Was passed a gas mixture comprising acrolein, air, nitrogen and water vapor in a volume ratio of 1: 3: 3 4.5 at 33O 0 C and atmospheric pressure by the catalyst to give see ceased apparent residence time of the gas mixture to the fourth The condensation of the reaction gases and the recovery of the crude acrylic acid took place as in Example 1. The oxygen content of the exhaust gas was 1.8% by volume. The acrolein conversion was 92.1 %. The yields based on the acrolein used were 81.7 % for acrylic acid and 8% for acetic acid. The catalyst output was 85 g of acrylic acid per liter of catalyst per hour.
Herstellung eine?, Trägerkatalysators mit einem Gehalt der aktiven Komponenten im Atomverhältnis COgFeABi1P2 ·}Μθΐ2°57 5 und ^0 ΟΘν1οη*8^ Kieselsäure als TrägerProduction of a ?, supported catalyst with a content of the active components in the atomic ratio COgFeABi 1 P 2 ·} Μθΐ2 ° 57 5 and ^ 0 ΟΘν1οη * 8 ^ silica as a carrier
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Zu einer Lösung von 530 g Ammoniumheptamolybdat in 570 ml Wasser wurden 57 g 85 %ige Phosphorsäure hinzugemischt. Mit der erhaltenen gelben Lösung imprägnierte man 730 g Kieselsäureträger der in Beispiel 1 definierten Qualität. Nach 10-stündiger Trocknung bei 2OQ0C trug man die Lösung von 2,5 g Kaliumnitrat, 404 g Eisennitrat, 436 g Kobaltnitrat und .121 g Wismutnitrat in 26Ο ml Wasser, dem 30 ml 69 %ige Salpetersäure zugefügt waren, auf den bereits teilweise belegten Träger auf. Die rohe Katalysatormasse wurde 6 Stunden bei 800C gehalten, 10 Stunden bei 2200C getrocknet und anschliessend 4 Stunden bei 6000C gesintert. Der fertige Kataly-57 g of 85% strength phosphoric acid were added to a solution of 530 g of ammonium heptamolybdate in 570 ml of water. 730 g of silica carrier of the quality defined in Example 1 were impregnated with the yellow solution obtained. After 10 hours of drying at 2OQ 0 C. carried the solution of 2.5 g of potassium nitrate, 404 g of iron nitrate, 436 g of cobalt nitrate and .121 g of bismuth nitrate in 26Ο ml water to which 30 ml of 69% nitric acid were added to the already partially occupied carrier. The crude catalyst mass was held for 6 hours at 80 0 C, dried and subsequently sintered for 4 hours at 600 0 C for 10 hours at 220 0 C. The finished catalyst
sator hatte eine BET-Oberflache von 36 m /g.Sator had a BET surface area of 36 m / g.
1 Liter dieses Katalysators wurde in eine Wirbelbettapparatur von 100 cm Höhe und 50 mm Durchmesser gefüllt. Man leitete ein Gasgemisch aus Propylen, Luft und Wasserdampf im Volumenverhältnis 1 : 9,35 :'3,5 bei 36O0C und Normaldruck so durch den Katalysator, daß eine scheinbare Verweilzeit von 5>0 see eingehalten wurde. Die rohe Acrylsäure fiel nach Kondensation als etwa 33 gewichts%ige Lösung an. Der Sauerstoffgehalt des Abgases, lag bei 1,7 Volumen^. Der Propylenumsatz lag bei 91,4 %, Die auf das eingesetzte Propylen bezogenen Ausbeuten betrugen für Acrylsäure 60,8 %, für Essigsäure 6,0 % und für Acrolein 5,3 %. Die Katalysatorleistung betrug 45 g Acrylsäure/Liter Katalysator je Stunde.1 liter of this catalyst was placed in a fluidized bed apparatus 100 cm high and 50 mm in diameter. Was passed a gas mixture of propylene, air and steam in a volume ratio of 1: 9.35: 3.5 at 36O 0 C and atmospheric pressure through the catalyst so that an apparent residence time of 5> 0 complied see '. After condensation, the crude acrylic acid was obtained as an approximately 33% strength by weight solution. The oxygen content of the exhaust gas was 1.7 volume ^. The propylene conversion was 91.4 %. The yields based on the propylene used were 60.8 % for acrylic acid, 6.0 % for acetic acid and 5.3 % for acrolein. The catalyst output was 45 g of acrylic acid / liter of catalyst per hour.
Herstellung eines Katalysators mit einem Gehalt der aktiven Komponenten im Atomverhältnis NIgFe^BL1PpK0 -1Mo1- O^rj κ und 50 Gewichts^Kieselsäure als Träger.Production of a catalyst with a content of the active components in the atomic ratio NIgFe ^ BL 1 PpK 0 -1Mo 1 - O ^ rj κ and 50 weight ^ silica as a carrier.
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Es wurde die gleiche Methode verwendet wie in Beispiel 3 unter Benutzung von 436 g Nickelnitrat anstelle von Kobaltnitrat. Der fertige Katalysator hatte eine BEI-Oberfläche von 55 m /g.The same method was used as in the example 3 using 436 g of nickel nitrate instead of cobalt nitrate. The finished catalyst had a BEI surface of 55 m / g.
1 Liter dieses Katalysators wurde in die bekannte Wirbelbettapparatur gefüllt» Man leitete ein Gasgemisch aus Propylen, Luft und Wasserdampf im Volumenverhältnis 1 : 9,1 : 3,5 bei 35O0C und Normaldruck mit der scheinbaren Verweilzeit von 4,8 see durch den Katalysator.Bei der Kondensation fiel eine 33 gewichts%ige Rohacrylsäure an. Der Sauerstoffgehalt im Abgas betrug 1,4 Volumen%. Der Propylenumsatz. lag bei 92,4 %. Die auf das eingesetzte Propylen bezogenen Ausbeuten betrugen für Acrylsäure 61,3 %, für Essigsäure 6,4 % und für Acrolein 6,8 %. Die Katalysatorleistung betrug 48,5 g Acrylsäure/ Liter Katalysator je Stunde.1 liter of this catalyst was filled in the well-known fluidized bed apparatus "was passed a gas mixture of propylene, air and steam in a volume ratio of 1: 9.1: 3.5 at 35O 0 C and atmospheric pressure with the apparent residence time of 4.8 see through the catalyst During the condensation, a 33% strength by weight crude acrylic acid was obtained. The oxygen content in the exhaust gas was 1.4% by volume. The propylene conversion. was 92.4%. The yields based on the propylene used were 61.3 % for acrylic acid, 6.4 % for acetic acid and 6.8 % for acrolein. The catalyst output was 48.5 g of acrylic acid / liter of catalyst per hour.
Herstellung eines Trägerkatalysators mit einem Gehalt der aktiven Komponenten im Atomverhältnis Ni, ,-Co^Fe2 Bi1PpK0 2Mo120t32 5 "nd ^0 Gewichts% Kieselsäure als Träger.Production of a supported catalyst with a content of the active components in the atomic ratio Ni, -Co ^ Fe 2 Bi 1 PpK 0 2 Mo 12 0t 32 5 " nd ^ 0 % by weight of silica as a support.
801 g Kieselsäureträger wurde mit einer Lösung von 6,1 g Kaliumnitrat, 245 g Eisennitrat, 88 g Kobaltnitrat,308 g Nickelnitrat und 147 g Wismutnitrat in 350 ml Wasser' und 40 ml 69 %iger Salpetersäure imprägniert. Nach 8-stündigem Trocknen bei 2000C wurde auf diesen Träger eine Lösung von 642 g Ammoniumheptamolybdat und 70 g 85 %iger Phosphorsäure in 500 ml Wasser aufgetragen. Nach 3-stündiger Behandlung bei 85°C wurde 8 Stunden bei 220°C getrocknet und anschließend 5 Stunden bei 55O0C gesintert.801 g of silica carrier was impregnated with a solution of 6.1 g of potassium nitrate, 245 g of iron nitrate, 88 g of cobalt nitrate, 308 g of nickel nitrate and 147 g of bismuth nitrate in 350 ml of water and 40 ml of 69% nitric acid. After drying for 8 hours at 200 ° C., a solution of 642 g of ammonium heptamolybdate and 70 g of 85% phosphoric acid in 500 ml of water was applied to this support. After 3 hours of treatment at 85 ° C for 8 hours at 220 ° C was dried and then sintered 5 hours at 55O 0 C.
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Der fertige Katalysator hatte eine BET-Oberflache von 45 m2/g.The finished catalyst had a BET surface area of 45 m 2 / g.
1 Liter dieses Katalysators wurde in die bekannte Wirbelbettapparatur gefüllt. Durch diesen Katalysator wurde ein Gasgemisch aus Propylen, Luft und Wasserdampf im Volumenverhältnis 1:9: 3,5'bei 350 C und Normaldruck unter Einhaltung der scheinbaren Verweilzeit von 4,5 see geleitet. Die rohe Acrylsäure fiel als etwa 35 gewichts^ige Lösung an. Der Sauerstoffgehalt des Abgases lag bei 1,6 Volumen^. Bei einem Propylenumsatz von 92,1 % betrugen die auf eingesetztes Propylen bezogenen Ausbeuten für Acrylsäure 64,3 %,"für Essigsäure 6,4 % und für Acrolein 4,9 %· Die Katalysatorleistung betrug 54,5 g Acrylsäure/Liter Katalysator je Stunde.1 liter of this catalyst was placed in the known fluidized bed apparatus. A gas mixture of propylene, air and steam in a volume ratio of 1: 9: 3.5 'at 350 ° C. and atmospheric pressure was passed through this catalyst while maintaining the apparent residence time of 4.5 seconds. The crude acrylic acid was obtained as an approximately 35 weight solution. The oxygen content of the exhaust gas was 1.6 volume ^. At a propylene conversion of 92.1 % , the yields based on propylene used were 64.3% for acrylic acid, 6.4 % for acetic acid and 4.9% for acrolein. The catalyst output was 54.5 g acrylic acid / liter of catalyst per hour .
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Claims (1)
Reaktionsprodukte eine Sauerstoffkonzentration von weniger als 2 Vol-?ö einhält „BET surface area of the catalyst of 5 to 100 m / g was set "and that one condensed in the exhaust gas
Reaction products an oxygen concentration of less than 2 Vol-? Ö complies with "
schließend gesintert wurde,'2) Method according to claim 1, characterized 3 that in the production of the supported catalyst the order = sequence of the impregnations reversed and "on the solid support = material as the first stage the solution of the rate of iron, bismuth, potassium and nickel and / or cobalt was applied and dried at 100 to 300 0 C, and as a second stage the solution of ammonium heptamolybdate and phosphoric acid was applied, held at 70 to 95 0 C for 2 to 12 hours, at 100 to
was finally sintered,
der bei 100 bis 3000C getrocknete, teilweise belegte
Trägerstoff der ersten Stufe vor dem Einsatz in die
zxveite Stufe 0,5 bis 10 Stunden bei 400 bis 7000C
gesintert wurde.3) Method according to claim 1 or 2, characterized in that in the preparation of the supported catalyst
the dried at 100 to 300 0 C, partially covered
Carrier of the first stage before use in the
zxveite stage 0.5 to 10 hours at 400 to 700 0 C.
was sintered.
eingesetzt wurde»4) Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the production of the supported catalyst as a carrier silica, aluminum oxide, AIu = miniumsilicate, pumice stone, silicon carbide or asbestos
was used"
BAD ORIGINAL 309808/1279
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