DE2311883C3 - Process for the production of acrylic acid by the oxidation of acrolein - Google Patents

Process for the production of acrylic acid by the oxidation of acrolein

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DE2311883C3
DE2311883C3 DE19732311883 DE2311883A DE2311883C3 DE 2311883 C3 DE2311883 C3 DE 2311883C3 DE 19732311883 DE19732311883 DE 19732311883 DE 2311883 A DE2311883 A DE 2311883A DE 2311883 C3 DE2311883 C3 DE 2311883C3
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Shigeo; Shimizu Hitoshi; Ogawa Masanobu; Takasaki Takenaka (Japan)
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Nippon Kayaku KX., Tokio
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Description

und Sauerstoff besteht In der DT-OS 19 24 496 ist ein Säuregehalt von 550 ppm (Mol), bezogen auf Acryl-and oxygen exists In the DT-OS 19 24 496 is an acid content of 550 ppm (mol), based on acrylic

Verfahreh zur Herstellung von Acrylsäure durch Oxy- säure, während mit dem alkalimetaUfreien KatalysatorProcess for the production of acrylic acid by oxy acid, while with the alkali metal-free catalyst

dation von Acrolein mit Sauerstoff in der Gasphase ein Propionsäuregehalt von 130G ppm erhalten wurde,dation of acrolein with oxygen in the gas phase a propionic acid content of 130G ppm was obtained,

beschrieben, bei dem ein Katalysator eingesetzt wird, Der Propionsäuregehalt im Produkt ist also bei Ver-described, in which a catalyst is used, the propionic acid content in the product is

der neben Sauerstoff, Vanadium und Molybdän minde- 5 wendung des erfindungsgemäßen Katalysators erheb-which in addition to oxygen, vanadium and molybdenum at least 5 use of the catalyst according to the invention

stens ein weiteres Element enthält. Schließlich ist in lieh verringert, während hinsichtlich der Acrylsäure-at least one further element contains. Finally, in borrowed is reduced, while in terms of acrylic acid

der DT-OS 1618 744 ein Verfahren beschrieben, bei ausbeute keine großen Unterschiede beobachtet wer-DT-OS 1618 744 describes a process in which no major differences are observed in the yield

dem Acrylsäure durch Oxydation von Acrolein mit den. In beiden Fällen beträgt die Ausbeute an Acryl-the acrylic acid by oxidation of acrolein with the. In both cases the yield of acrylic

Sauerstoff in der Gasphase hergestellt wird, bei dem ein säure über 70 Molprozent, bezogen auf Propylen.Oxygen is produced in the gas phase, at which an acid is about 70 mole percent, based on propylene.

Katalysator aus Molybdän, Vanadium, Wolfram und io Der erfindungsgemäß verwendete Katalysator wirdCatalyst made from molybdenum, vanadium, tungsten and io The catalyst used according to the invention is

Sauerstoff eingesetzt wird. Die Anwesenheit eines in an sich bekannter Weise hergestellt, z. B. durchOxygen is used. The presence of a prepared in a manner known per se, e.g. B. by

Alkalimetalls in den vorstehend beschriebenen Kata- Vennischen eines wasserlöslichen Molybdate, wieAlkali metal in the above-described cata- veneers of a water-soluble molybdate, such as

lysatoren ist nicht genannt. Ammoniummolybdat, eines wasserlöslichen Vanadats,lysers is not mentioned. Ammonium molybdate, a water-soluble vanadate,

Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein wie Ammoniumvanadat, eines -wasserlöslichen Alkali-Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure durch Oxy- 15 metaJlsalzes, wie Natriumnitrat, und gegebenenfalls dation von Acrolein in Gegenwart eines Molybdän und einer Wolfram- oder Antimonverbindung in Form Vanadium sowie Sauerstoff enthaltenden und auf einem einer wäßrigen Lösung oder eines Pulvers, sowie Zu-Kieselsäureträger aufgebrachten Katalysators und in Sätzen eines geeigneten Trägers, wie hochdisperse Gegenwart von Wasserdampf bei erhöhter Temperatur Kieselsäure, Eindampfen des Gemisches zur Trockene, in der Gasphase, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ao Zerkleinern des erhaltenen Produkts auf geeignete man propylenhaltiges Acrolein oder ein bei der Gas- Korngröße und Calcinieren bei Temperaturen von 300 phasenoxydation von Propylen erhaltenes acrolein- bis 5000C, vorzugsweise 350 bis 45O0C, in Gegenwart haltiges Gasgemisch mit Sauerstoff oder freien Sauer- von Sauerstoff.The invention accordingly relates to a water-soluble alkali process, such as ammonium vanadate, for the production of acrylic acid by means of oxy-metal salt, such as sodium nitrate, and optionally dation of acrolein in the presence of a molybdenum and a tungsten or antimony compound in the form of vanadium and containing oxygen on a catalyst applied to an aqueous solution or a powder, as well as to a silica carrier and in sets of a suitable carrier, such as highly disperse presence of water vapor at elevated temperature silica, evaporation of the mixture to dryness, in the gas phase, which is characterized in that ao comminution of the product obtained on a suitable propylene-containing acrolein or an acrolein obtained with the gas particle size and calcining at temperatures of 300 phase oxidation of propylene to 500 0 C, preferably 350 to 450 0 C, in the presence of a gas mixture with oxygen or free acid from Oxygen.

stoff enthaltenden Gasen in Gegenwart eines Kataly- Die zur Herstellung des Katalysators verwendetensubstance-containing gases in the presence of a catalyst The used to prepare the catalyst

sators oxydiert, dessen Zusammensetzung — abge- 25 Ausgangsverbindungen, z. B. das Moiybdat, sindsators oxidized, the composition of which - 25 starting compounds, z. B. the Moiybdat, are

sehen vom Sauerstoffgehalt — der empirischen Formel nicht auf die vorgenannten Verbindungen beschränkt.see from the oxygen content - the empirical formula is not limited to the aforementioned compounds.

Mo VhTrAd ^s können alle Metallverbindungen verwendet werden,Mo VhTrAd ^ s all metal compounds can be used

die in der Calcinierungsstufe ein Metalloxid oder einthat in the calcination step is a metal oxide or a

entspricht, in der Mo Molybdän, V Vanadium, T komplexes Metalloxid mit den anderen Metallen bzw.corresponds, in which Mo molybdenum, V vanadium, T complex metal oxide with the other metals resp.

Wolfram oder Antimon und A ein Alkalimetall be- 30 Verbindungen bilden.Tungsten or antimony and A form an alkali metal form compounds.

deutet sowie α den Wert 12, b einen Wert von 0,5 bis 6, Der Katalysator wird entweder als Granulat oder inas well as α the value 12, b a value from 0.5 to 6, The catalyst is either as granules or in

c einen Wert von 0 bis 6 und d einen Wert von 0,01 bis Form von Tabletten oder Pellets in einem Festbett ver- c a value from 0 to 6 and d a value from 0.01 to form tablets or pellets in a fixed bed

1,5 hat. wendet. Er kann auch in Form kleiner Teilchen in1.5 has. turns. It can also be in the form of small particles

Vorzugsweise wird das Verfahren mit einem Kataly- einem Fließbett oder beweglichen Bett eingesetztThe process is preferably used with a catalyst, a fluidized bed or a moving bed

sator der angegebenen empirischen Formel durchge- 35 werden,using the specified empirical formula,

führt, in der«/einen Wert von 0,15 bis 1,2 hat. Beim Arbeiten nach dem kontinuierlichen Ver-in which «/ has a value from 0.15 to 1.2. When working after continuous

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei den vor- fahren kann in der ersten Oxydationsstufe jeder Kata-The process according to the invention can be used in the first oxidation stage of any cat-

genannten Verfahren (2) oder (3) angewandt werden. lysator verwendet werden, der Propylen hauptsächlichprocedure (2) or (3) mentioned above can be applied. lysator are used, the propylene mainly

Bei der Anwendung der Erfindung auf das konti- zu Acrolein oxydiert.When applying the invention to the continuous to acrolein is oxidized.

nuierliche Verfahren ist der Fortschritt darin zu er- 40 In der ersten Oxydationsstufe wird Propylen zublicken, daß die Ausbeute an Propionsäure verringert sammen mit Luft oder einem anderen, freien Sauerwerden kann, während gleichzeitig eine hohe Ausbeute stoff enthaltenden Gemisch verwendet. Gegebenenfalls an Acrylsäure erhalten wird. kann die Gasbeschickung auch noch WasserdampfThe progress is to be made in this process in a more precise manner. In the first stage of oxidation, propylene that the yield of propionic acid decreases together with air or some other free acidification can, while at the same time using a high yield substance-containing mixture. Possibly of acrylic acid is obtained. the gas charge can also use steam

Von den Alkalimetallen in dem erfindungsgemäß enthalten. Das aus der ersten Oxydationsstufe in die verwendeten Katalysator ist Natrium besonders wir- 45 zweite Oxydationsstufe eintretende Gasgemisch entkungsvoll. Die anderen Alkalimetalle, d. h. Kalium, hält das gebildete Acrolein, nicht umgesetztes ProLithium, Rubidium und Cäsium, sind ebenfalls wirk- pylen, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserdampf sowie als sam. Wenn die Menge an Alkalimetall zu groß ist, geht Nebenprodukte Acrylsäure, Essigsäure, Kohlenmondie Aktivität des Katalysators gegenüber Acrolein ver- oxid und Kohlendioxid. Das Gasgemisch wird in der loren. Wenn andererseits die Menge an Alkalimetall zu 50 zweiten Oxydationsstufe über den erfindungsgemäßen gering ist, wird der Katalysator hinsichtlich seiner Katalysator geleitet. Die Kontaktzeit beträgt gewöhn-Aktivität gegenüber Propylen nur unzureichend ver- lieh 0,5 bis 10 Sekunden (NTP). Das Verfahren wird giftet. In Vergleichsversuchen, bei denen ein Kataly- vorzugsweise bei Temperaturen von 250 bis 35O0C und sator der erfindungsgemäßen Zusammensetzung und Drücken von 0,5 bis 10 atü durchgeführt. Vorzugsein kein Alkalimetall enthaltender Katalysator unter 55 weise wird die Umsetzung bei einem Molverhältnis von den gleichen Reaktionsbedingungen verwendet wurden, Sauerstoff zu Wasserdampf zu Acrolein von 0,5 bis 5:1 erhielt man mit dem ertindungsgemäß verwendeten bis 20:1 durchgeführt.Of the alkali metals contained in the invention. The gas mixture entering the catalyst used in the first oxidation stage is particularly effective in decongesting. The other alkali metals, ie potassium, hold the acrolein formed, unreacted pro-lithium, rubidium and cesium are also active, oxygen, nitrogen, water vapor as well as sam. If the amount of alkali metal is too large, byproducts acrylic acid, acetic acid, carbon, the activity of the catalyst against acrolein oxidizes and carbon dioxide. The gas mixture is in the loren. On the other hand, when the amount of alkali metal to 50 second oxidation stage is small over that of the present invention, the catalyst is passed in terms of its catalyst. The contact time is usually insufficient with propylene, 0.5 to 10 seconds (NTP). The procedure is poisoned. In comparative experiments, in which a catalysis atm preferably carried out at temperatures of 250 to 35O 0 C and sator of the composition according to the invention and pressures from 0.5 to 10. Preferably, no alkali metal containing catalyst under 55 wise the reaction is carried out at a molar ratio of the same reaction conditions were used, oxygen to steam to acrolein of 0.5 to 5: 1 was obtained with the according to the invention used up to 20: 1.

Katalysator bei der Oxydation des aus der ersten Oxy- Die Beispiele erläutern die Erfindung. In den Bei-Catalyst in the oxidation of the first oxy- The examples illustrate the invention. In the two

dationsstufe erhaltenen Gasgemisches einen Propion- spielen bedeutet:dation stage obtained gas mixture a propion play means:

gebildete Acrylsäure (Mol) acrylic acid formed (mol)

Einstufenausbeute an Acrylsäure (%) = —: ~ ~ ; 7ΓΓΤΓ ' 100One step yield of acrylic acid ( %) = -: ~ ~; 7ΓΓΤΓ ' 100

v eingespeistes Propylen (Mol) v propylene fed in (mole)

gebildete Propionsäure (Mol)
Propionsäuregehalt (ppm) = gebildete Acrylsäure (Mol) ' 10'
propionic acid formed (mol)
Propionic acid content (ppm) = acrylic acid formed (mol) ' 10 '

Beispiel 1example 1

Ein Katalysator für die erste Oxydationsstufe wird gemäß Beispiel 1 der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6 245/1969 hergestellt Dieser Katalysator hat die Zusammensetzung Ni41SCO4Fe1Bi1P0108Mo12O52. 140 ml des Katalysators werden in ein Reaktionsrohr aus korrosionsbeständigem Stahl mit eine-n Innendurchmesser von 20 mm eingefüllt. Das Rohr wird in ein auf 3300C erhitztes Kaliumnitratbad eingelegt, und ein Gasgemisch aus Propylen, Luft und Wasserdampf im Molverhältnis 1:12: 6 wird eingeleitet. Die Kontaktzeit beträgt 6 Sekunden (NTP). 95,0% des in die erste Oxydationsstufe eingespeisten Propylens werden umgesetzt, während die restlichen 5% in den aus der ersten Oxydationsstufe austretenden Gasen enthalten sind. 83% des umgesetzten Propylens werden in Acrolein umgewandelt, während 6% zu Acrylsäure oxydiert werden. Der Rest besteht im wesentlichen aus Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und geringen Mengen Essigsäure. Das aus der ersten Oxydationsstufe austretende Gas, das restlichen Sauerstoff und Stickstoff sowie Wasserdampf enthält, wird unmittelbar in die zweite Oxydationsstufe eingeleitet.A catalyst for the first oxidation stage is prepared according to Example 1 of Japanese Patent Publication No. 6 245/1969. This catalyst has the composition Ni 41 SCO 4 Fe 1 Bi 1 P 0108 Mo 12 O 52 . 140 ml of the catalyst are introduced into a reaction tube made of corrosion-resistant steel with an internal diameter of 20 mm. The tube is placed in a potassium nitrate bath heated to 330 ° C., and a gas mixture of propylene, air and water vapor in a molar ratio of 1:12: 6 is introduced. The contact time is 6 seconds (NTP). 95.0% of the propylene fed into the first oxidation stage are converted, while the remaining 5% are contained in the gases emerging from the first oxidation stage. 83% of the converted propylene is converted into acrolein, while 6% is oxidized to acrylic acid. The remainder consists essentially of carbon dioxide, carbon monoxide and small amounts of acetic acid. The gas emerging from the first oxidation stage, which contains the remaining oxygen and nitrogen as well as water vapor, is passed directly into the second oxidation stage.

In der zweiten Oxydationsstufe wird ein Katalysator verwendet, der folgendermaßen hergestellt wird: 66,1 g Ammoniumparamolybdat, 1,33 g Natriumnitrat und 10,9 g Ammoniummetavanadat werden jeweils in destilliertem Wasser gelöst und miteinander vermischt. Sodann werden 40 g hochdisperse Kieselsäure mit einem SiO,-Gehalt von 21 % eingerührt. Das Gemisch wird unter Rühren erhitzt und zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird zu einer Korngröße entsprechend einer lichten Maschenweite von 4,0 bis 0,84 mm pulverisiert und 4 Stunden im Luftstrom bei 4000C calciniert. Der Katalysator hat die Zusammensetzung Mo12V3Na0-5O43. Der Träger ist Kieselsäure. 177 ml des Katalysators werden in ein Rohr aus korrosionsbeständigem Stahl mit einem Innendurchmesser von 20 mm eingefüllt, das in eine auf 2700C erhitzte Kaliumnitratschroelze eingetaucht wird. In das Rohr wird das aus der ersten Oxydationsstufe austretende acroleinhaltige Gasgemisch eingespeist. Die Einstufenausbeute an Acrylsäure beträgt 71,0%. DerIn the second oxidation stage, a catalyst is used which is prepared as follows: 66.1 g of ammonium paramolybdate, 1.33 g of sodium nitrate and 10.9 g of ammonium metavanadate are each dissolved in distilled water and mixed with one another. 40 g of highly disperse silica with an SiO, content of 21% are then stirred in. The mixture is heated with stirring and evaporated to dryness. The residue is pulverized to a particle size corresponding to a mesh size of 4.0 to 0.84 mm and calcined for 4 hours at 400 ° C. in a stream of air. The catalyst has the composition Mo 12 V 3 Na 0-5 O 43 . The carrier is silica. 177 are introduced into a stainless steel tube having an inner diameter of 20 mm, which is immersed in a heated at 270 0 C Kaliumnitratschroelze ml of the catalyst. The acrolein-containing gas mixture emerging from the first oxidation stage is fed into the pipe. The one-step yield of acrylic acid is 71.0%. the

ίο Gehalt an nicht umgesetztem Propylen beträgt 4,8%. Als Nebenprodukt bilden sich 3 % Acrolein. Der Rest besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Essigsäure. Der Propionsäuregehalt beträgt 550 ppm.ίο content of unreacted propylene is 4.8%. 3% acrolein is formed as a by-product. The rest is mostly made up of carbon dioxide, carbon monoxide and acetic acid. The propionic acid content is 550 ppm.

1^ Vergleichsbeispiel 1 1 ^ Comparative example 1

Die erste Oxydationsstufe wird gemäß Beispiel 1 durchgeführt. Das aus der ersten Oxydationsstufe austretende Gas wird in die zweite Oxydationsstufe einge-The first oxidation stage is carried out as in Example 1. The one emerging from the first oxidation stage Gas is fed into the second oxidation stage.

ao leitet. Die Bedingungen in der zweiten Oxyd itionsstufe sind die gleichen wie im Beispiel 1, jedoch wird der natriumfreie Katalysator verwendet, der in der zweiten Oxydationsstufe vom Beispiel 1 eingesetzt wurde. Dieser Katalysator hat somit die Zusammensetzungao directs. The conditions in the second oxidation stage are the same as in Example 1, but the sodium-free catalyst used in the second Oxidation stage of Example 1 was used. This catalyst thus has the composition

»5 MonV3O43; als Träger wird Kieselsäure verwendet. Die Einstufenausbeute an Acrylsäure beträgt 72,2%. Der Gehalt an nicht umgesetztem Propylen beträgt 4,5%, und als Nebenprodukt bilden sich 3 % Acrolein. Der Propionsäuregehalt beträgt 1300 ppm.»5 Mo n V 3 O 43; Silica is used as the carrier. The one-step yield of acrylic acid is 72.2%. The content of unreacted propylene is 4.5%, and 3% acrolein is formed as a by-product. The propionic acid content is 1300 ppm.

Beispiele 2 bis 8Examples 2 to 8

Beispiel 1 wird unter den in Tabelle I angegebenen Bedingungen wiederholt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt.Example 1 is repeated under the conditions given in Table I. The results are in Table I compiled.

Tabelle ITable I. Beispielexample KatalysatorzusammensetzungCatalyst composition Salzbau- Einstufen- Propion-Salt Mining Single Stage Propion

temperatur ausbeute an Säuregehalttemperature yield of acidity

AcrylsäureAcrylic acid

CQ (%) (ppm)CQ (%) (ppm)

22 Mo11V1Li018O4,Mo 11 V 1 Li 018 O 4 , 270270 70,570.5 670670 33 MonV1Ke18O4,Mo V 1 n Ke 18 O 4, 270270 70,770.7 590590 44th Mo14V8Na014O4,Mo 14 V 8 Na 014 O 4 , 270270 71,071.0 6OC6OC 55 Mo11V1Na0-16O4,Mo 11 V 1 Na 0-16 O 4 , 270270 71,271.2 880880 66th Mo11V1Na04O4,Mo 11 V 1 Na 04 O 4 , 270270 66,566.5 500500 77th Mo11V1RbCiO4,Mo 11 V 1 RbCiO 4 , 270270 69,569.5 680680 88th Mo11V1Cs018O4,Mo 11 V 1 Cs 018 O 4 , 270270 69,069.0 690690

Ammoniummetavanadat, 9,5 g Ammoniumparawolf-Ammonium metavanadate, 9.5 g ammonium parawolf

Beispiel 9 ramat und 1,3 g Natriumnitrat werden jeweils in deExample 9 ramat and 1.3 g of sodium nitrate are each in de

stilliertem Wasser gelöst, miteinander vermischt unddissolved in distilled water, mixed together and

Die erste Oxydationsstufe wird gemäß Beispiel 1 65 mit 40 g hochdisperser Kieselsäure versetzt. Das Gedurchgeführt. In der zweiten Oxydationsstufe wird ein misch wird unter Rühren zur Trockene eingedampft. Katalysator verwendet, der folgendermaßen herge- Der Rückstand wird zu einer Korngröße entsprechend stellt wird: 66,1 g Ammoniumparamolybdat, 10,9 g einer lichten Maschenweite von 4,0 bis 0,84 mm pulve-The first oxidation stage is mixed with 40 g of highly disperse silica as in Example 1 65. That carried out. In the second oxidation stage, a mixture is evaporated to dryness with stirring. Catalyst is used, which is prepared as follows: The residue becomes a grain size accordingly represents: 66.1 g ammonium paramolybdate, 10.9 g with a mesh size of 4.0 to 0.84 mm powder

risiert und 4 Stunden an der Luft bei 400°C calciniert. Der Katalysator hat die Zusammensetzungand calcined in air at 400 ° C. for 4 hours. The catalyst has the composition

Mo12V815W1Na015O47.Mo 12 V 815 W 1 Na 015 O 47 .

Als Träger dient Kieselsäure. Dieser Katalysator wird unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 verwendet. Die Einstufenausbeute an Acrylsäure beträgt 73,3 %, der Propionsäuregehalt 570 ppm.Silica serves as the carrier. This catalyst is used under the same conditions as in Example 1. The one-step yield of acrylic acid is 73.3%, the propionic acid content 570 ppm.

Vergleichsbeispiel 2Comparative example 2

Das Verfahren vom Beispiel 9 wird wiederholt, jedoch wird in der zweiten Oxydationsstufe ein Katalysator der Zusammensetzung MoltV3Wll2O47 verwendet. Als Träger dient Kieselsäure. Die Einstufenausbeute an Acrylsäure beträgt 75,2%, der Propionsäuregehalt 1300 ppm.The process of Example 9 is repeated, but a catalyst of the composition Mo lt V 3 W ll2 O 47 is used in the second oxidation stage. Silica serves as the carrier. The one-stage yield of acrylic acid is 75.2%, the propionic acid content is 1300 ppm.

Beispiel 10Example 10

Die erste Oxydationsstufe wird gemäß Beispiel 1 durchgeführt. In der zweiten Oxydationsstufe wird ein Katalysator verwendet, der folgendermaßen hergestellt wird: 66,1 g Ammoniumparamolybdat, 10,9 g Ammoniummetavanadat und 1,3 g Natriumnitrat werden jeweils in destilliertem Wasser gelöst und miteinander vermischt. Das Gemisch wird mit 14,2 g Antimontrioxidpulver und 40 g hochdisperser Kieselsäure versetzt, unter Rühren erhitzt und zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird zu einer Korngröße entsprechend der lichten Maschenweite von 4,0 bis 0,84 mm pulverisiert und 4 Stunden bei 400° C calciniert. Der Katalysator hat die Zusammensetzung Mo12V3Sb3Na015O48. Als Träger dient Kieselsäure. Dieser Katalysator wird gemäß Beispiel 1 in der zweiten Oxydationsstufe eingesetzt. Die Einstufenausbeute an Acrylsäure beträgt 72,0%, der Propion-Säuregehalt 570 ppm.The first oxidation stage is carried out as in Example 1. In the second oxidation stage, a catalyst is used which is prepared as follows: 66.1 g of ammonium paramolybdate, 10.9 g of ammonium metavanadate and 1.3 g of sodium nitrate are each dissolved in distilled water and mixed with one another. The mixture is mixed with 14.2 g of antimony trioxide powder and 40 g of highly dispersed silica, heated with stirring and evaporated to dryness. The residue is pulverized to a particle size corresponding to the clear mesh size of 4.0 to 0.84 mm and calcined at 400 ° C. for 4 hours. The catalyst has the composition Mo 12 V 3 Sb 3 Na 015 O 48 . Silica serves as the carrier. This catalyst is used according to Example 1 in the second oxidation stage. The one-stage yield of acrylic acid is 72.0%, the propionic acid content is 570 ppm.

Vergleichsbeispiel 3Comparative example 3

Das Verfahren vom Beispiel 10 wird wiederholt, jedoch wird in der zweiten Oxydationsstufe ein Katalysator der Zusammensetzung Mo12V3Sb3O48 verwendet. Als Träger dient Kieselsäure. Die Einstufenausbeute an Acrylsäure beträgt 73,1%, der Propionsäuregehalt 1300 ppm.The process of Example 10 is repeated, but a catalyst of the composition Mo 12 V 3 Sb 3 O 48 is used in the second oxidation stage. Silica serves as the carrier. The one-stage yield of acrylic acid is 73.1%, the propionic acid content is 1300 ppm.

Beispiele 11 bis 21Examples 11-21

Die erste Oxydationsstufe wird gemäß Beispiel 1 durchgeführt. Die in Tabelle II angegebenen Katalysatoren werden gemäß Beispiel 9 oder Beispiel 10 hergestellt und in der zweiten Oxydationsstufe verwendet. Die Reaktionsbedingungen, mit Ausnahme der SaIzbadtemperalur, und die Vorrichtung sind die gleichen wie im Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt. The first oxidation stage is carried out as in Example 1. The catalysts given in Table II are prepared according to Example 9 or Example 10 and used in the second oxidation stage. The reaction conditions, with the exception of the salt bath temperature, and the apparatus are the same as in Example 1. The results are shown in Table II.

Tabelle IITable II Beispiel KatalysatorzusammensetzungExample catalyst composition Salzbad- Einstufen- Propion-Salt bath single stage propion

temperatur Ausbeute an Säuregehalttemperature yield of acidity

AcrylsäureAcrylic acid

(°Q (%) (ppm)(° Q (%) (ppm)

1111th Mo11V1W0-5Na1O40 Mo 11 V 1 W 0-5 Na 1 O 40 270270 70,270.2 520520 1212th Mo11V1-5W915Kp18O41 Mon 11 V 1-5 W 915 Kp 18 O 41 280280 72,172.1 540540 1313th Mo11V4W1Na0-5O4,Mo 11 V 4 W 1 Na 0-5 O 4 , 270270 72,872.8 560560 1414th Mo11V5W1Li1O55 Mo 11 V 5 W 1 Li 1 O 55 270270 71,971.9 610610 1515th 280280 69,869.8 690690 1616 270270 70,170.1 600600 1717th Mo11V1Sb0-5Na015O4,Mo 11 V 1 Sb 0-5 Na 015 O 4 , 270270 71,971.9 590590 1818th MOuVMW4^a1Oi,MOuVMW 4 ^ a 1 Oi, 280280 68,068.0 530530 1919th Mo0V1SbM^Os5 Mo 0 V 1 SbM ^ Os 5 280280 68,568.5 580580 120120 Mo0ViSb1Na^O45 Mo 0 ViSb 1 Na ^ O 45 270270 67,567.5 900900 2121 Μο,,ν, ^.Λ^,^Ρ«Μο ,, ν, ^ .Λ ^, ^ Ρ « 270270 60,060.0 300300

Vergfcadisbeispiele4bis24Vergfcadis examples 4 to 24

DT-PS 19 08 965 hergestellt worden sind. Mit Ausnahme der Safzbadtempea, die ebenfalls in Die eiste OxydatiohsstnFe urad gemäB Beispiel 1 65 Tabelle QI angegeben and, entsprechen die Reakdnrcfcgef&it: ¥ψ die zweite Qxydationsstnfe weiden tionsbedmgnngen den im Beispiell angegebene* Bedie in labeBefll zosammengefeBtEsi Katalysatoren dingungea. Die Ergebnisse and in Tabelle HLzaeamdiil die gemäß der DT-ÖS1924496 oder der mengefaSt . ^,DT-PS 19 08 965 have been produced. With the exception of the safe bath temperature, which is also given in the first oxidation level according to Example 1 65, Table QI, the reaction conditions: ¥ the second oxidation level satisfy the operating conditions given in the example in the catalyst loading conditions. The results and in table HLzaeamdiil according to DT-ÖS1924496 or the quantity. ^,

\Q Zo 1 1 \ Q Zo 1 1
99
883883 1010 Propion-
säuregehalt
(ppm)
Propionic
acidity
(ppm)
Tabelle HITable HI 12101210 Vergleichs-
beispicl
Comparative
example
KatalysatorzusammensetzungCatalyst composition Salzbad
temperatur
(0C)
Salt bath
temperature
( 0 C)
Einstufen
ausbeute an
Acrylsäure
(%)
Classify
yield at
Acrylic acid
(%)
12501250
44th V/Mo/Ge = 15/80/5V / Mo / Ge = 15/80/5 280280 68,668.6 13101310 55 V/Mo/Pb = 15/80/5V / Mo / Pb = 15/80/5 260260 64,264.2 12301230 66th V/Mo/Mn = 15/80/5V / Mo / Mn = 15/80/5 260260 63,763.7 13001300 77th V/Mo/U = 15/80/5V / Mo / U = 15/80/5 260260 65,065.0 13501350 88th V/Mo/Cu = 15/80/5V / Mo / Cu = 15/80/5 260260 64,464.4 11901190 99 V/Mo/Au = 15/80/5V / Mo / Au = 15/80/5 260260 63,263.2 11701170 1010 V/Mo/Ba = 15/80/5V / Mo / Ba = 15/80/5 260260 63,863.8 12501250 1111th V/Mo/Se = 15/80/5V / Mo / Se = 15/80/5 260260 62,362.3 11101110 1212th V/Mo/Co = 15/80/5V / Mo / Co = 15/80/5 260260 62,462.4 13201320 1313th V/Mo/Ag = 15/80/5V / Mo / Ag = 15/80/5 260260 61,861.8 12501250 1414th V/Mo/Mg= 15/80/5V / Mo / Mg = 15/80/5 260260 60,960.9 13301330 1515th V/Mo/B = 15/80/5V / Mo / B = 15/80/5 260260 61,561.5 11301130 1616 V/Mo/Sr = 15/80/5V / Mo / Sr = 15/80/5 260260 62,762.7 12701270 1717th V/Mo/Ca = 15/80/5V / Mo / Ca = 15/80/5 260260 60,860.8 11801180 1818th V/Mo/Zn = 15/80/5V / Mo / Zn = 15/80/5 260260 61,461.4 13101310 1919th V/Mo/Cd = 15/80/5V / Mo / Cd = 15/80/5 260260 62,562.5 13501350 2020th Mo/W/Fe/V= 6/1/1,5/1Mo / W / Fe / V = 6/1 / 1.5 / 1 240240 62,162.1 12501250 2121 Mo/W/V/Mn = 6/1/1,5/1,5Mo / W / V / Mn = 6/1 / 1.5 / 1.5 270270 52,652.6 13401340 2222nd Mo/W/V/Ni = 6/1/1,5/1,5Mo / W / V / Ni = 6/1 / 1.5 / 1.5 270270 49,249.2 12001200 2323 Mo/W/V/Mn/Cu=6/1/1,5/0,75/0,75 270Mo / W / V / Mn / Cu = 6/1 / 1.5 / 0.75 / 0.75 270 55,255.2 2424 Mo/W/V/Ni/Cu = 6/1/1,5/0,75/0,75 270Mo / W / V / Ni / Cu = 6/1 / 1.5 / 0.75 / 0.75 270 62,862.8

Ϋ1537Ϋ1537

Claims (2)

werden können, einen großen Einfluß auf die Qualität Patentansprüche: von Acrylsäure oder deren Estern aus. Bei experimentellen Untersuchungen mit dem Ziel,Can be made of acrylic acid or its esters, a great influence on the quality claims. In experimental investigations with the aim of 1. Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure die Bildung von Propionsäure als Nebenprodukt bei durch Oxydation von Acrolein in Gegenwart eines 5 der Oxydation zu verringern, wurde festgestellt, daß Molybdän und Vanadium sowie Sauerstoff ent- das in der ersten Oxydationsstufe nicht umgesetzte haltenden und auf einem Kieselsäureträger aufge- Propylen, das in den Abgasen enthalten ist, in der brachten Katalysators und in Gegenwart von zweiten Oxydationsstufe in Gegenwart eines haupt-Wasserdarapf bei erhöhter Temperatur in der Gas- sächlich Molybdän und Vanadium enthaltenden Kataphase, dadurch gekennzeichnet, daß io lysators zu Propionsäure oxydiert wird. Weiterhin man propylenhaltiges Acrolein oder ein bei der werden geringe Mengen Propylen in der ersten Oxy-Gasphasenoxydation von Propylen erhaltenes aero- dationsstufe zu Propionaldehyd oxydiert, der in der leinhaltiges Gasgemisch mit Sauerstoff oder freien zweiten Oxydationsstufe zu Propionsäure weiter oxy-Sauerstoff enthaltenden Gasen in Gegenwart eines diert wird.1. Process for the production of acrylic acid with the formation of propionic acid as a by-product by oxidation of acrolein in the presence of a 5 to reduce the oxidation, it has been found that Molybdenum and vanadium as well as oxygen contain the unreacted in the first oxidation stage holding and on a silica support propylene, which is contained in the exhaust gases, in the brought catalyst and in the presence of a second oxidation stage in the presence of a main water pan at elevated temperature in the cataphase containing mainly molybdenum and vanadium, characterized in that io lysators is oxidized to propionic acid. Farther propylene-containing acrolein or a small amount of propylene are used in the first oxy-gas phase oxidation aerosol obtained from propylene is oxidized to propionaldehyde, which in the Linen-containing gas mixture with oxygen or free second oxidation stage to propionic acid, further oxy-oxygen containing gases in the presence of a dated. Katalysators oxydiert, dessen Zusammensetzung 15 Molybdän-Vanadium-Katalysatoren zur Herstellung — abgesehen vom Sauerstoffgehalt — der empi- von Acrylsäure durch Gasphasenoxydation von Acrorischen Formel lein sind z. B. in den japanischen Patentveröffent-Oxidized catalyst, its composition 15 molybdenum-vanadium catalysts for the production - apart from the oxygen content - the empire of acrylic acid by gas phase oxidation of acroric Formula lein are z. B. in Japanese Patent Publication Mo V*TA<i lichungen Nr. 1775/1966, 1662/1967, 12129/1969,Mon V * TA <i lutions No. 1775/1966, 1662/1967, 12129/1969, a 12 886/1969 und 26287/1969 beschrieben. Diese Kaca- a 12 886/1969 and 26287/1969 described. This kaca- entspricht, in der Mo Molybdän, V Vanadium, ao lysatoren haben eine schlechte Aktivität gegenüber T Wolfram oder Antimon und A ein Alkalimetall Propylen bei den zur Oxydation von Acrolein geeignebedeutet sowie α den Wert 12, b einen Wert von ten Reaktionstemperaturen. Beispielsweise werden nur 0,5 bis 6, c einen Wert von O bis 6 und d einen Wert etwa 10% Propylen unter den Reaktionsbedingungen von 0,01 bis 1,5 hat. oxydiert, bei denen mehr als 90% Acrolein oxydiertcorresponds, in which Mo molybdenum, V vanadium, ao lysatoren have a poor activity against T tungsten or antimony and A an alkali metal propylene in the case of the suitable for the oxidation of acrolein, and α the value 12, b a value of th reaction temperatures. For example, only 0.5 to 6, c will have a value of 0 to 6 and d will have a value of about 10% propylene under the reaction conditions of 0.01 to 1.5. oxidized, in which more than 90% acrolein is oxidized 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 35 werden. Das Propylen wird in geringer Menge zu zeichnet, daß d einen Wert von 0,15 bis 1,2 hat. Propionsäure oxydiert.2. The method according to claim 1, characterized in this way. The propylene is drawn in a small amount that d has a value of 0.15 to 1.2. Propionic acid oxidizes. Wenn also Acrylsäure durch Oxydation von Propylen nach dem kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden soll und wenn 100% des Propylens in der ersten 30 Oxydationsstufe oxydiert werden sollen, so fallen nurSo if acrylic acid is produced by the oxidation of propylene by the continuous process is to be and if 100% of the propylene is to be oxidized in the first 30 oxidation stage, then only fall geringe Mengen Propionsäure an. Ein 100 %iger Umsatz an Propylen verursacht jedoch eine starke Verringerung der Selektivität gegenüber Acrolein. Deshalb muß zur Vermeidung einer Verringerung der Einstufen-35 ausbeute an Acrolein der Propylenumsatz auf einen Wert von etwa 95 bis 97 % eingestellt werden. Infolgedessen werden 3 bis 5% Propylen in die zweite Oxy-small amounts of propionic acid. A 100% conversion however, the presence of propylene causes a large decrease in the selectivity to acrolein. Therefore must to avoid a reduction in the one-stage 35 yield of acrolein, the propylene conversion to one Value can be set from about 95 to 97%. As a result, 3 to 5% propylene is in the second oxy- Acrolein kann durch Oxydation von Propylen her- dationsstufe eingebracht.Acrolein can be introduced through the oxidation of propylene. gestellt werden. Bei der Herstellung von Acrylsäure Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver-be asked. In the production of acrylic acid The invention is based on the object of providing a durch katalytische Gasphasenoxydation von Propylen 40 fahren zur Herstellung von Acrylsäure durch Oxywerden im wesentlichen drei Verfahren angewandt: dation von propylenhaltigem Acrolein in Gegenwartby catalytic gas phase oxidation of propylene 40 drive to the production of acrylic acid by oxyfaction essentially three processes are used: dation of propylene-containing acrolein in the presence eines Molybdän und Vanadium enthaltenden Kataly-a catalyst containing molybdenum and vanadium (1) Das einstufige Oxydationsverfahren, bei dem sators bei erhöhten Temperaturen in der Gasphase zu Propylen in Gegenwart eines Katalysators un- schaffen, wobei der Katalysator gegenüber Propylen mittelbar zu Acrylsäure oxydiert wird; 45 desaktiviert ist, um die Bildung von Propionsäure zu(1) The one-step oxidation process, in which sators at elevated temperatures in the gas phase Propylene is difficult to create in the presence of a catalyst, the catalyst being compared to propylene is oxidized indirectly to acrylic acid; 45 is deactivated to prevent the formation of propionic acid (2) ein zweistufiges Verfahren, bei dem in einer ersten verringern. Es bestand also die Aufgabe, einen Kataly-Oxydationsstufe Acrolein hergestellt und nach sator für dieses Verfahren zu schaffen, bei dem die Abtrennung von Nebenprodukten, wie Acryl- aktiven Zentren des Katalysators gegenüber Acrolein säure, in eine: zweiten Oxydationsstufe weiter und Propylen verschieden sind. Die Lösung dieser oxydiert wird; 50 Aufgabe beruht auf dem überraschenden Befund, daß(2) a two-step process in which a first decrease. So there was the task of a catalytic oxidation stage Acrolein is manufactured and used to create sator for this process in which the Separation of by-products such as acrylic active centers of the catalyst versus acrolein acid, into a: second oxidation stage and propylene are different. The solution to this is oxidized; 50 task is based on the surprising finding that (3) ein Verfahren, bei dem in einer ersten Oxy- dieser Katalysator durch geringe Mengen eines Alkalidationsstufe hauptsächlich Acrolein hergestellt metalls partiell desaktiviert bzw. vergiftet werden kann, und in einer zweiten Oxydationsstufe ohne Ab- In der GB-PS 9 03 034 ist ein Verfahren zur Hertrennung von Nebenprodukten oder Abgasen stellung von Acrylsäure durch Dampfphasenoxydation weiter oxydiert wird; dieses Verfahren wird nach- 55 von Acrolein mit Sauerstoff unter Verwendung eines stehend als kontinuierliches Verfahren bezeichnet. Katalysators beschrieben, der neben Molybdän und(3) a process in which in a first oxy- this catalyst by small amounts of an alkalidation stage mainly acrolein produced metal can be partially deactivated or poisoned, and in a second oxidation stage without removal. In GB-PS 9 03 034 there is a process for separation of by-products or exhaust gases from acrylic acid by vapor phase oxidation is further oxidized; this method is after- 55 of acrolein with oxygen using a referred to as a continuous process. Catalyst described, in addition to molybdenum and Die durch katalytische Gasphasenoxydation von Sauerstoff wenigstens ein weiteres polyvalentes Metall, Propylen hergestellte Acrylsäure enthält geringe Men- wie Vanadium, Eisen, Cer, Titan, Nickel, Antimon, gen an Propionsäure. Propionsäure läßt sich von der Zinn, Wolfram und Wismut, enthält. In der US-PS Acrylsäure sowohl nach physikalischen Verfahren, wie 60 34 08 392 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem Destillation, als auch nach chemischen Verfahren nur Acrylsäure durch Oxydation von Acrolein mit Sauerschwierig abtrennen, da beide Verbindungen praktisch stoff in Gegenwart eines ternären Katalysators hergedie gleichen physikalischen Eigenschaften haben, z. B. stellt wird, der aus Molybdän, Vanadium, Antimon einen ähnlichen Siedepunkt und ähnliches Molekular- und Sauerstoff besteht. In der DT-OS 20 38 763 ist ein gewicht. Auch ihre chemischen Eigenschaften sind sehr 65 Verfahren beschrieben, bei dem Acrylsäure durch ähnlich, da sie sich in ihrer chemischen Struktur nicht Oxydation von Acrolein mit Sauerstoff in der Gaswesentlich voneinander unterscheiden. Jedoch üben phase in Gegenwart eines ternären Katalysators her-Propionsäure und deren Ester, die nicht polymerisiert gestellt wird, der aus Molybdän, Vanadium, AntimonThe catalytic gas phase oxidation of oxygen at least one further polyvalent metal, Acrylic acid made from propylene contains low levels of magnesium, such as vanadium, iron, cerium, titanium, nickel, antimony, gen of propionic acid. Propionic acid can be broken down from the tin, tungsten, and bismuth that contains it. In the US PS Acrylic acid according to both physical processes, such as 60 34 08 392, a process is described in which Distillation, as well as chemical processes only acrylic acid by oxidation of acrolein with acidic separate, since both compounds are practically produced in the presence of a ternary catalyst have the same physical properties, e.g. B. is made of molybdenum, vanadium, antimony has a similar boiling point and similar molecular and oxygen levels. In the DT-OS 20 38 763 is a Weight. Their chemical properties are also very well described in which acrylic acid is carried out similar, since they do not differ significantly in their chemical structure. However, practice phase in the presence of a ternary catalyst her-propionic acid and their esters, which are not polymerized, are made from molybdenum, vanadium, and antimony
DE19732311883 1972-03-09 1973-03-09 Process for the production of acrylic acid by the oxidation of acrolein Expired DE2311883C3 (en)

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