DE2644107C2 - Process for the oxydehydrogenation of ethane to produce ethylene and acetic acid - Google Patents
Process for the oxydehydrogenation of ethane to produce ethylene and acetic acidInfo
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Description
Mo11X4Y, wobei X für V und Nb steht, Y für Bi, Ce, Co, Cu, Fe, K, Mg, Ni, Pb, Sb, Sn, Tl und/oder U steht;Mo 11 X 4 Y, where X stands for V and Nb, Y stands for Bi, Ce, Co, Cu, Fe, K, Mg, Ni, Pb, Sb, Sn, Tl and / or U;
a=l ista = l
b = 0,05 bis 2 ist undb = 0.05 to 2 and
c = 0 bis 1 ist,c = 0 to 1,
mit dar Bedingung, daß der Gesamtwert von c für Fe, Co und/oder Ni unter 0,5 liegt.with the proviso that the total value of c for Fe, Co and / or Ni is less than 0.5.
2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in Anwesenheit von zugefügtem Wasser durchgeführt wird.2 The method according to claim 1, characterized in that it is in the presence of added water is carried out.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die katalytische Gasphasendehydrierung von Ethan in Ethylen In Anwesenheit von Sauerstoff, d. h. auf die Oxydehydrierung von Ethan In Ethylen.The present invention relates to the gas phase catalytic dehydrogenation of ethane in ethylene In Presence of oxygen, d. H. on the oxydehydrogenation of ethane in ethylene.
Ethylen wurde großtechnisch gewöhnlich durch thermisches Kracken von Ethan in einer endothermen Reaktion bei Temperaturen von etwa 600-1000° C hergestellt (vgl. c"e US-PS 35 41 179). Die Reaktionszelt dieses Verfahrens ist sehr kurz, was eine wirksame Wärmerückgewinnung aus dem Verfahrensstrom schwierig oder unmöglich macht. Weiterhin erfordern die angewendeten hohen Temperaturen den Gebrauch besonderer Legie-.10 rungen bei der Konstruktion der Öfen oder Reaktionsgefäße zur Durchführung der Reaktion. Die Krackreaktion bewirkt auch die Bildung relativ großer Mengen niedrig siedender Nebenprodukte, wie Wasserstoff und Methan, die die Gewinnung des Ethylens aus diesen Nebenprodukten kompliziert und kostspieliger macht.On an industrial scale, ethylene was usually produced by thermal cracking of ethane in an endothermic reaction at temperatures of about 600-1000 ° C. (cf. US Pat. No. 3,541,179) Process is very short, making effective heat recovery from the process stream difficult or difficult makes impossible. Furthermore, the high temperatures used require the use of special alloys in the construction of the furnaces or reaction vessels for carrying out the reaction. The cracking reaction also causes the formation of relatively large amounts of low-boiling by-products such as hydrogen and methane, which makes the recovery of ethylene from these by-products complicated and costly.
Zs ist möglich, Ethan durch Verwendung verschiedener Oxyhalogenlerungskatalysatorsysteme In einer exothermen Reaklon zu oxydehydrieren. Diese Reaktionen sind jedoch nur bei Temperaturen von mindestens etwa J5 500-600° C durchgeführt worden (vgl. die US-PS 30 80 435). Welter erhöht die Anwesenheit der Halogenatome die Schwierigkeit der Gewinnung aller gebildeten Olefine. Außerdem sind ungewöhnliche und teure Konstruktionsmaterialien, die einer Korrosion widerstehen, notwendig. Ferner müssen auch die Halogene selbst zurückgewonnen und zurückgeführt werden, um das System wirtschaftlich zu machen. It is possible to oxydehydrogenate ethane using various oxyhalogenation catalyst systems in an exothermic reaclone. However, these reactions have only been carried out at temperatures of at least about 500-600 ° C. (see US Pat. No. 3,080,435). Furthermore, the presence of the halogen atoms increases the difficulty of recovering all of the olefins formed. In addition, unusual and expensive construction materials that resist corrosion are necessary. Furthermore, the halogens themselves must also be recovered and recycled in order to make the system economical.
enthalten z. B. Vanadium (vgl. die US-PS 32 18 368, 35 41 179 und 38 56 881 sowie GB-PS 946 583), Molybdäncontain e.g. B. Vanadium (see. US-PS 32 18 368, 35 41 179 and 38 56 881 and GB-PS 946 583), molybdenum und Magnesium (DE-OS 22 37 682), Molybdän sowie Kobalt oder Nickel (DE-OS 18 16 847), Molybdän oderand magnesium (DE-OS 22 37 682), molybdenum and cobalt or nickel (DE-OS 18 16 847), molybdenum or
Bisher war es demnach nicht möglich. Ethan leicht bei relativ niedrigen Temperaturen mit relativ hohen Werten für Umwandlung, Selektivität udn Produktivität zu Ethylen zu oxydehydrieren.So it has not been possible until now. Ethane easily at relatively low temperatures with relatively high Values for conversion, selectivity and productivity to oxydehydrogenate to ethylene.
Die hler verwendeten Bezeichnungen „prozentuale Umwandlung", „prozentuale Selektivität" und „Produktion vital" werden mit Bezug auf die vorliegende Erfindung wie folgt definiert:The terms "percentage conversion", "percentage selectivity" and "production vital" used here are defined as follows with reference to the present invention:
(von Ethan) Mo( E,han in der zum Katalysatorbett geführten Reaktionsmischung(of ethane) Mo ( E , han) in the reaction mixture fed to the catalyst bed
." Ia Dabei ist A = molare Ethan-Äquivalentsumme (Kohlenstoffbasis) aller kohlenstoffhaltigen Produkte ausschließlich des Ethans im Ausfluß. "Ia where A = molar ethane equivalent sum (carbon basis) of all carbon-containing products excluding ethane in the effluent
100 x100 x
hergestellte Mol Ethylen (oder Essigsäure)moles of ethylene (or acetic acid) produced
II % Selektivität (oder Wirksamkeit) für EthylenII% selectivity (or effectiveness) for ethylene
(oder Essigsäure)(or acetic acid)
III Produktivität für Ethylen _ kg Ethylen (oder Essigsäure), hergestellt pro m3 Katalysator (im Kataly-(oder Essigsäure) ~ satorbett) pro Std ReaktionszeitIII Productivity for ethylene _ kg of ethylene (or acetic acid) produced per m 3 of catalyst (in the catalyst (or acetic acid) bed) per hour of reaction time
Ziel der vorliegenden Erfindung Ist die Schaffung eines Verfahrens zur Oxydehydrierung von Ethan zur Herstellung von Ethylen bei relativ niedrigen Temperaturen mit relativ hohen Werten von Umwandlung, Selektivität und Produktivität. Ein weiteres Ziel Ist die Schaffung eines Verfahrens zur Oxydehydrierung von EthanThe aim of the present invention is to provide a process for the oxydehydrogenation of ethane for Production of ethylene at relatively low temperatures with relatively high levels of conversion, selectivity and productivity. Another goal is to create a process for the oxydehydrogenation of ethane
in Anwesenheit von Wasser bei relativ niedrigen Temperaturen und mit relativ hoher Umwandlung, Selektivität und Produktivität bezüglich der Produkte Ethylen und Essigsäure.in the presence of water at relatively low temperatures and with relatively high conversion, selectivity and productivity in terms of the products ethylene and acetic acid.
Die vorliegende Erfindung ist durch die obigen Ansprüche gekennzeichnet. Die numerischen Werte von a. b und £· stellen die relativen Grammatomverhältnisse der Elemente Mo, X bzw. Y dar. die im Katalysatorpräparat anwesend sind. ;■The present invention is characterized by the above claims. The numerical values of a. b and £ · represent the relative gram atomic ratios of the elements Mo, X and Y, which are present in the catalyst preparation. ; ■
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann Ethan ohne gleichzeitige Bildung wesentlicher Mengen gasförmiger Nebenprodukte, wie Methan und Wasserstoff, die die cryogene Abtrennung und Reinigung des Ethylens schwierig und kostspielig machen würden, zu Ethylen oxydehydriert werden.In the process according to the invention, ethane can be used without the simultaneous formation of substantial amounts of gaseous By-products, such as methane and hydrogen, that cause the cryogenic separation and purification of the ethylene difficult and costly to be oxydehydrogenated to ethylene.
Die Elemente Mo, X und Y sind im Katalysatorpräparat in Kombination mit Sauerstoff, vermutlich in Form verschiedener Oxide per se und möglicherweise als chemische Kombinationen von Oxiden anwesend.The elements Mo, X and Y are in the catalyst preparation in combination with oxygen, presumably in the form various oxides per se and possibly present as chemical combinations of oxides.
Der Katalysator wird vorzugsweise aus einer Lösung löslicher Verbindungen (Salze, Komplexe oder anderer Verbindungen) jedes der Elemente Mo, Y und X oder, im Fall von Sb, auch als kolloidales Sol, hergestellt. Die Lösung ist vorzugsweise ein wäßriges System mit einem pH-Wert von 1-7, vorzugsweise 2-6. Die Lösung der elementhaltlgen Verbindungen wird hergestellt, indem man ausreichende Mengen der löslichen Verbindungen jedes Elementes zur Schaffung des gewünschten a: b: c Grammatomverhältnisses der Elemente Mo, X bzw. Y löst. Die ausgewählten Verbindungen der verschiedenen Elemente sollten gegenseitig so weitgehend wie möglich löslich sein. Wo die ausgewählten Verbindungen der Elemente nicht zusammen mit den anderen Verbindungen loslich sind, können sie dem Lösungssystem zuletzt zugefügt werden. Dann wird das Katalysatorpräparat durch Entfernung von Wasser oder anderem Lösungsmittel aus der Mischung der Verbindungen im Lösungssystere hergestellt.The catalyst is preferably prepared from a solution of soluble compounds (salts, complexes or other compounds) of each of the elements Mo, Y and X or, in the case of Sb, also as a colloidal sol. The solution is preferably an aqueous system with a pH of 1-7, preferably 2-6. The solution of the element-containing compounds is prepared by dissolving sufficient amounts of the soluble compounds of each element to create the desired a: b: c gram atom ratio of the elements Mo, X and Y, respectively. The selected compounds of the various elements should be mutually soluble as much as possible. Where the selected compounds of the elements are not soluble with the other compounds, they can be added last to the solution system. The catalyst preparation is then produced by removing water or other solvent from the mixture of compounds in the solution system.
Wasser oder andere Lösungsmittel können durch Eindampfen der durch Kombination alier Verbindungen und Lösungsmittel erhaltenen Mischung entfernt werden.Water or other solvents can be obtained by evaporation of the combination of all compounds and Solvent obtained mixture are removed.
Wo der Katalysator auf einem Träger verwendet werden soll, werden die Verbindungen der gewünschten Elemente auf einem fein verteilten porösen Träger abgeschieden, der u. a. die folgenden physikalischen Eigenschaften haben sollte: spez. Oberfläche = etwa 0,1-500 mVg; offensichtliche Porösität = 30-60«; wobei mindestens 90% der Poren einen Porendurchmesser zwischen 20-1500 μπι haben und dte Teilchen oder Tabletten etwa 3,2-8,0 mm Durchmesser haben. Die Abscheidung erfolgt durch Eintauchen des Trägers in die endgültige Mischung aller Verbindungen, Abdampfen des wesentlichen Anteils an Lösungsmittel und anschließendes Trocknen des Systems bei 80-2200C für 2-60 Stunden. Dann wird der getrocknete Katalysator durch 0,5-24stündiges Erhitzen auf etwa 220-550° C in Luft oder Sauerstoff calciniert und liefert das gewünschteWhere the catalyst is to be used on a carrier, the compounds of the desired elements are deposited on a finely divided porous carrier, which should have the following physical properties, among other things: spec. Surface area = about 0.1-500 mVg; apparent porosity = 30-60 "; wherein at least 90% of the pores have a pore diameter between 20-1500 μm and dte particles or tablets have a diameter of about 3.2-8.0 mm. The deposition is carried out by immersing the support in the final mixture of all compounds, evaporating the substantial portion of solvent and then drying the system at 80-220 0 C for 2-60 hours. The dried catalyst is then calcined by heating at about 220-550 ° C. for 0.5-24 hours in air or oxygen and provides the desired
Präparat.Preparation.
Verwendbare Träger umfassen Kieselsäure, Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Zlrkonerde, Titanerde und deren Mischungen.Usable carriers include silica, alumina, silicon carbide, zinc alumina, titania and theirs Mixtures.
Bei Verwendung auf einem Träger umfaßt der abgeschiedene Katalysator gewöhnlich etwa 10-50 Gew.-S6 Katalysatorpräparat, wobei der Rest aus dem Träger besteht.When used on a carrier, the deposited catalyst will usually comprise about 10-50% by weight Catalyst preparation, the remainder being the carrier.
Das Molybdän wird in die Lösung vorzugsweise in Form von Ammoniumsalzen, wie Ammoniumparamolybdat, und organischen Säuresalzen des Molybdäns, z. B. als Acetat, Oxalat, Mandelat oder Glycolat, eingeführt. Andere geeignete, wasserlösliche Molybdänverblndungpn sind teilweise wasserlösliche Molybdänoxide, Molybdänsäure und die Chloride von Molybdän.The molybdenum is preferably in the solution in the form of ammonium salts, such as ammonium paramolybdate, and organic acid salts of molybdenum, e.g. B. as acetate, oxalate, mandelate or glycolate introduced. Other suitable, water-soluble molybdenum compounds are partially water-soluble molybdenum oxides, molybdic acid and the chlorides of molybdenum.
Vanadium wird vorzugsweise in Form seiner Ammoniumsalze, wie Ammoniummetavanadat und Ammonlumdeeavanadat, und organischer Säuresalze des Vanadiums, wie die Acetate, Oxalate und Tartrate. in die Lösung eingeführt. Andere geeignete wasserlösliche Vanadiumverbindungen sind teilweise wasserlösliche Vanadlumoxide und die Sulfate von Vanadium.Vanadium is preferably used in the form of its ammonium salts, such as ammonium metavanadate and ammonium deeavanadate, and organic acid salts of vanadium such as the acetates, oxalates and tartrates. in the Solution introduced. Other suitable water-soluble vanadium compounds are, in part, water-soluble vanadium lumoxides and the sulfates of vanadium.
Niob wird vorzugsweise in Form des Oxalats in die Lösung eingeführt. Andere geeignete Quellen dieser Metalle in löslicher Form sind Verbindungen, In welchen das Metall an ein ß-Dlketonat, eine Carbonsäure, ein AmIn, einen Alkohol oder ein Alkanolamin koordiniert, gebunden oder In Komplexform gebunden ist.Niobium is preferably introduced into the solution in the form of the oxalate. Other suitable sources of this Metals in soluble form are compounds in which the metal is attached to a ß-Dlketonat, a carboxylic acid AmIn, an alcohol or an alkanolamine is coordinated, bound or bound in complex form.
Bei Verwendung von Eisen, Nickel, Kobalt, Kupfer, Wismut, Uran, Cer, Kalium, Thallium, Magnesium und Blei werden diese vorzugsweise in Form der NlSrate in die Lös:mg eingeführt. Andere geeignete wasserlösliche Verbindungen dieser Elemente sind die wasserlöslichen Chloride und organischen Säuresalze, wie die Acetate, Oxalate, Tartrate, Lactate, Salicylate, Formlate und Carbonate dieser Elemente.When using iron, nickel, cobalt, copper, bismuth, uranium, cerium, potassium, thallium, magnesium and For lead, these are preferably introduced into the solution in the form of the NIS rate. Other suitable water soluble Compounds of these elements are the water-soluble chlorides and organic acid salts, such as the acetates, Oxalates, tartrates, lactates, salicylates, formlates and carbonates of these elements.
Bei Verwendung von Antimon und Zinn werden diese vorzugsweise In Form wasserunlöslicher Oxide In das Kaialvsatorsystem eingeführt. Geeignete wasserlösliche Verbindungen dieser Elemente sind Antlmontrlchlorid, SndDchlorld, Sn(IV)chlorld, Sn(II)sulfat und Sn(IV)suIfat. Andere geeignete wasserunlösliche Verbindungen dieser Elemente sind SndDhydroxld und Sn(II)oxalat.When using antimony and tin, these are preferably in the form of water-insoluble oxides Kaialvsatorystem introduced. Suitable water-soluble compounds of these elements are Antlmontrlchlorid, SndDchlorld, Sn (IV) chlorld, Sn (II) sulfate and Sn (IV) suIfat. Other suitable water-insoluble compounds of these elements are SndDhydroxld and Sn (II) oxalate.
Um die Katalysatoren wirksamer zu machen, sollten die Mo, X und Y Metallkomponenten vermutlich etwas unter Ihren höchsten möglichen Oxidationszustand reduziert sein. Dies kann während der Wärmebehandlung des Katalysators In Anwesenheit von Reduktionsmitteln, wie NHj oder organischen Reduktionsmitteln, z. B. den organischen komplexbildenden Mitteln, erfolgen, die In die Lösungssysteme eingeführt werden, aus welchen die Katalysatoren hergestellt werden. Der Katalysator kann auch In den Reaktoren zur Durchführung der Oxidation reduziert werden, indem man Wasserstoff- oder Kohlenwasserstoffreduktionsmittel, wie Ethan, Ethylen oder Propylen, durch das Katalysatorbett leitet.To make the catalysts more effective, the Mo, X, and Y metal components should probably be something be reduced below their highest possible oxidation state. This can happen during heat treatment of the catalyst In the presence of reducing agents such as NHj or organic reducing agents, e.g. B. the organic complexing agents, which are introduced into the solution systems from which the catalysts are produced. The catalyst can also be used in the reactors to carry out the oxidation can be reduced by using hydrogen or hydrocarbon reducing agents such as ethane, ethylene or propylene, passes through the catalyst bed.
Die abgeschiedenen oder nicht abgeschiedenen Katalysatoren können In einem fixierten oder verwirbelten Bett verwendet werden.The deposited or non-deposited catalysts can be in a fixed or swirled Bed to be used.
Das als Ethanquelle verwendete Ausgangsmaterial sollte ein Gasstrom sein, der bei atmosphärischem Druck mindestens 3 VoI.-'A, Ethan enthält. Weiterhin kann er geringere Mengen, d. h. < 5 Vol.-%, jeweils an Hi, COThe feedstock used as the source of ethane should be a gas stream that is at atmospheric pressure contains at least 3 vol .- 'A, ethane. Furthermore, he can use smaller amounts, i. H. <5% by volume, each of Hi, CO
und C^-Alkanen und -Alkenen enthalten. Außerdem kann er wesentliche Mengen, d. h. > 5 Vol.-«, an N2, CH1, CO2 und Wasser als Wasserdampf enthalten.and C 1-4 alkanes and alkenes. In addition, it can contain substantial amounts, ie> 5 vol. «, Of N 2 , CH 1 , CO 2 and water as water vapor.
Die erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren scheinen bezüglich ihrer Fähigkeit zum Oxydehydrieren von Ethan zu Ethylen spezifisch zu sein, da sie Propan, η-Butan und Buten-1 nicht oxydehydrieren, sondern diese Materialien in Kohlendioxid und andere oxydierte, kohlenstoffhaltige Produkte verbrennen.The catalysts used in the present invention appear to be of their ability to oxidize Ethane to be specific to ethylene as they do not oxydehydrogenate propane, η-butane and butene-1, but these Burn materials in carbon dioxide and other oxidized carbonaceous products.
Die Komponenten der als Beschickungsstrom im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten gasförmigen Reaktionsmischung und die relativen Verhältnisse der Komponenten in der Mischung sind wie folgt:The components of the gaseous used as the feed stream in the process of the invention Reaction mixture and the relative proportions of the components in the mixture are as follows:
1 Mol Ethan,1 mole of ethane,
ίο 0,01-0,5 Mol molekularer Sauerstoff (als reiner Sauerstoff oder in Form von Luft) undίο 0.01-0.5 moles of molecular oxygen (as pure oxygen or in the form of air) and
0-0,4 MoI Wasser (in Form von Wasserdampf).0-0.4 mol water (in the form of water vapor).
Wasser oder Wasserdampf wird als Reaktionsverdünnungsmittel und als Wärmemoderator für die Reaktion verwendet. Andere, als Reaktionsverdünnungsmittel oder Wärmemoderatoren verwendbare Materialien sind inerte Gase, wie Stickstoff, Helium, CO2 und Methan.Water or steam is used as a reaction diluent and a heat moderator for the reaction. Other materials that can be used as reaction diluents or heat moderators are inert gases such as nitrogen, helium, CO 2 and methane.
Im normalen Reaktionsverlauf in Abwesenheit von zugefügtem Wasser wird 1 Mol Wasser pro Mol oxyriehydriertem Ethan gebildet. Dieses während der Reaktion gebildete Wasser bewirkt wiederum die Bildung von etwas Essigsäure, d. h. etwa 0,05-0,25 Mol, pro MoI gebildetem Ethylen. Das dem Beschickungsstrom zugefügte Wasser bewirkt die Bildung zusätzlicher Essigsäuremengen, a. h. bis zu etwa 0,25-0,95 Mol Essigsäure pro Μ Mol gebildetem Ethylen.In the normal course of the reaction in the absence of added water, 1 mole of water is formed per mole of oxyrie-hydrogenated ethane. This water formed during the reaction in turn causes the formation of some acetic acid, ie about 0.05-0.25 mol per mol of ethylene formed. The water added to the feed stream causes additional amounts of acetic acid to be formed, a. H. up to about 0.25-0.95 moles of acetic acid per Μ mole of ethylene formed.
Die Komponenten der Reaktionsmischung »erden vor der Einführung in die Reaktionszone einheitlich gemischt. Die Komponenten werden einzeln oder nach dem Mischen vor ihrer Einführung in die Reaktionszone auf eine Temperatur von 200-400° C vorerhitzt.The components of the reaction mixture are uniformly grounded before they are introduced into the reaction zone mixed. The components are used individually or after mixing prior to their introduction into the reaction zone preheated to a temperature of 200-400 ° C.
Die vorerhitzte Reaktionsmischung wird unter den folgenden Bedingungen mit dem Katalysatorpräparat in der Reaktionszone in Berührung gebracht:The preheated reaction mixture is under the following conditions with the catalyst preparation in brought into contact with the reaction zone:
Druck 1-30, vorzugsweise etwa 1-20 bar, Temperatur 200-400° C;Pressure 1-30, preferably about 1-20 bar, temperature 200-400 ° C;
Kontaktzeit (Reaktionsmischung auf dem Katalysator) etwa 0,1-100, vorzugsweise 1-10, Sekunden, 3» undContact time (reaction mixture on the catalyst) about 0.1-100, preferably 1-10, seconds, 3 »and
Raumgeschwindigkeit 50-5000 hr1, vorzugsweise 200-300 Ir1.Space velocity 50-5000 hr 1 , preferably 200-300 Ir 1 .
Die Kontaktzeit kann auch als Verhäitnls zwischen dem offensichtlichen Volumen des Katalysatorbettes und dem Volumen der gasförmigen Reaktionsmischung definiert werden, die unter den gegebenen Reaktionsbedlngungen in einer Zeiteinheit zum Katalysatorbett geführt wird.The contact time can also be expressed as a ratio between the apparent volume of the catalyst bed and the volume of the gaseous reaction mixture can be defined under the given reaction conditions is fed to the catalyst bed in a unit of time.
Der Reaktionsdruck wird anfänglich durch die Beschickung der gasförmigen Reaktionsteilnehmer und Verdünnungsmittel geschaffen. Nach Beginn der Reaktion kann der Druck vorzugsweise durch werwendung geeigneter Rückdruckkontrollvorrichtungen aufrechterhalten werden, die sich auf der Seite des gasförmigen Ausflusses des Katalysatorbetts befinden.The reaction pressure is initially created by the feed of the gaseous reactants and diluents. After commencement of the reaction, the pressure may preferably be maintained by w Before Using appropriate back pressure control devices which are situated on the side of the gaseous effluent of the catalyst bed.
Die Reaktionstemperatur wird vorzugsweise geschaffen, indem man das Katalysatorbett In einen rohrförmigen Konverter gibt, dessen Wände In eine geeignetes Wärmeübertragungsmedium, wie Tetralin, geschmolzene Salzmischungen oder andere geeignete Wärmeübertragungsmittel, eingetaucht sind, die auf die gewünschte Reaktionstemperatur erhitzt werden.The reaction temperature is preferably created by placing the catalyst bed in a tubular shape Converter there, the walls of which In a suitable heat transfer medium, such as tetralin, molten salt mixtures or other suitable heat transfer media, which are immersed at the desired reaction temperature be heated.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ohne zugefügte Verdünnungsmittel mit Ausnahme von Wasser zur selektiven Oxydehydrierung vor Ethan zu Ethylen und Essigsäure angewendet werden, um bezüglich dieser Endprodukte die folgenden Ergebnisse zu liefern:The process according to the invention can be used without added diluents, with the exception of water selective oxydehydrogenation before ethane to ethylene and acetic acid are applied to pertaining to this End products deliver the following results:
EndproduktEnd product
5(1 5 (1
Ethylen (ohne zugefügtes H2O) *) Ethylen (mit zugefügtem H2O) *) Essigsäure (ohne zugefügtes H2O) *) Essigsäure (mit zugefügtem Wasser) *)Ethylene (without added H 2 O) *) Ethylene (with added H 2 O) *) Acetic acid (without added H 2 O) *) Acetic acid (with added water) *)
*) d. h. mit oder ohne dem Ethanbeschickunfisgas zugefügtem Wasser*) d. H. with or without water added to the ethane feed gas
Die bevorzugten Katalysatoren zur Erzielung der höchsten Umwandlung und Wirksamkeiten bezüglich Ethy-.Ii len und Essigsäure sind cälcinlerte Präparate, die die Elemente Mo, V und Nb Im Verhältnis Mo,,V,Nb, enthalten; dabei istThe preferred catalysts for achieving the highest conversion and efficiencies on Ethy-.Ii Oil and acetic acid are calcined preparations which contain the elements Mo, V and Nb in the ratio Mo ,, V, Nb; is there
J = 16 J = 16
c = 1 his 16, vorzugsweise i bis 8c = 1 to 16, preferably i to 8
./' =0.2 bis 10../ '= 0.2 to 10.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung.The following examples illustrate the present invention.
Die folgenden Beispiele zeigen die Herstellung verschiedener Kata'ysatorpräparate und deren Verwenduna heiThe following examples show the production of various catalyst preparations and their use
der Oxydehydrierung von Ethan zu Ethylen.the oxydehydrogenation of ethane to ethylene.
Die Aktivität jedes Versuchskatalysators wurde entweder In einem kielnen U-förmlgen Rohrreaktor bestimmt. In welchen ein pulsierender Strom aus Sauerstoff und Ethan eingeführt wurde (Testverfahren A): oder in einem geraden Rohrrcakior, In welchen Ethan und Sauerstoff kontinuierlich gleichzeitig eingeführt wurden (Testverfahren B); oder in einem Rückmisch-Autoklavenverfahren (Testverfahren C). Diese Testverfahren waren Im einzelnen wie folgt:The activity of each experimental catalyst was determined either in a kielnen U-shaped tubular reactor. Into which a pulsating stream of oxygen and ethane has been introduced (test method A): or in one straight pipe rcakior, into which ethane and oxygen were continuously introduced simultaneously (test method B); or in a backmix autoclave process (Test Method C). These test procedures were Im individual as follows:
Katalysatortestverfahren ACatalyst Test Procedure A
Die Katalysatoren wurden auf Ihre Aktivität bezüglich der Oxydehydrierung von Ethan In einem pulsierenden Mikroreaktorsystem untersucht. Der den Testkatalysator enthaltende Reaktionsabschnitt von 50 cm Länge und 8 mm Durchmesser in Form eines Kieselsüure-U-Rohres wurde durch Eintauchen in ein verwlrbeltes Sandbad erhitzt, dessen Temperatur durch ein Wärmeelement kontrolliert wurde. Die Wärmeelemente zur Temperaturkontrolle und -messung wurden In den verwirbelten Sand eingetaucht, der sich mindestens 7,5 cm über das Katalysatorniveau im U-Rohr erstreckte. Eine vorherige Untersuchung des Temperaturprofils im Sandbad zeigte weniger als 3° C Änderung von Kopf zum Boden von dem durch die Kontrollvorrichtung gegebenen Fixpunkt. Der Mikroreaktor war an einen Gaschromatographen zur Analyse der Produktströme angeschlossen. DieThe catalysts were pulsing on their activity in relation to the oxydehydrogenation of ethane Microreactor system examined. The reaction section of 50 cm in length and containing the test catalyst 8 mm in diameter in the form of a silica U-tube was obtained by immersion in a swirling sand bath heated, the temperature of which was controlled by a heating element. The thermal elements for temperature control and measurements were immersed in the swirled sand, which extends at least 7.5 cm above the Catalyst level in the U-tube extended. A previous examination of the temperature profile in the sand bath showed less than 3 ° C change from head to floor from the fixed point given by the control device. The microreactor was connected to a gas chromatograph for analyzing the product streams. the
die Heliumzufuhrleitung innerhalb des Chromatographen an einem Punkt unmittelbar nach der Fließkontrollvorrichtung unterbrach, sie durch ein Ventil mit 8 Ausgängen und 2 Stellungen (Union Carbide Corp., Special :n Instruments Division, Modell C4-70) führte und von dort durch ein manuell betriebenes Probeneinsprilzventil mit 6 Ausgängen (Union Carbide Modell 2112-50-2) zum Einlaßarm des U-Rohrreaktors führte. Das System war mit einer Einführungsöffnung versehen, die ein Gummiseptum am Reaktoreingang aufwies. Das Produktgas aus dem Reaktor wurde durch eine Kältefalle, zurück durch das Ventil mit 8 Ausgängen geführt, das den Produktstrom zu einem der beiden Analysesysteme des Chromatographen schickte. Jedes Ventil war mit einem einstellbaren Umgehungsventil versehen, um den Druckabfall der Chromatographenkolonne Im Analysesystem auszugleichen. the helium supply line within the chromatograph at a point immediately after the flow control device interrupted, it was interrupted by a valve with 8 outlets and 2 positions (Union Carbide Corp., Special: n Instruments Division, Model C4-70) and from there through a manually operated sample injection valve with 6 outlets (Union Carbide Model 2112-50-2) led to the inlet arm of the U-tube reactor. The system was provided with an introduction opening which had a rubber septum at the reactor inlet. The product gas off the reactor was passed through a cold trap, back through the 8-outlet valve, containing the product stream to one of the two analysis systems of the chromatograph. Each valve had an adjustable Bypass valve fitted to compensate for the pressure drop in the chromatograph column in the analysis system.
Die Einführung von 2,0 ml-Beschlckungen aus 6,5 Vol.-% Sauerstoff, 8,0 Vol.-* Ethan und dem Rest aus Stickstoff erfolgte durch eine gasdichte Injektionsnadel durch den Eingang unmittelbar vor dem Katalysator. Das Gas wurde verdünnt und mit Hilfe des fleliumträgergases über den Katalysator (3,0 g) geführt, wobei das Trägergas zwecks Analyse zu jeder Zelt mit 60 ml/mln durch den Reaktor und den Gaschromatographen strömte.The introduction of 2.0 ml swellings composed of 6.5% by volume oxygen, 8.0% by volume * ethane and the rest Nitrogen was applied through a gas-tight injection needle through the inlet immediately in front of the catalyst. The gas was diluted and passed over the catalyst (3.0 g) with the aid of the flelium carrier gas, the Carrier gas for analysis to each cell at 60 ml / ml by the reactor and the gas chromatograph streamed.
Die Analyse der Produktmischung erfolgte an einer mit Poropak R® gefüllten Kolonne aus rostfreiem Stahl von 25 cm χ 3,2 mm Durchmesser. Die Kolonne wurde, ausgehend von 30° C, mit 10°C/min erhitzt. Unter diesen Bedingungen waren die Verweilzeiten wie folgt: Luft 2,0 min; Kohlendioxid 2,5 min; Ethylen M 3.4 min; Ethan 4.0 min Die IdenUU! der Produkte wurde durch Chrcmaiographie bekannter reiner Proben bestätigt, wobei die abgetrennten Spitzen einer Untersuchung durch Massenspektrometrie unterworfen wurden. »Poropak R« ist ein fein zerteiltes, kugelförmiges, mit Divinylbenzol vemetztes Polystyrolharz.The product mixture was analyzed on a stainless steel column filled with Poropak R® with a diameter of 25 cm 3.2 mm. Starting from 30.degree. C., the column was heated at 10.degree. C./min. Under these conditions the residence times were as follows: air 2.0 min; Carbon dioxide 2.5 min; Ethylene M 3.4 min; Ethan 4.0 min The IdenUU! the products were confirmed by chromatography of known pure samples, and the severed tips were subjected to examination by mass spectrometry. "Poropak R" is a finely divided, spherical polystyrene resin crosslinked with divinylbenzene.
Katalysatortestverfahren B ·»Catalyst test method B »
Die Katalysatoren wurden in einem Rohrreaktor unter den folgenden Bedingungen getestet: Zusammensetzung der Ethanbeschickung: 9.0 Vol.-* C2H4, 6.0 VoI.-% O2 und 85 Vol.-56 N2; Raumgeschwindigkeit 340 fr1; 0,98 bar Gesamtreaktionsdruck. Die Katalysatorwirksamkeit wurde bei steigender Temperatur festgestellt. Der Reaktor bestand aus einem 1,25 cm geraden Rohr aus rostfreiem Stahl, das mittels eines geschmolzenen Salzba- ·»? des (unter Verwendung von HITEC® Wärmeübertragungsalz der Firma DuPont) von etwa 30 cm Tiefe erhitzt wurde. Ein 3,2 mm Wärmeelementarm erstreckte sich über die gesamte Länge zwischen dem Zentrum des Reaktorrohrs und dem Katalysatorbett. Man erhielt das Katalysatortemperaturprofil, indem man das Wärmeelement durch den Arm gleiten ließ. Es wurden 26 ml Katalysator in das Rohr eingeführt, so daß sich das obere Ende des Katalysalorbettes 10 cm unterhalb der Oberfläche des Wärmeübertragungssalzes befand. Das Katalysa- 5n torbctt war 12,5-13,75 cm lang, so daß es ein Verhältnis von Tiefe zu Querschnitt von > 10 hatte. Die Zone oberhalb des Katalysatorbettes wurde mit Glasperlen gefüllt, um als Vorerhitzer zu dienen. Der gasförmige Ausfluß aus dem Reaktor wurde durch einen Kühler und eine Faile bei 0° C geleitet. Die so erhaltenen gasförmigen und flüssigen Produkte wurden wie unten beschrieben ausgewertet.The catalysts were tested in a tubular reactor under the following conditions: Composition of the ethane feed: 9.0 vol .-% C 2 H 4 , 6.0 vol .-% O 2 and 85 vol .-% 56 N 2 ; Space velocity 340 for 1 ; 0.98 bar total reaction pressure. The catalyst efficiency was observed with increasing temperature. The reactor consisted of a 1.25 cm straight tube made of stainless steel, which was opened by means of a molten salt bath · »? des (using HITEC® heat transfer salt from DuPont) was heated from a depth of about 30 cm. A 3.2 mm thermal element arm extended the full length between the center of the reactor tube and the catalyst bed. The catalyst temperature profile was obtained by sliding the heating element through the arm. 26 ml of catalyst was introduced into the tube so that the top of the catalyst bed was 10 cm below the surface of the heat transfer salt. The catalytic converters 5n torbctt was 12.5 to 13.75 cm long, so that it had a ratio of depth to cross-section of> 10th The zone above the catalyst bed was filled with glass beads to serve as a preheater. The gaseous effluent from the reactor was passed through a condenser and a trap at 0 ° C. The gaseous and liquid products thus obtained were evaluated as described below.
Katalysatortestverfahren CCatalyst Test Procedure C
In dieser Hochdruckuntersuchung wurde als Reaktor ein am Boden gerührter »Magnedrive« Autoklav mit einem zentral angebrachten Katalysatorkorb und einer Nebenproduktausflußleitung verwendet. Ein magnetisch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit betriebenes Gebläse zirkulierte die Reaktionsmischung kontinuierlich w über das Katalysatorbett. Ein derartiger Reaktor ist in Fig. 1 der Studie »Reactor für Vapor-Phase Catalytic Studies«, erschienen als Neudruck 42E beim Symposium on Advances in High-Pressure Technology - Part II, Sixty-fourth National Meeting of the American Institute of Chemical EngineciS (AIChE), dargestellt.In this high-pressure study, a "Magnedrive" autoclave stirred at the bottom with a centrally mounted catalyst basket and a by-product outflow line was used as the reactor. A fan operated magnetically at different speeds circulated the reaction mixture continuously w over the catalyst bed. Such a reactor is shown in Fig. 1 of the study "Reactor for Vapor-Phase Catalytic Studies", published as reprint 42E at the Symposium on Advances in High-Pressure Technology - Part II, Sixty-fourth National Meeting of the American Institute of Chemical EngineciS ( AIChE), shown.
Der Rückmischautoklav hatte einen Katalysatorbehäiter aus rostfreiem Stahl oberhalb der Flüge! des Gebläses; dieses bläst somit das Gas aufwärts und einwärts in Konvektionsart durch das Katalysatorbett. Zwei Wärmeelemente messen die Temperaturen des ein- und austretenden Gases. Der Sauerstoff wurde durch ein Rotameter bei etwa 11,2 bar durch eine 0,63 cm lange Leitung in den Reaktor eingeführt. Die gasförmigen Ethan-CC^ Mischungen wurden durch ein Rotometer eingefühn und dann vor Einführung in den Reaktor mit der Sauer-The backmix autoclave had a stainless steel catalyst container above the flights! of the fan; this thus blows the gas upwards and inwards in a convection fashion through the catalyst bed. Two heat elements measure the temperatures of the incoming and outgoing gas. The oxygen was through a rotameter Introduced into the reactor at about 11.2 bar through a 0.63 cm line. The gaseous ethane CC ^ Mixtures were introduced through a rotometer and then before introduction into the reactor with the acid
stoffbesclhlckung vereinigt. Die Flüssigkelten wurden direkt durch dieselbe Beschickungsleitung wie die Gase In den Reaktor gepumpt, der FlUsslgkeltselnlaß fand jedoch nach dem Mischen der Gase statt. Die Ausflußgasc wurden durch einen Ausgang an der Reaktorseite entfernt. Kondensierbare flüssige Produkte wurden durch eine Reihe von Kältefallen In zwei Bädern entfernt. Das erste Bad enthielt nasses Eis von 0° C und hatte zwei darin > eingetauchte Kältefallen. Das zweite Bad aus Trockeneis und Aceton von -78° C enthielt zwei Kältefallcn. Die nlcht-kondenslerbaren Komponenten des Austrittsstromes wurden bei atmosphärischem Druck durch ein Trokkengas-Testmeter zur Bestimmung Ihres Gesamtvolumens geführt. Ein Ventil mit 8 Ausgängen erlaubte die direkte Probeentnahme sowohl der Produkt- als auch Beschickungsgase durch Leitungen, die direkt an die Reaktorbiischlckungs- und -produktströme angeschlossen waren. Es wurde keine äußerliche Rückführungfabric covering united. The liquids were fed directly through the same feed line as the gases In The reactor was pumped, but the liquid flow occurred after the gases had been mixed. The outflow gas were removed through an exit on the reactor side. Condensable liquid products were produced by a Row Of Cold Traps Located In Two Baths. The first bath contained wet ice at 0 ° C and had two in it > submerged cold traps. The second bath of dry ice and acetone at -78 ° C contained two cold cases. the Non-condensable components of the exit stream were measured at atmospheric pressure by a dry gas test meter to determine your total volume. A valve with 8 outlets allowed that direct sampling of both product and feed gases through lines that connect directly to the Reactor feed and product streams were connected. There was no external regression
in verwendet.used in.
Das Miissenvolumen der gewogenen Katalysatorprobe wurde bestimmt (etwa 150 ml), und die Probe wurde In den Katalysatorkorb gegeben. Die In jedem Fall eingeführte Katalysatormenge betrug etwa 131,1 g. Oberhalb und unterhalb des Katalysatorbettes wurden Siebe aus rostfreiem Stahl angebracht, um das Verwirbeln und Zirkulieren der feinen Katalysatorteilchen auf einem Minimum zu halten. Nach Einführung des Katalysatorkorbes in den Reaktor wurde dieser verschlossen und die Verfahrensleitungen wurden bei Umgebungstemperaturen auf einen Druck etwa 8-15 bar über dem zu erwartenden maximalen Arbeltsdruck getestet. Zu diesem Test wurde Stickstoff verwendet.The missing volume of the weighed catalyst sample was determined (about 150 ml) and the sample became In given the catalyst basket. The amount of catalyst introduced in each case was about 131.1 g. Above and stainless steel screens were placed underneath the catalyst bed to facilitate fluidization and Keep circulation of the fine catalyst particles to a minimum. After the introduction of the catalyst basket in the reactor this was sealed and the process lines were at ambient temperatures tested to a pressure about 8-15 bar above the expected maximum working pressure. About this test nitrogen was used.
Nachdem sich der Reaktor leckfrei gezeigt hatte, wurde reiner Ni durch den Reaktor geleilet und die Temperatur aul 275-325" C erhöht. Die Zusammensetzung der Gasbeschickung wurde In den folgenden BereichenAfter the reactor was shown to be leak-free, pure Ni was leaked through the reactor and the temperature increased to 275-325 "C. The composition of the gas feed was in the following ranges
2i> variiert: 76-97 Vo\.-% C2H6, 3-6 Vol.-*, Oj, 0-10 Vol.-% HjO und 0-10 Vol.-96 CO,. Nach Erreichen der gewünschten Temperatur wurden die Sauerstoff- und Ethan-CO,-Mlschungen eingestellt, um das gewünschte Gleichgewichts-Verhältnis bei der gewünschten Gesamtflleßgeschwindlgkelt zu ergeben. Die Konzentrationen der Komponenten Im Ausflußgas wurden durch die unten beschriebenen gaschromatographlschen Analysen bestimmt. Man hielt den Reaktor zwecks Erreichen von Gleichgewichts-Bedingungen etwa 0,5-1 Stunde auf der 2i> varies: 76-97 % by volume of C 2 H 6 , 3-6% by volume, Oj, 0-10% by volume of HjO and 0-10% by volume of 96 CO ,. After the desired temperature had been reached, the oxygen and ethane-CO, mixtures were adjusted to give the desired equilibrium ratio at the desired total flow rate. The concentrations of the components in the effluent gas were determined by the gas chromatographic analyzes described below. The reactor was held for about 0.5-1 hour to reach equilibrium conditions
2< gewünschten Temperatur. Dann wurden die Fallen der flüssigen Produkte entleert, ein Trockengastestmeter wurde abgelesen und die Zelt des Versuchsbeginns wurde notiert. Im Versuchsverlauf wurden Proben des Ausflußgases auf C2H4, CjH4, O2CO, CO2 und andere flüchtige Kohlenwasserstoffe analysiert. Am Versuchsende wurdle das nussige Produkt gesammelt und das Volumen des Ausnußgases notiert. Die nüssigen Produkte wurden durch Massenspektroskopie analysiert.2 <desired temperature. The liquid product traps were then emptied, a dry gas test meter was read, and the beginning of the experiment was noted. In the course of the experiment, samples of the effluent gas were analyzed for C 2 H 4 , CjH 4 , O 2 CO, CO 2 and other volatile hydrocarbons. At the end of the experiment, the nutty product was collected and the volume of the seed gas noted. The nut products were analyzed by mass spectroscopy.
."ι Die Reaktoreln- und -ausgangsgase aus allen unter Testverfahren B und C durchgeführten Tests wurden auf O2, N2 und CO auf einer 25 cm χ 3,2 mm Kolonne aus 0,5 nm Molekularsieben (1,17/0,54 mm) bei 950C und auf (Oj, N2, CO zusammen) CO2, Ethylen, Ethan und H2O auf einer 35 cm χ 3,2 mm Kolonne aus »Poropak® Q« (0,175/0,147 mm) bei 95° C analysiert. Das flüssige Produkt (wenn in ausreichender Menge erhalten) vyurde auf H2O, Acetaldehyd, Essigsäure und andere Komponenten durch Massenspektroskopie analy-. "ι The reactor and outlet gases from all tests carried out under test methods B and C were tested for O 2 , N 2 and CO on a 25 cm χ 3.2 mm column of 0.5 nm molecular sieves (1.17 / 0, 54 mm) at 95 0 C and on (Oj, N 2 , CO together) CO 2 , ethylene, ethane and H 2 O on a 35 cm χ 3.2 mm column made of »Poropak® Q« (0.175 / 0.147 mm) analyzed at 95 ° C. The liquid product (if obtained in sufficient quantity) was analyzed for H 2 O, acetaldehyde, acetic acid and other components by mass spectroscopy.
1S siert. »Pompak Q«® ist ein fein zerteiltes, kugelförmiges, mit Dlvlnylbenzol vemetztes Polystyrolharz. 1S sated. »Pompak Q« ® is a finely divided, spherical polystyrene resin crosslinked with vinylbenzene.
In allen Fällen basierten die prozentuelle Umwandlung und prozentuale Selektivität auf der folgenden Stöchiometrie:In all cases the percent conversion and percent selectivity were based on the following Stoichiometry:
C2H6 + Ά O2 > C2H4 + H2OC 2 H 6 + Ά O 2 > C 2 H 4 + H 2 O
*· C2H6 + % O2 » 2CO2 + 3H2O* · C 2 H 6 +% O 2 >> 2CO 2 + 3H 2 O
ohne Verwendung individueller Ansprechfaktoren für die elulerten Peakgeblete des Chromatogramms.
Die Reaktionsbedingungen der drei Testverfahren waren wie folgt:without using individual response factors for the eluted peak values of the chromatogram.
The reaction conditions of the three test methods were as follows:
testverfahrencatalyst
test procedure
barPressure;
bar
0CTemperature;
0 C
seeContact time;
lake
h-'Space velocity .;
H-'
15,6/8,6 bar10.0 / 5.15 bar
15.6 / 8.6 bar
Beispiel 1 und 2Example 1 and 2
Der im folgenden hergestellte Katalysator 1 wurde im Katalysatortestverfahren A ausgewertet. Das Testergebnis findet sich in Tabelle 1. Der Katalysator von Beispiel 2 wurde im Testverfahren B ausgewertet, dessen Ergebnisse ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt sind.Catalyst 1 prepared below was evaluated in Catalyst Test Method A. The test result is found in Table 1. The catalyst of Example 2 was evaluated in Test Method B, its Results are also shown in Table 1.
Die Katalysatoren von Beispiel 1 und 2 wurden zuerst getestet, um die niedrigste Temperatur festzustellen, bei welcher sich zuerst eine kaialytische Wirksamkeit zeigte; diese ist als Temperatur der AnfangsaktIvltat (T,,) bezeichnet. Dann wurde die Selektivität des Katalysators zur Oxydehydrierung von Ethan zu Ethylen bei dieser T„ bestimmt. Anschließend wurden beide Katalysatoren bei höheren Temperaturen ausgewertet, um die niedrigste Temperatur oberhalb Ta zu bestimmen, bei welcher eine 10*lge Umwandlung von Ethan In Ethylen erreicht werden konnte; diese Temperatur Ist in Tabelle 1 als T,o bezeichnet. Auch die Selektivität des Katalysators bezüglich der Oxydehydrierung von Ethan zu Ethylen bei T!0 wurde bestimmt und ist in Tabelle I aufgeführt.The catalysts of Examples 1 and 2 were tested first to determine the lowest temperature at which caialytic activity was first demonstrated; this is referred to as the temperature of the initial activity (T ,,). The selectivity of the catalyst for the oxydehydrogenation of ethane to ethylene was then determined at this temperature. Both catalysts were then evaluated at higher temperatures in order to determine the lowest temperature above T a at which a 10% conversion of ethane into ethylene could be achieved; this temperature is designated in Table 1 as T, o . The selectivity of the catalyst with respect to the oxydehydrogenation of ethane to ethylene at T ! 0 was also determined and is shown in Table I.
Beispiel I
MOi6V4Nb2 oder Mo, V025Nb0135 Example I.
MOi 6 V 4 Nb 2 or Mo, V 025 Nb 0135
82 g Ammoniummetavanadat (0,7 g-Atome V) und 494 g Ammoniumparamolybdat (2,8 g-Atome Mo) wurden in 2 I Wasser unter Rühren bei 60-80° C in einem Ve/dampfungsgefäß aus rostfreiem Stahl gelöst.82 g ammonium metavanadate (0.7 g atoms V) and 494 g ammonium paramolybdate (2.8 g atoms Mo) were dissolved in 2 l of water with stirring at 60-80 ° C. in a stainless steel evaporation vessel.
Zur erhaltenen Lösung wurden 550 g Nloboxalatsol (0,35 g-Atome Nb) und 28 g Ammmoniumnltrat, in 100 ml Wasser ge'.ÖM, zugefügt.550 g of nloboxalate sol (0.35 g atoms of Nb) and 28 g of ammonium filtrate in 100% were added to the solution obtained ml of water ge'.ÖM added.
Die erhaltene Mischung wurde unter Rühren erhitzt, dann wurden 1040 g (1000 ml) Kieselsäure-Tonerde (Norton SA 5218) Kügelchen zugefügt. Anschließend wurde durch Eindampfen unter Rühren auf einem \u Wasserdampfbad und weiter 16 Stunden bei 120° C getrocknet.The resulting mixture was heated with stirring, then 1040 g (1000 ml) silica-alumina (Norton SA 5218) beads were added. Then, by evaporation under stirring on a \ u steam bath and further for 16 hours at 120 ° C.
Das getrocknete Material wurde auf ein Tablett aus rostfreiem Stahldraht mit einer lichten Maschenweile von 1,651 mm übergeführt und in einem Muffelofen 5 Stunden bei 400° C In einer umgebenden Luftatmosphäre calclnlert. Die auf dem Träger abgeschiedene Katalysatormenge, berechnet aus der Gewichtserhöhung des Katalysators, betrug 27,7%. κThe dried material was placed on a stainless steel wire tray with an open mesh width of 1.651 mm transferred and placed in a muffle furnace for 5 hours at 400 ° C in a surrounding air atmosphere calclnlert. The amount of catalyst deposited on the support, calculated from the increase in weight of the catalyst, was 27.7%. κ
Das Nloboxalatsol entsprach einem Äquivalent von 95,3 g/l Nb2O5.The nloboxalate sol corresponded to an equivalent of 95.3 g / l Nb 2 O 5 .
Beispiel 2
MonV4NbjCui OdBrMo1V025Nb0J25Cu00625 Example 2
MonV 4 NbjCui OdBrMo 1 V 025 Nb 0 J 25 Cu 00625
42 g Ammoniummetavanadat (0,36 g-Atome V) und 254 g Ammoniumparamolybdat (,144 g-Atome Mo) wurden in 1,2 1 Wasser unter Rühren bei 60-80° C in einer rostfreien Stahlverdampfungsschale gelöst. Zur erhaltenen Lösung wurden 158 g Nloboxalat (0,18 g-Atome Nb) und 22 g Cu(II)nitrat (0,09-g-Atome Cu), in 60 ml Wasser gelöst, zugefügt.42 g ammonium metavanadate (0.36 g atoms V) and 254 g ammonium paramolybdate (, 144 g atoms Mo) were dissolved in 1.2 l of water with stirring at 60-80 ° C. in a stainless steel evaporation dish. To the received The solution was 158 g of nloboxalate (0.18 g atoms of Nb) and 22 g of Cu (II) nitrate (0.09 g atoms of Cu) in 60 ml Dissolved water, added.
Die erhaltene Mischung wurde unter Rühren erhitzt, und es wurden 1040 g (1000 ml) Kieselsäure-Tonerde (Norton SA 5218) Kügelchen (6,3 mm) zugefügt. Dann wurde durch Eindampfen unter Rühren auf einem Wasserdampfbad und weiter 16 Stunden bei 120° C getrocknet.The resulting mixture was heated with stirring, and there was 1040 g (1000 ml) of silica-alumina (Norton SA 5218) beads (6.3 mm) added. Then, by evaporation with stirring on a Steam bath and dried for a further 16 hours at 120 ° C.
Das getrocknete Material wurde auf ein in Beispiel 1 beschriebenes Tablett übergeführt und in einem Muffelofen 5 Stunden bei 400° C In einer umgebenden Luftatmosphäre calclnlert. Die auf dem Träger abgeschiedene Katalysatormenge betrug, berechnet aus der Gewichtserhöhung des Katalysators, 15,9%.The dried material was transferred to a tray described in Example 1 and placed in a muffle furnace Calclnlert for 5 hours at 400 ° C in a surrounding air atmosphere. The deposited on the carrier The amount of the catalyst, calculated from the increase in the weight of the catalyst, was 15.9%.
Ergebnisse der Katalysatortests - Verfahren A (oder B*)Catalyst Test Results - Procedure A (or B *)
Beispiel Katalysator- Temperatur der Selektivität Temperatur für !0% SelektivitätExample catalyst temperature of selectivity Temperature for! 0% selectivity
Nr. zusammensetzung Anfangsaktivita't für C2H4 Umwandlung von C2H6 in C2H4 No. Composition Initial activity for C 2 H 4 Conversion of C 2 H 6 into C 2 H 4
°C (To) % bei T0 0C (Ti0) % bei T,o ° C (To)% at T 0 0 C (Ti 0 )% at T, o
100
78100
78
Die Katalysatoren 3 bis 10 wurden nach den folgenden Verfahren hergestellt und im Katalysatortestverfahren B ausgewertet. Die Zusammensetzung jedes Katalysators ist am Anfang des entsprechenden Beispiels angegeben, die Testergebnisse finden sich in Tabelle 2.Catalysts 3 through 10 were made by the following procedures and the catalyst test procedure B evaluated. The composition of each catalyst is at the beginning of the corresponding example indicated, the test results can be found in Table 2.
Jeder Katalysator 3 bis 10 wurde bei ein oder zwei unterschiedlichen »hot-spot«-Temperaturen zwischen 300 und 400° C zur Bestimmung der prozentualen Umwandlung und Wirksamkeit hinsichtlich der Oxydehydrierung so von Ethan zu Ethylen ausgewertet.Each catalyst 3 to 10 was hot-spot at one or two different "" -temperatures between 300 and 400 ° C to determine the percent conversion and efficacy with respect to the oxydehydrogenation of ethane to ethylene so evaluated.
Beispiel 3
Mo16V2Nb2 oder Mo1V0,125Nb0125 55Example 3
Mo 16 V 2 Nb 2 or Mo 1 V 0 , 1 25 Nb 0125 55
16 g Ammoniummetavanadat (0,136 g-Atome V) und 192,4 g Ammoniumparamolybdat (1,09 g-Atome Mo) wurden in 0,8 I Wasser unter Rühren bei 85-95° C in einer mit Wasserdampfmantel versehenen Verdampfungsschale aus rostfreiem Stahl gelöst.16 g ammonium metavanadate (0.136 g atoms V) and 192.4 g ammonium paramolybdate (1.09 g atoms Mo) were in 0.8 l of water with stirring at 85-95 ° C in an evaporation dish provided with a steam jacket solved from stainless steel.
Zur erhaltenen Lösung wurden 124 g NioboxalatlOsung (14,6% Nb2O5) in 100 ml Wasser (0,136 g-Atome Nb) zugefügt.124 g of niobium oxalate solution (14.6% Nb 2 O 5 ) in 100 ml of water (0.136 g atoms of Nb) were added to the solution obtained.
Die erhaltene Mischung wurde unter Rühren erhitzt und durch Verdampfen unter Rühren getrocknet. Die weitere Trocknung erfolgte bei Zimmertemperatur unter Gesamtvakuum für 3 Tage.The obtained mixture was heated with stirring and dried by evaporation with stirring. the further drying took place at room temperature under total vacuum for 3 days.
Das getrocknete Material wurde auf 2,36x4,7 mm zerkleir-ert und auf ein in Beispiel 1 beschriebenes Tablett übergeführt und in einem Muffelofen 4 Stunden bei 400° C in einer umgebenden Luftatmosphäre calciniert. Dem reinen Katalysator wurde kein Träger zugefügt.The dried material was comminuted to a size of 2.36 × 4.7 mm and placed on a tray described in Example 1 transferred and calcined in a muffle furnace for 4 hours at 400 ° C in a surrounding air atmosphere. No support was added to the neat catalyst.
Beispiel 4
Mo16V4Nb2 oder Mo1V025Nb0-125 Example 4
Mo 16 V 4 Nb 2 or Mo 1 V 025 Nb 0-125
<■ 40,9 g Ammonlummetavanadat (0,350 g-Atome V) wurden In 1,0 I Wasser unter Rühren bei 85-95° C in einer mit Wasserdampfmantel versehenen Verdampfuntsschale aus rostfreiem Stahl gelöst. <■ 40.9 g Ammonlummetavanadat (0.350 g-atoms V) Into 1.0 L of water with stirring at 85-95 ° C in a steam jacket provided with water Verdampfuntsschale released from stainless steel.
Zur erhaltenen Lösung wurden 159,2 g Nloboxalatlösung (14,6% Nb2O5), mit 100 ml Wasser verdünnt (0,175 g-Atome Nb), und 247 g Ammonlumparamolybdat (1,399 g-Atome Mo), In 800 ml Wasser gelöst, züge fügt.To the solution obtained, 159.2 g of nloboxalate solution (14.6% Nb 2 O 5 ), diluted with 100 ml of water (0.175 g atoms of Nb), and 247 g of ammonium paramolybdate (1.399 g atoms of Mo), dissolved in 800 ml of water , trains adds.
in Die erhaltene Mischung wurde erhitzt und durch Verdampfen unter Rühren getrocknet. Die weitere Trocknung erfolgte 16 Stunden bei 12O0C.The resulting mixture was heated and dried by evaporation with stirring. Further drying was carried out for 16 hours at 12O 0 C.
Das getrocknete Material wurde auf 2,36x4,7 mm zerkleinert und auf ein In Beispiel I beschriebenes Tablett übergeführt und In einem Muffelofen 4 Stunden bei 4000C In einer umgebenden Luftatmosphäre calclnlert. Dem reinen Katalysator wurde kein Träger zugefügt.The dried material was crushed to 2,36x4,7 mm and transferred to a tray and described In Example I calclnlert in a muffle furnace for 4 hours at 400 0 C in an ambient air atmosphere. No support was added to the neat catalyst.
Beispiel 5
Mo16V46Nbn,; oder MOiV0388Nb00375 Example 5
Mo 16 V 46 Nb n,; or MOiV 0388 Nb 00375
λι 81,8 g Ammoniummetavanadat (0,7 g-Atome V) und 494 g Ammonlumparamolybdat (2,8 g-Atome Mo) wurden in 1,5 I Wasser unter Rühren bei 85-95° C In einer mit Wasserdampfmantel versehenen Verdampfungsschale aus rostfreiem Stahl gelöst.81.8 g ammonium metavanadate (0.7 g atoms V) and 494 g ammonium paramolybdate (2.8 g atoms Mo) were in 1.5 l of water with stirring at 85-95 ° C. In an evaporation dish provided with a steam jacket solved from stainless steel.
Zur erhaltenen Lösung wurden 318,4 g Nloboxalatlösung (14,6% Nb2O5) In 200 ml Wasser (0,35 g-Atome Nb) zugefügt. Die erhaltene Aufschlämmung wurde filtriert und das Flltrat 3 Tage bei Zimmertemperatur stehen318.4 g of nloboxalate solution (14.6% Nb 2 O 5 ) in 200 ml of water (0.35 g atoms of Nb) were added to the solution obtained. The resulting slurry was filtered and the filtrate was left at room temperature for 3 days
-'> gelassen. Es bildeten sich weitere Kristalle, die abfiltriert wurden Das endgültige Flltrat wurde unter Rühren In einem rostfreien Stahlverdampfer zur Trockene eingedampft. Die weitere Trocknung erfolgte 16 Stunden bei 120° C.- '> relaxed. More crystals formed and were filtered off. The final filtrate was added to In with stirring evaporated to dryness on a stainless steel evaporator. Further drying took place for 16 hours 120 ° C.
Das getrocknete Material wurde auf 2,36 χ 4,7 mm zerkleinert und auf ein In Beispiel 1 beschriebenes Tablett übergeführt und In einem Muffelofen 4 Stunden bei 400° C In einer umgebenden Luftatmosphäre calclnlert.The dried material was comminuted to 2.36 × 4.7 mm and placed on a tray described in Example 1 transferred and calclnlert in a muffle furnace for 4 hours at 400 ° C in a surrounding air atmosphere.
in Dem reinen Katalysator wurde kein Träger zugefügt. Die Analyse zeigte die oben genannte Zusammensetzung.No support was added to the neat catalyst. The analysis showed the above composition.
Beispiel 6
Mo16V8Nb2 oder Mo1V0J75Nb0-125 Example 6
Mo 16 V 8 Nb 2 or Mo 1 V 0 J 75 Nb 0-125
61,4 g Ammonlummetavanadat (0,525 g-Atome V) wurden In 1,0 I Wasser unter Rühren bei 85-95° C In einer mit Wasscrdampfrnantci versehenen Verdampfungsschale aus rostfreiem Stahl gelöst.61.4 g of ammonium metavanadate (0.525 g atoms V) were In 1.0 l of water with stirring at 85-95 ° C In a stainless steel evaporation dish provided with Wasscrdampfrnantci.
Zur erhaltenen Lösung wurden 275 g Nloboxalatlösung (8,45% Nb2O5) (0,175 g-Atome Nb) und 2*7 g Ammoniumparamolybdat (1,399 g-Atome Mo), In 800 ml Wasser gelöst, zugefügt.275 g of nloboxalate solution (8.45% Nb 2 O 5 ) (0.175 g atoms of Nb) and 2 × 7 g of ammonium paramolybdate (1.399 g atoms of Mo), dissolved in 800 ml of water, were added to the solution obtained.
Die erhaltene Mischung wurde erhitzt < unter Rühren durch Verdampfen getrocknet. Die weitere Trocknung erfolgte 16 Stunden bei 120° C.The mixture obtained was heated <dried by evaporation with stirring. The further drying took place for 16 hours at 120 ° C.
Das getrocknete Material wurde auf 2,36 χ 4,7 mm zerkleinert und auf ein In Beispiel 1 beschriebenes Tablett übergeführt und In einem Muffelofen 4 Stunden bei 400° C In einer umgebenden Luftatmosphäre caidnlert. Dem reinen Katalysator wurde kein Träger zugefügt.The dried material was comminuted to 2.36 × 4.7 mm and placed on a tray described in Example 1 transferred and caidnlert in a muffle furnace for 4 hours at 400 ° C in a surrounding air atmosphere. No support was added to the neat catalyst.
Beispiel 7
MOi6V8Nb05 oder MOiV05Nb003IExample 7
MOi 6 V 8 Nb 05 or MOiV 05 Nb 003 I.
5n 16 g Ammoniummetavanadat (0,136 g-Aiome V) und 48,1 g Ammoniumparamolybdat (0,272 g-Atome Mo) wurden in 0,5 I Wasser unter Rühren bei 85-95° C in einer mit Wasserdampfmantel versehenen Verdampfungsschale aus rostfreiem Stahl gelöst.5n 16 g ammonium metavanadate (0.136 g-atoms V) and 48.1 g ammonium paramolybdate (0.272 g-atoms Mo) were in 0.5 l of water with stirring at 85-95 ° C. in an evaporation dish provided with a steam jacket solved from stainless steel.
Zur erhaltenen Lösung wurden 7,75 g Nloboxalatlösung (14,6% Nb2O5) (0,0085 g-Atome Nb) zugefügt. Die erhaltene Mischung wurde unter Rühren erhitzt, und es wurden 140 g Kieselsäure-Tonerde (Norton Nr. 5218 von 2,36 χ 4,7 mm, unregelmäßige Form) zugefügt. Dann wurde durch Verdampfen unter Rühren und weiter 16 Stunden bei 120° C getrocknet.7.75 g of nloboxalate solution (14.6% Nb 2 O 5 ) (0.0085 g atoms of Nb) were added to the solution obtained. The resulting mixture was heated with stirring, and 140 g of silica-alumina (Norton No. 5218 of 2.36 × 4.7 mm, irregular shape) were added. Then it was dried by evaporation with stirring and further 16 hours at 120 ° C.
Das getrocknete Material wurde auf ein in Beispiel 1 beschriebenes Tablett übergeführt und in einem Muffelofen 4 Stunden bei 400° C in einer umgeberden Luftatmosphäre calcinlert. Die auf dem Träger abgeschiedene Katalysatormenge betrug, berechnet aus der Gewichtserhöhung des Katalysators, 23,2%.The dried material was transferred to a tray described in Example 1 and placed in a muffle furnace Calcined for 4 hours at 400 ° C in a surrounding air atmosphere. The deposited on the carrier The amount of the catalyst, calculated from the increase in the weight of the catalyst, was 23.2%.
Beispiel 8
MOi6V8Nb2 oder Mo1V05Nb0 i2S Example 8
MOi 6 V 8 Nb 2 or Mo 1 V 05 Nb 0 i2S
15.1J ρ Amnuiniunimetavanadat iü,i36 g-Atome V) und 48,1 g Ammoniumparamolybdat (0,272 g-Atome Mo) wurden in 0,5 I Wasser unter Rühren bei 85-95° C in einem mit Wasserdampfmantel versehenen Verdamplungsgemäß aus rostfreiem Stahl gelöst.15. 1 J ρ Amnuiniunimetavanadat iü, i36 g-atoms V) and 48.1 g ammonium paramolybdate (0.272 g-atoms Mo) were in 0.5 l of water with stirring at 85-95 ° C in a steam-jacketed evaporation according to stainless Steel loosened.
Zur erhaltenen Lösung wurden 31,0 g Nloboxalat/isung (14,6% Nb2O5) (0,034 g-Atome Nb) zugefügt.31.0 g of nloboxalate solution (14.6% Nb 2 O 5 ) (0.034 g atoms of Nb) were added to the solution obtained.
Die erhaltene Mischung wurde unter Rühren erhitzt, und es wurden 145 g Kieselsäure-Tonerde (Norton Nr. 5218 von 2,36 χ 4,7 mm, unregelmäßige Form) zugefügt. Dann wurde durch Verdampfen unter Rahren und weiter 16 Stunden bei 120" C getrocknet.The resulting mixture was heated with stirring, and 145 g of silica-alumina (Norton No. 5218 of 2.36 χ 4.7 mm, irregular shape) was added. Then, by evaporation with stirring and dried for a further 16 hours at 120.degree.
Das getrocknete Material wurde auf ein in Beispiel 1 beschriebenes Tablett übergeführt und in einem Muffelofen 4 Stunden bei 400° C in einer umgebenden LuftatmosphSre calciniert Die auf dem Träger abgeschiedene Katalysatormenge betrug, berechnet aus der Gewichtserhöhung des Katalysators, 19.71VThe dried material was transferred to a method described in Example 1 tray and calcined in a muffle furnace for 4 hours at 400 ° C in a surrounding LuftatmosphSre was deposited on the support The amount of catalyst, calculated from the weight increase of the catalyst, 19.7 1 V
Beispiel 9 Mo16V12^Nb10., oder Mo1V0J06Nb063 Example 9 Mo 16 V 12 ^ Nb 10. , Or Mo 1 V 0 J 06 Nb 063
22,5 g Ammoniummetavanadat (0,192 g-Atome V) und 42,1 g Ammoniumparamolybdat (0,238 g-Atome Mo) wurden in 0,5 1 Wasser unter Rühren bei 85-95° C in einer mit Wasserdampfmantel versehenen Verdampfungsschale aus rostfreiem Stahl gelöst.22.5 g ammonium metavanadate (0.192 g atoms V) and 42.1 g ammonium paramolybdate (0.238 g atoms Mo) were in 0.5 l of water with stirring at 85-95 ° C. in an evaporation dish provided with a steam jacket solved from stainless steel.
Zur erhaltenen Lösung wurden 137,7 g Nioboxalatlösung (14,6% Nb2O5) (0,151 g-Atome Nb) und 12,6 g Ammoniumnitrat (NH1NOj) (0,157 Mo!) zugefügt.137.7 g of niobium oxalate solution (14.6% Nb 2 O 5 ) (0.151 g atoms of Nb) and 12.6 g of ammonium nitrate (NH 1 NOj) (0.157 Mo!) Were added to the solution obtained.
Die erhaltene Mischung wurde unter Rühren erhitzt, und es wurden 160 g Kieselsäure-Tonerde (Norton Nr. 5218 von 2,36 χ 4,7 mm, unregelmäßige Form) zugefügt. Dann wurde durch Verdampfen unter Rühren und weiter 16 Stunden bei 120° C getrocknet.The resulting mixture was heated with stirring, and 160 g of silica-alumina (Norton No. 5218 of 2.36 χ 4.7 mm, irregular shape) was added. Then, by evaporation with stirring and further dried for 16 hours at 120.degree.
Das gcinicknete Material wurde auf ein in Beispiel 1 beschriebenes Tablett übergeführt und in einem Muffelofen 4 Stunden bei 400° C in einer umgebenden Luftatmosphäre calciniert. Die auf dem Träger abgeschiedene Katalysatormenge betrug, berechnet aus der Gewichtserhöhung des Katalysators, 20,3%.The finished material was transferred to a tray described in Example 1 and placed in a muffle furnace Calcined for 4 hours at 400 ° C. in a surrounding air atmosphere. The deposited on the carrier The amount of the catalyst, calculated from the increase in the weight of the catalyst, was 20.3%.
Beispiel 10 Mo16V21-3Nb3-7 oderExample 10 Mo 16 V 21-3 Nb 3-7 or
42,4 g Ammoniummetavanadat (0,362 g-Atome V) und 48,1 g Ammoniumparamolybdat (0,272 g-Atome Mo) wurden In 0,5 1 Wasser unter Rühren bei 85-95° C in einer mit Wasserdampfmantel versehenen Verdampfungsschale aus rostfreiem Stahl gelöst.42.4 g ammonium metavanadate (0.362 g atoms V) and 48.1 g ammonium paramolybdate (0.272 g atoms Mo) were in 0.5 l of water with stirring at 85-95 ° C. in an evaporation dish provided with a steam jacket solved from stainless steel.
Zur erhaltenen Lösung wurden 57,4 g Nioboxalatlösung (14,6% NbjO5) (0,063 g-Atome Nb) und 5,0 g Ammoniumnitrat (NH4NO3) (0,062 Mol), in 30 ml Wasser gelöst, zugefügt.57.4 g of niobium oxalate solution (14.6% NbjO 5 ) (0.063 g atoms of Nb) and 5.0 g of ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) (0.062 mol), dissolved in 30 ml of water, were added to the solution obtained.
Die erhaltene Mischung wurde unter Rühren erhitzt, und es wurden 160 g Kieselsäure-Tonerde (Norton Nr. 5218 von 2,36 χ 4,7 mm, unregelmäßige Form) zugefügt. Dann wurde durch Verdampfen unter Rühren und weiter !6 Stunden bei 120° C getrocknet.The resulting mixture was heated with stirring, and 160 g of silica-alumina (Norton No. 5218 of 2.36 χ 4.7 mm, irregular shape) was added. Then, by evaporation with stirring and further! dried for 6 hours at 120 ° C.
Das getrocknete Material wurde auf ein in Beispiel 1 beschriebenes Tablett übergeführt und in einem Muffelofen 4 Stunden bei 400° C in einer umgebenden Luftatmosphäre calciniert. Die auf dem Träger abgeschiedene Katalysatormenge betrug, berechnet aus der Gewichtserhöhung des Katalysators, 24,2%.The dried material was transferred to a tray described in Example 1 and placed in a muffle furnace Calcined for 4 hours at 400 ° C. in a surrounding air atmosphere. The deposited on the carrier The amount of the catalyst, calculated from the increase in the weight of the catalyst, was 24.2%.
Testergebnisse der Katalysatoren 3 bis 10 nach Verfahren BTest results of catalysts 3 to 10 according to method B
Nr.example
No.
zusammensetzungcatalyst
composition
im KatalysatorMetal oxides
in the catalytic converter
»hot spot«
0Ccatalyst
»Hot spot«
0 C
umwandlungEthane
conversion
in Ethyleneffectiveness
in ethylene
378300
378
6529
65
5181
51
400322
400
121.4
12th
76100
76
400300
400
5012th
50
6891
68
400300
400
8track
8th
400315
400
202
20th
4683
46
Die Katalysatoren 11 bis 17 wurden nach dem folgenden Verfahren hergestellt und Im Testverfahren B ausgewertet; die Testergebnisse sind In Tabelle 3 aufgeführt.Catalysts 11-17 were prepared and evaluated in Test Procedure B by the following procedure; the test results are shown in Table 3.
Die Katalysatoren von Beispiel Il bis 17 wurden bei zwei »hot-spot« Temperaturen zwischen 300-400° C zurThe catalysts of Example II to 17 were at two "hot-spot" temperatures between 300-400 ° C for
2020th 2525th 3030th 3535 4040
6060
Bestimmung der prozentualen Umwandlung und Wirksamkeit bei jeder dieser Temperaturen bezüglich der Oxydehydrierung von Ethan zu Ethylen ausgewertet.Determine the percent conversion and potency at each of these temperatures with respect to the Evaluated oxydehydrogenation of ethane to ethylene.
Beispiel 11Example 11
Mo16V4Nb2K04 oder Mo1V0J5Nb0-125K0-031 Mo 16 V 4 Nb 2 K 04 or Mo 1 V 0 J 5 Nb 0-125 K 0-031
8,0 g Ammoniummetavanadat (0,068 g-Atome V) und 48,1 g Ammoniumparamolybdat (0,272 g-Atome Mo) wurden in 0,5 I Wasser unter Rühren bei 85-95° C in einer mit Wasserdampfmantel versehenen Verdampfungs-"» schale aus rostfreiem Stahl gelöst.8.0 g ammonium metavanadate (0.068 g atoms V) and 48.1 g ammonium paramolybdate (0.272 g atoms Mo) were in 0.5 l of water with stirring at 85-95 ° C in a steam-jacketed evaporation "» stainless steel bowl detached.
Zur erhaltenen Lösung wurden 0,85 g Kaliumnitrat (KNO3) (0,0084 g-Atome K) und 31 g Nioboxalatlösung (14,6% Nb2O5) (0,034 g-Atome Nb) und 2,8 g Ammoniumnitrat (NH4NO3) (0,035 Mol) zugefügt.0.85 g of potassium nitrate (KNO 3 ) (0.0084 g atoms of K) and 31 g of niobium oxalate solution (14.6% Nb 2 O 5 ) (0.034 g atoms of Nb) and 2.8 g of ammonium nitrate ( NH 4 NO 3 ) (0.035 mol) was added.
Die erhaltene Mischung wurde unter Rühren erhitzt, und es wurden 150 g Kieselsäure-Tonerde (Norton Nr. 5218 von 2,36 χ 4,7 mm, unregelmäßige Form) zugefügt. Dann wurde durch Verdampfen unter Rühren und is weiter 16 Stunden bei 120° C getrocknet.The resulting mixture was heated with stirring, and 150 g of silica-alumina (Norton No. 5218 of 2.36 χ 4.7 mm, irregular shape) was added. Then, by evaporation with stirring and is dried for a further 16 hours at 120 ° C.
Das getrocknete Material wurde auf ein in Beispiel 1 beschriebenes Tablett übergeführt und in eineir Muffelofen 4 Stunden bei 400" C in einer umgebenden Luftatmosphäre calciniert. Die auf dem Träger abgeschiedene Katalysatormenge betrug, berechnet aus der Gewichtserhöhung des Katalysators, 17,9%.The dried material was transferred to a tray described in Example 1 and placed in a muffle furnace Calcined for 4 hours at 400 "C. in a surrounding air atmosphere. The deposited on the support The amount of the catalyst, calculated from the increase in the weight of the catalyst, was 17.9%.
Beispiei 12Example 12
Mo16V8Nb2Ce2 oder Mo, V04Nb0,125Ce0-125 Mo 16 V 8 Nb 2 Ce 2 or Mo, V 04 Nb 0 , 1 25 Ce 0-125
15,9 g Ammoniummetavanadat (0,136 g-Atome V) und 48,1 g Ammoniumparamolybdat (0,272 g-Atome Mo) wurden in 0,5 I Wasser unter Rühren bei 85-95° C in einem mit Wasserdampfmantel versehenen Verdampfungsgefäß aus rostfreiem Stahl gelöst.15.9 g ammonium metavanadate (0.136 g atoms V) and 48.1 g ammonium paramolybdate (0.272 g atoms Mo) were in 0.5 l of water with stirring at 85-95 ° C in an evaporation vessel provided with a steam jacket solved from stainless steel.
Zur erhaltenen Lösung wurden 31 g Nioboxalatlösung (14,6% Nb3O5) in 100 ml Wasser (0,034 g-Atome Nb) und 14 g Cernitrat (41,8« CeO2) (0,034 g-Atome Ce), in 150 ml Wasser gelöst, zugefügt.31 g of niobium oxalate solution (14.6% Nb 3 O 5 ) in 100 ml of water (0.034 g atoms of Nb) and 14 g of cerium nitrate (41.8 «CeO 2 ) (0.034 g atoms of Ce) in 150 ml of water dissolved, added.
Die erhaltene Mischung wurde unter Rühren erhitzt, und es wurden 150 g Kieselsäure-Tonerde (Norton Nr. 3" 5218 von 2,36 χ 4,7 mm, unregelmäßige Form) zugefügt. Dann wurde durch Verdampfen unter Rühren und weiter 16 Stunden bei 120° C getrocknet.The resulting mixture was heated with stirring, and 150 g of silica-alumina (Norton No. 3 "5218 of 2.36 4.7 mm, irregular shape) was added. Then, by evaporation with stirring and further dried for 16 hours at 120.degree.
Das getrocknete Material wurde auf ein in Beispiel 1 beschriebenes Tablett übergeführt und in einem Muffel-Oiän 4 Stunden bei 400" C in einer umgebenden Luftatmosphäre calciniert. Die auf dem Träger abgeschiedene Katalysatormenge betrug, berechnet aus der Gewichtserhöhung des Katalysators, 28%.The dried material was transferred to a tray described in Example 1 and placed in a muffle oven Calcined for 4 hours at 400 "C. in a surrounding air atmosphere. The deposited on the support The amount of the catalyst, calculated from the increase in the weight of the catalyst, was 28%.
Beispiel 13
Mo16VgNb2Co2 oder Mo1V04Nb0-I25Co0-125 Example 13
Mo 16 VgNb 2 Co 2 or Mo 1 V 04 Nb 0- I 25 Co 0-125
*> 15,9 g Ammoniummetavanadat (0,136 g-Atome V) und 48,1 g Ammoniumparamolybdat (0,272 g-Atome Mo) wurden in 0,5 I Wasser unter Rühren bei 85-95° C in einer mit Wasserdampfmantel versehenen Verdampfungsschale aus rostfreiem Stahl gelöst.*> 15.9 g ammonium metavanadate (0.136 g atoms V) and 48.1 g ammonium paramolybdate (0.272 g atoms Mo) were in 0.5 l of water with stirring at 85-95 ° C. in an evaporation dish provided with a steam jacket solved from stainless steel.
Zur erhaltenen Lösung wurden 31 g Nioboxalatlösung (14,6% Nb2O5) In 100 ml Wasser (0,034 g-Atome Nb) und 8,5 g Kobaltacetat [Co(CHjCOO)2 · 4H2O] (0,034 g-Atome Co), In 150 ml Wasser gelöst, zugefügt.31 g of niobium oxalate solution (14.6% Nb 2 O 5 ) in 100 ml of water (0.034 g atoms of Nb) and 8.5 g of cobalt acetate [Co (CHjCOO) 2 · 4H 2 O] (0.034 g atoms Co), dissolved in 150 ml of water, added.
•«5 Die erhaltene Mischung wurde unter Rühren erhitzt, und es wurden 150 g Kieselsäure-Tonerde (Norton Nr. 5218 von 2,36 χ 4,7 mm, unregelmäßige Form) zugefügt. Dann wurde durch Verdampfen unter Rühren und weiter 16 Stunden bei 120° C getrocknet.The mixture obtained was heated with stirring, and 150 g of silica-alumina (Norton No. 5218 of 2.36 χ 4.7 mm, irregular shape) was added. Then, by evaporation with stirring and further dried for 16 hours at 120.degree.
Das getrocknete Material wurde auf ein In Beispiel 1 beschriebenes Tablett übergeführt und in c.nem Muffelofen 4 Stunden bei 400° C in einer umgebenden Luftatmosphäre calciniert. Die auf dem Träger abgeschiedeneThe dried material was transferred to a tray described in Example 1 and placed in a muffle furnace Calcined for 4 hours at 400 ° C. in a surrounding air atmosphere. The deposited on the carrier
5fi Katalysatormenge betrug, berechnet aus der Gewichtserhöhung 1es Katalysators, 26,3%.5 f i amount of catalyst, calculated from the increase in weight of 1st catalyst, was 26.3%.
Beispiel 14
Mo16V8Nb2Cu2 oder MExample 14
Mo 16 V 8 Nb 2 Cu 2 or M
15,9 g Ammoniummetavanadat (0,136 g-Atome V) und 48.1 g Ammoniumparamolybdat (0,272 g-Atome Mo) wurden In 0,5 I Wasser unter Rühren bei 85-95° C In einem mit Wasserdampfmantel versehenen Verdampfungsgefäß aus rostfreiem Stahl gelöst.15.9 g ammonium metavanadate (0.136 g atoms V) and 48.1 g ammonium paramolybdate (0.272 g atoms Mo) were In 0.5 l of water with stirring at 85-95 ° C. In an evaporation vessel provided with a steam jacket solved from stainless steel.
Zur erhaltenen Lösung wurden 31 g Nioboxalatlösung (14,6% Nb2Os) In 1OQ ml Wasser (0,034 g>Atome Nb) w* und 6,8 g Cu(!i)acetat [(CHjCOO)jCu · H2O] (0,034 g-Atome Cu), In 150 ml Wasser gelöst, zugefügt.31 g of niobium oxalate solution (14.6% Nb 2 Os) in 10Q ml of water (0.034 g> atoms of Nb) w * and 6.8 g of Cu (! I) acetate [(CHjCOO) jCu · H 2 O] were added to the solution obtained. (0.034 g-atoms Cu), dissolved in 150 ml of water, added.
Die Mischung wurde unter Rühren erhitzt, und es wurden 150 g Kieselsäure-Tonerde (Norton Nr. 5218 von 2,36 χ 4.7 mm. unregelmäßige Form) zugefügt. Dann wurde durch Verdampfen unter Rühren und weiter 16 Stunden bei 120° C getrocknet.The mixture was heated with stirring and 150 g of silica-alumina (Norton No. 5218 from 2.36 4.7 mm. irregular shape) added. Then by evaporation with stirring and further Dried 16 hours at 120 ° C.
Das getrocknete Material wurde auf ein In Beispiel 1 beschriebenes Tablett übergeführt und in einem Muffcl-'·< ofen 4 Stunden bei 400° C in einer umgebenden Luftatmosphäre calciniert. Die auf dem Träger abgeschiedene Katalysatormenge, betrug, berechnet aus der Gewichtserhöhung des Katalysators, 25,1'.»..The dried material was transferred to a tray described in Example 1 and placed in a muffle oven calcined for 4 hours at 400 ° C in a surrounding air atmosphere. The deposited on the carrier The amount of catalyst, calculated from the increase in the weight of the catalyst, was 25.1 '. »..
IOIO
Beispiel 15 Mo16V8Nb2Fe2 oder MO|V0^Nbo.,25Feo.!25Example 15 Mo 16 V 8 Nb 2 Fe 2 or MO | V 0 ^ Nbo., 25 Fe o.! 25
15,9 g Ammoniummetavanadat (0,136 g-Atome V) und 48,1 g Ammoniumparamolybdat (0,272 g-Atome Mo) wurden in 0,5 I Wasser unter Rühren bei 85-95° C in einem mit Wasserdampfmantel versehenen Verdampfungsgefäß aus rostfreiem Stahl gelöst.15.9 g ammonium metavanadate (0.136 g atoms V) and 48.1 g ammonium paramolybdate (0.272 g atoms Mo) were dissolved in 0.5 l of water with stirring at 85-95 ° C. in a stainless steel evaporation vessel provided with a steam jacket.
Zur erhaltenen Lösung wurden 31 g Nioboxalatlösung (14,6% Nb2O5) in 100 ml Wasser (0,034 g-Atome Kb) und 6,4 g FedIDoxalat [Fe2(C2O4J3] (0,034 g-Atome Fe), in 150 ml Wasser plus 4,4 g Oxalsäure gelöst, zugefügt.31 g of niobium oxalate solution (14.6% Nb 2 O 5 ) in 100 ml of water (0.034 g atoms of Kb) and 6.4 g of FedIDoxalate [Fe 2 (C 2 O 4 I 3 ] (0.034 g atoms Fe), dissolved in 150 ml of water plus 4.4 g of oxalic acid, was added.
Die erhaltene Mischung wurde unter Rühren erhitzt, und es wurden 150 g Kieselsäure-Tonerde (Norton Nr, 5218 von 2,36 χ 4,17 mm, unregelmäßige Form) zugefügt. Dann wurde durch Verdampfen unter Rühren und weiter 16 Stunden bei 120° C getrocknet.The resulting mixture was heated with stirring, and 150 g of silica-alumina (Norton No. 5218 of 2.36 χ 4.17 mm, irregular shape). Then, by evaporation with stirring and further dried for 16 hours at 120.degree.
Das getrocknete Material wurde auf ein in Beispiel 1 beschriebenes Tablett übergeführt und in einem Muffelofen 4 Stunden bei 400° C in einer umgebenden Luftatmospf:äre calciniert. Die auf dem Träger abgeschiedene Kataiysatormenge betrug, berechnet aus der Gewichtserhöhung des Katalysators, 23«.The dried material was transferred to a tray described in Example 1 and calcined in a muffle furnace for 4 hours at 400 ° C. in a surrounding air atmosphere. The deposited on the carrier The amount of catalyst, calculated from the increase in weight of the catalyst, was 23%.
Beispiel 16 Mo16V8Nb2Ni2 oder Mo1V0JNb0-125Ni0-125 Example 16 Mo 16 V 8 Nb 2 Ni 2 or Mo 1 V 0 JNb 0-125 Ni 0-125
15,9 g Ammoniummetavanadat (0,136 g-Atome V) und 48,1 g Ammoniumparamolybdat (0,272 g-Atome Mo) wurden in 0,5 1 Wasser unter Rühren bei 85-95° C in einem mit Wasserdampfmantel versehenen Verdampfungsgefäß aus rostfreiem Stahl gelöst.15.9 g ammonium metavanadate (0.136 g atoms V) and 48.1 g ammonium paramolybdate (0.272 g atoms Mo) were dissolved in 0.5 l of water with stirring at 85-95 ° C. in a stainless steel evaporation vessel provided with a steam jacket.
Zur erhaltenen Lösung wurden 31 g Nioboxalatlösung (14,6% Nb2O5) in 100 ml Wasser (0,034 g-Atome Nb) und 8,5 g Nickelacetat [Ni(C2H3Oj)2 - 4H2O] (0,034 g-Atome Ni), in 150 ml Wasser gelöst, zugefügt.To the resulting solution were added 31 g Nioboxalatlösung (14.6% Nb 2 O 5) 100 ml in water (0.034 g-atom of Nb) and 8.5 g of nickel acetate [Ni (C 2 H 3 O j) 2 - 4H 2 O] ( 0.034 g atoms Ni), dissolved in 150 ml of water, added.
Die erhaltene Mischung wurde unter Rühren erhitzt, und es wurden 150 g Kieselsäure-Tonerde (Norton Nr. 5218 von 2,36 χ 4,7 mm, unregelmäßige Form) zugefügt. Dann wurde durch Verdampfen unter Rühren und weiter 16 Stunden bed 1200C getrocknet.The resulting mixture was heated with stirring, and 150 g of silica-alumina (Norton No. 5218 of 2.36 × 4.7 mm, irregular shape) were added. It was then dried by evaporation with stirring and a further 16 hours at 120 ° C.
Das getrocknete Material wurde auf ein in Beispiel 1 beschriebenes Tablett übergeführt und in einem Muffelofen 4 Stunden bsi 400° C in einer umgebenden Luftatmosphäre calciniert. Die auf dem Träger abgeschiedene Kataiysatormenge betrug, berechnet aus der Gewichtserhöhung des Katalysators, 26,456.The dried material was transferred to a tray described in Example 1 and calcined in a muffle furnace for 4 hours at 400 ° C. in a surrounding air atmosphere. The deposited on the carrier The amount of the catalyst calculated from the increase in the weight of the catalyst was 26.456.
Beispiel 17 Mo16V8Nb2U1 oder Mo,V015Nb01135Uo1OiJ5 Example 17 Mo 16 V 8 Nb 2 U 1 or Mo, V 015 Nb 01135 Uo 1 OiJ 5
15,9 g Ammoniummetavanadat (0,136 g-Atome V) und 48,1 g Ammoniumparamolybdat (0,272 g-Atome Mo) wurden in 0,35 I Wasser unter Rühren bei 85-95° C in einer mit Wasserdampfmantel versehecjn Verdampfungsschale aus rostfreiem Stahl gelöst.15.9 g ammonium metavanadate (0.136 g atoms V) and 48.1 g ammonium paramolybdate (0.272 g atoms Mo) were dissolved in 0.35 l of water with stirring at 85-95 ° C. in a stainless steel evaporation dish provided with a steam jacket.
Zur erhaltenen Lösung wurden 31 g Nioboxalatlösung (14,6% Nb2O5) (0,034 g-Atome Nb) und 7,2 g Uranylacetat [(CH3COO)2UO2 · 2H2O] (0,017 g-Atome U) zugefügt.31 g of niobium oxalate solution (14.6% Nb 2 O 5 ) (0.034 g atoms of Nb) and 7.2 g of uranyl acetate [(CH 3 COO) 2 UO 2 · 2H 2 O] (0.017 g atoms of U ) added.
Die erhaltene Mischung wurde unter Rühren erhitzt, und es wurden 140 g Kieselsäure-Tonerde (Norton Nr. 5218 von 2,36 χ 4,7 mm, unregelmäßige Form) zugefügt. Dann wurde durch Eindampfen unter Rühren und welter 16 Stunden bei 120° C getrocknet.The resulting mixture was heated with stirring, and 140 g of silica-alumina (Norton No. 5218 of 2.36 χ 4.7 mm, irregular shape) was added. Then, by evaporation with stirring and welter dried for 16 hours at 120 ° C.
Das getrocknete Material wurde auf ein in Beispiel 1 beschriebenes Tablett übergeführt und in einem Muffelofen 4 Stunden bei 400° C in einer umgebenden Luftatmosphäre calciniert. Die auf dem Träger abgeschiedene Kataiysatormenge betrug, berechnet aus der Gewichtserhöhung des Katalysators, 27%.The dried material was transferred to a tray described in Example 1 and calcined in a muffle furnace for 4 hours at 400 ° C. in a surrounding air atmosphere. The deposited on the carrier The amount of the catalyst calculated from the increase in the weight of the catalyst was 27%.
Katalysatortestergebnisse von Katalysator 11—17 bei Verfahren BCatalyst test results for Catalyst 11-17 in Procedure B
3535 4040 4545 5050
Nr.No.
zusammensetzungcomposition
im Katalysatorin the catalytic converter
%%
»hot-spot«»Hot-spot«
0C 0 C
umwandlungconversion
%%
in Ethylenin ethylene
% 55% 55
400338
400
246th
24
7389
73
400300
400
39,48.6
39.4
5684 «ι
56
400300
400
296th
29
5994
59
400300
400
426th
42
5279 65
52
1 123
1 1
400300
400
428th
42
57 : 82
57 :
zusammensetzungcomposition
umwandlungconversion
%%
in Ethylenin ethylene
%%
Nr.No.
Mo16V8Nb2U, MOi 6 V 8 Nb 2 Ni 2
Mo 16 V 8 Nb 2 U,
im Katalysatorin the catalytic converter
%%
»hot-spot«»Hot spot«
"C"C
33
12
535
33
12th
53
59
91
6493
59
91
64
1716
17th
2726.4
27
400
300
4CO300
400
300
4CO
Der Katalysator von Beispiel 5 (Mo16V46Nb0-6) wurde in drei Versuchen (Beispiel 18 bis 20) bei der Oxydehydrierung von Ethan zu Ethylen in Abwesenheit oder Anwesenheit von zugefügtem Wasser verwendet, um seine Fähigkeit zu zeigen, unter diesen Umständen Essigsäure herzustellen. In Beispiel 18 und 19 wurde kein Wasser zugefügt, in Beispiel 20 war dies der Fall. Die anwesenden Reaktionsbedingungen (Druck, Temperatur, Einlaßzusammensetzung des Gases, Einlaßgeschwindigkeit dej Wassers und seine Auslaßgeschwindigkeit) und die Testergebnisse {% Selektivität, Produktivität und * Umwandlung) sind in Tabelle 4 aufgeführt. Der Katalysator wurde in Beispiel 18-20 nach Testverfahren C ausgewertet.The catalyst of Example 5 (Mo 16 V 46 Nb 0-6 ) was used in three experiments (Examples 18-20) in the oxydehydrogenation of ethane to ethylene in the absence or presence of added water to demonstrate its ability under these circumstances To produce acetic acid. In Examples 18 and 19 no water was added; in Example 20 this was the case. The reaction conditions present (pressure, temperature, inlet composition of the gas, inlet speed of the water and its outlet speed) and the test results (% selectivity, productivity and conversion) are shown in Table 4. The catalyst was evaluated by Test Procedure C in Examples 18-20.
Tabelle 4
Oxydehydrierung von Ethan mit Katalysator Moi6V4-6Nb0,6 be: der Herstellung von EssigsäureTable 4
Oxydehydrogenation of ethane with catalyst Moi 6 V 4-6 Nb 0 , 6 be: the production of acetic acid
Nr.No.
barbar
temperaturtemperature
zusammmensetzung; %composition; %
geschwindigkeitspeed
geschwindigkeitspeed
Nr.No.
umwandlungconversion
%%
InC2H4 InC 2 H 4
%%
Produktivitätproductivity
kg/m3 KatVstd.kg / m 3 KatVstd.
in CH3COOHin CH 3 COOH
%%
Produktivitätproductivity
kg/m' Kat./std.kg / m 'cat./hour
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Owner name: UNION CARBIDE CORP., 06817 DANBURY, CONN., US |
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