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Katalysator und Verfahren zur Herstellung von 1,2-Dichloräthan durch
Oxlchlorierung von Äthylen Die Erfindung betrifft einen Katalysator auf Basis von
Kupferchlorid zur Herstellung von 1,2-Dichloräthan durch Oxichlorierung von Äthylen
sowie ein Verfahren zur Herstellung von 1,2-Dichloräthan durch Umsetzung von Äthylen
mit Chlorwasserstoff und Sauerstoff in mehreren Reaktionszonen in Gegenwart dieses
Katalysators.
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Die Oxichlorierung von Äthylen ist ein bekanntes, in der Technik
ausgeübtes Verfahren0 Nach der britischen Patentschrift 1 104 666 wird die Umsetzung
des Äthylens mit Chlorwasserstoff und Sauerstoff in mehreren hintereinander angeordneten
Reaktoren durchgeführt, wobei der Sauerstoff, in mehrere Ströme aufgeteilt, jedem
Reaktor gesondert zugeführt wird0 Die Reaktoren sind mit einem Katalysator beschickt,
der aus Kupferchlorid besteht, welches auf einen Träger niedergeschlagen ist0 Innerhalb
eines Reaktors soll die Katalysatorkonzentration in Produktflußrichtung zunehmen,
Eine besondere Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, daß die Reaktoren in
Zonen aufgeteilt sind, wobei die Konzentration des Kupferchlorids auf dem Träger
zunimmt, Die bei diesem Verfahren eingesetzten Katalysatoren werden üblicherweise
durch Tränken eines Trägermaterials mit einer Kupferchlorid-Lösung, im allgemeinen
einer wäßrigen Kupfer(II)-chlorid-Lösung, hergestellt0 Gemäß der DT-PS 23 56 549
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einen Katalysator auf Basis von Kupfer(II)-chlorid
als katalytisch aktiver Komponente zu verwenden, der durch Tränken eines Trägermaterials
mit einer wäßrigen Lösung von Kupfer(II)-oxichlorid und Chlorwasserstoff im Gewichtsverhältnis
von Kupferionen zu Chlorwasserstoff von 2 : 1 bis 1 : 1 und anschließendes Behandeln
bei Temperaturen zwischen 150 und 3000C unter Ausschluß wesentlicher Mengen an Sauerstoff
erhalten worden
ist, Als Trägermaterial für die katalytisch aktive
Komponente des Katalysators werden dabei im allgemeinen Stoffe wie Diatomeenerde,
Bims, Ton, Kieselgur, Kieselerde, Silikagel, Kieselsäure, Silikate und ähnliches
verwendet0 Bevorzugt wurde bisher als Trägermaterial Tonerde in Form von t°Aluminiumoxid
herangezogen0 Die bekannten und handelsüblichen Katalysatoren für die Herstellung
von Dichloräthan durch Oxichlorierung von Äthylen haben sich in vieler Hinsicht
bewährt und zufriedenstellende Ergebnisse geliefert. Es besteht jedoch das Verlangen,
die Oxichlorierung von Äthylen weiter zu verbessern, insbesondere den Anteil der
sich bei der Oxichlorierung biidenden Nebenprodukte zu reduzieren und die Ausbeute
an 1,2-Dichloräthan zu erhöhen, Außerdem will man den Gehalt an unerwünschten Chlorkohlenwasserstoffen
in den Restgasen aus Umweltgründen möglichst niedrig halten, Aufgabe der vorliegenden
Erfindung war es daher, einen Katalysator und ein Verfahren zur Herstellung von
1,2-Dichloräthan durch Oxichlorierung von Äthylen zu schaffen, mit denen eine wesentliche
Verbesserung der Selektivitst, d0h eine Erhöhung der Ausbeute an 1,2-Dichloräthan
und Reduzierung der Bildung von Nebenprodukten erzielt werden kann0 Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Katalysator auf Basis von Kupfer(II)-chlorid,
bei dem die katalytisch aktive Komponente auf einem Trägermaterial verteilt ist,
das aus den sogenannten Übergangsoxiden des Aluminiums besteht und dessen Gehalt
an t-A1203 unter 10 Gew.% liegt0 Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit
ein Katalysator zur Herstellung von 1,2-Dichloräthan durch Oxichlorierung von Äthylen
auf Basis von Kupfer(II)-chlorid als Katalytisch wirksamer Komponente, welche in
einer Konzentration von 1 bis 20 Gew.% Kupfer auf einem Träger aus Aluminiumoxid
verteilt ist. Der Katalysator ist dadurch gekennzeichnet, daß der Träger im wesentlichen
aus t -Aluminiumoxid, -Alumlniumoxid, X-Aluminiumoxid,
#-Aluminiumoxid,
X-Aluminiumoxid oder Gemischen dieser Oxide in beliebigem Verhältnis miteinander
besteht.
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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung
von 1,2-Dichloräthan durch Oxichlorierung von Äthylen in Gegenwart eines Katalysators
auf Basis von Kupfer(II)-chlorid als katalytisch wirksamer Komponente, welche in
einer Konzentration von 1 bis 20 Gew.% Kupfer aus einem aus Aluminiumoxid bestehenden
Träger verteilt ist, in einem oder in mehreren Reaktoren, von denen mindestens einer
in aufeinanderfolgende Reaktionszonen aufgeteilt ist, wobei die Katalysatoraktivität
in den Reaktionszonen in Produktstromrichtung zunimmt, welches dadurch gekennzeichnet
ist, daß in dem oder den in Reaktionszonen aufgeteilten Reaktoren mindestens in
der in Produktstromrichtung gesehen ersten Reaktionszone ein Katalysator eingesetzt
wird, dessen katalytisch wirksame Komponente auf einem Träger verteilt ist, der
im wesentlichen aus #-Aluminiumoxid, #-Aluminiumoxid, -Aluminiumoxid, S§-Aluminiumoxid,
)5-Aluminiumoxid oder Gemischen dieser Oxide im beliebigen Verhältnis miteinander
besteht0 Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist1 daß die aktive Komponente
des Katalysators auf einem Trägermaterial verteilt ist, das aus den sogenannten
übergangsoxiden des Aluminiums besteht.
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Unter übergangsoxiden des Aluminiums" sollen dabei alle zwischen 600
und 1.100°C auftretenden, thermodynamisch instabilen Formen des Al203 mit Ausnahme
des t-Al203 verstanden werden. Bei diesen übergangsoxiden des Aluminiums handelt
es sich vor allem um das t-Aluminiumoxid, das -Aluminiumoxid, das #-Aluminiumoxid,
das # -Aluminiumoxid sowie das # -Aluminiumoxid. Die einzelnen Aluminiumoxide sind
durch ihre Kristallstrukturen definiert und werden durch ihre Röntgendiagramme charakterisiert.
Für die vorliegende Erfindung sind dabei die Charakterisierung und Bezeichnung der
Aluminiumoxide gemäß der ASTM-Kartei (X-Ray Powder Data File, Published by ASTM)
maßgebend Die Röntgendiagramme
und Kristallstrukturen der Aluminiumoxide
sind in der ASTM-Kartei unter folgenden Bezeichnungen registriert: #(eta)-Al2O3
4/875 c»(theta)-Al203 11/517 #(kappa)-Al2O3 4/875 #(delta)-Al2O3 4/877 und 16/394
#(chi)-Al2O3 13/373 γ(gamma)-Al2O3 10/425 o(,(alpha)-Al203 10/1730 Das Trägermaterial
für die Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysator soll im wesentlichen aus #-Aluminiumoxid,
#-Aluminiumoxid, Xe Aluminiumoxid, d bAluminiumoxid, X-Aluminiumoxid oder Gemischen
dieser Oxide miteinander bestehen. Das Verhältnis, in dem diese Oxide miteinander
gemischt vorliegen können, ist nicht kritisch und kann beliebig variiert werden0
Die erfindungsgemäß als Trägermaterial einzusetzenden übergangsoxide des Aluminiums
werden in bekannter Weise durch Erhitzen von t-Aluminiumoxid oder von Aluminiumoxidhydraten
auf Temperaturen im Bereich von 600 bis 1 1.100°c, vorzugsweise von 900 bis 1,100°C,
erhalten.
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Bei Temperaturen unter 6000C erhält man vornehmlich #-Aluminiumoxid,
bei Temperaturen über 101O00C entsteht das thermodynamisch stabile o9-Aluminiumoxid.
Es ist wünschenswert, daß der erfindungsgemäß einzusetzende Aluminizumoxyd-Träger
keine wesentlichen Mengen an α-Aluminiumoxyd und # -Aluminiumoxid enthält.
Der Gehalt an α-Alumuniumoxyd soll dabei weniger als 30 Gew.%, vorzugsweise
weniger als 10 Gew.% bezogen auf das eingesetzte Trägermaterial, betragen0 Der Gehalt
des Trägers an g Aluminiumoxid soll unter 10 Gew., bezogen auf das eingesetzte Trägermaterial,
liegen. Da 10 Gew.% t-Aluminiumoxid etwa der röntgenografischen Nachweisgrenze entsprechen,
soll in dem erfindungsgemäß für die Herstellung des Katalysators eingesetzten Aluminiumoxid-Träger
vorzugsweise röntgenografish kein #-AL2O3 mehr nachzuweisen sein.
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Als Trägermaterial geeignete Aluminiumoxide werden beispielsweise
bei Temperaturen von mehr als 6000C, vorzugsweise bei Temperaturen
von
900 bis lo 100°Cg aus den Aluminiumoxidhydraten Böhmit und Bayerit bzv. aus dem
Aluminiumoxidtrihydrat Hydrargillit erhalten (vgl. Journal Chi.mO Physv, Band 55
(1958) Seiten 341 bis 353) Die Aluminiumoxidhydrate werden so lange bei den genannten
Temperaturen getempert, bis die Umwandlung in die gewünschten übergangsoxide des
Aluminiums vollzogen ist0 Dies ist im allgemeinen nach 0,5 bis 3 Stunden der Fall.
Vorzugsweise für die Katalysatorherstellung eingesetzte Trägermaterialien bestehen
im wesentlichen aus #-Aluminiuoxyd, -Aluminiumoxid und/oder t-AluminSumoxid D Zur
Herstellung der Katalysatoren wird der Träger aus den erfindungsgemäß zu verwendendens
speziellen Aluminiumoxiden in an und für sich bekannter Weise in Form von Stücken
mit einem Durchmesser zwischen 1 und 20 mm, zoBo als Tabletten Kugeln oder Ringe,
eingesetzt0 Das Schüttgewicht liegt im allgemeinen zwischen 500 und 1,000 g/l. Die
Träger-Partikel besitzen im 2 allgemeinen eine spezifische Oberfläche zwischen 30
und 300 m vorzugsweise zwischen 50 bis 100 m2/gO Die spezifische Oberfläche wird
nach der BET-Methode ($. Brunauer, P.H: Emmet und Eo Tellers Journal of American
Chemical Soc., Band 60 (1938), Seiten 309 bis 319) gemäß DIN 66 131 mit Stickstoff
bei der Temperatur des flüssigen Stickstoffs bestimmt, Der Flächenbedarf der Stickstoff-Molekel
wird dabei mit 0,162 nm2 angenommen0 Die Proben werden vorher 3 Stunden bei 150°C
getrocknet Träger-Partikel mit hoher spezifischer Oberfläche eignen sich vorzugsweise
für die Herstellung von Katalysatoren mit hoher Aktivität wie sie in den Reaktionszonen
mit einer niedrigen Sauerstoff Konzentration im Reaktionsgemisch eingesetzt werden.
Träger-Partikel mit niedriger spezifischer Oberfläche werden insbesondere für die
Herstellung von Katalysatoren mit niedriger Aktivität verwendet und im Reaktorbereich,
in dem das Reaktionsgemisch eine hohe Sauerstoff-Konzentration besitzt, verwendet.
Dabei hat s sich für die Katalysatoren allgemein ein Verhältnis von spezifischer
Oberfläche in m2/g) zu Kupfer-Konzentrationen (in Gew.% Kupfer) zwischen 10 und
40, vorzugsweise zwischen 15 und 25, als gUnstig erwiesen.
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Das Aufbringen und Verteilen des Kupferchlorids als katalytisch wirksamer
Komponente auf den Träger kann nach den gewöhnlichen Techniken, insbesondere durch
Imprägnieren der Trägerteilchen mit einer Kupferchlorid-Lösung und nachfolgendes
Trocknen gescheren. Zur Tränkung des Trägers können wäßrige oder auch andere, zoBo
alkoholische Lösungen von Chloriden und/oder Oxichloriden des Kupfers verwendet
werden. Im allgemeinen wird der Träger mit wäßrigen Kupfer(II ) - chlorid-Lösungen
getränkt Bevorzugt enthält die Lösung noch Kaliumchlorid in Mengen von bis zu 1/5
Kaliumionen, bezogen auf Kupferionen. Konzentration und Menge der Kupferchlorid-Lösung,
die zur Tränkung des Trägers verwendet wird, richtet sich nach der gewünschten Konzentration
des Kupfers auf dem Träger0 Ferner soll beim Tränken des Trägers mit der Kupferchlorid
Lösung die Gesamtmenge der Lösung etwa der Wasserauf nahmefähigkeit des Trägermaterials
entsprechen; auf 100 g Aluminiumoxid nimmt man beispielsweise zwischen 20 und 80
ml einer wäßrigen Kupfer chlorid-Lösung0 Das Tränken des Trägers mit der Lösung
wird zweckmäBigerweise in einer rotierenden Trommel vorgenommen, Dabei kann entweder
der Träger vorgelegt und mit der Lösung besprüht, oder die Lösung vorgelegt und
der Träger so lange darin bewegt werden, bis die Lösung aufgesaugt isto Die Temperatur
beim Tränkvorgang soll vorzugsweise zwischen +10 und +70°c liegen. Das Trockenen
des mit der Kupferchlorid-Lösung imprägnierten trägers erfolgt üblicherweise bei
erhöhten Temperaturen zwischen 100 und 3000C, vorzugsweise durch langsames Erhitzen
auf die Trocknungstemperatur und anschließendes mehrstündiges Tempern bei dieser
Temperatur.
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Vorzugsweise wird das Aufbringen des Kupferchlorids als katalytisch
wirksamer Komponente auf den Träger nach der in der DT-PS 23 56 549 beschriebenen
Methode durch Tränken des Trägers mit einer wäßrigen Lösung von Kupferoxichlorid
und Chlorwasserstoff vorgenommen. Der Chlorwasserstoff wird als konzentrierte, etwa
30 %ige Salzsäure eingesetzt. Das Gewichtsverhältnis von Kupferionen zu Chlorwasserstoff
in der wäßrigen Lösung soll vorzugsweise zwischen 2 : 1 und 1 : 1 liegen. Auch hier
ist die
Mitverwendung von Kaliumchlorid bei der Herstellung des
Katalysators vorteilhaft. Es ist günstig, wenn beim Tränken des Trägers unter Ausschluß
von Sauerstoff gearbeitet wird. Die anschließende Wärmebehandlung des Katalysators
zur Trocknung und Temperung muß unter Ausschluß wesentlicher Mengen Sauerstoff durchgeführt
werden und erfolgt zweckmäßigerweise unter Durchströmen eines Inertgases, z.B. Stickstoff,
durch die Katalysatorschüttung.
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Die Herstellung von 1>2-Dichloräthan erfolgt erfindungsgemäß durch
Umsetzung von Äthylen mit Chlorwasserstoff und Sauerstoff im Festbett in Gegenwart
des oben beschriebenen Katalysators, bei dem Kupferchlorid als katalytisch wirksame
Komponente auf einen Träger aus den speziellen übergangsoxiden des Aluminiums verteilt
ist. Das Öxichlorierungsverfahren selbst ist in der GB-PS 1 104 666 beschrieben,
auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Auch nach der vorliegenden Erfindung
wird bevorzugt in mehreren, insbesondere in 3 Reaktoren gearbeitet, wobei Sauerstoff,
vorzugsweise in Form von Luft, jedem Reaktor gesondert zugeführt wird. Die Temperatur
in den Reaktoren liegt im allgemeinen zwischen 220 und 320°c, der druck zwischen
2 und 10 bar.
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Mindestens einer der Reaktoren, bei Verwendung von 2 Reaktoren vorzugsweise
der erste, bei Verwendung von 3 Reaktoren vorzugsweise der erste oder der erste
und der zweiteS ist in mehrere aufeinanderfolgende Reaktionszonen aufgeteilt, wobei
die Katalysatoraktivität in den Reaktionszonen in Produktstromrichtung zunimmt.
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Es ist im allgemeinen nicht notwendig, die Zonen räumlich voneinander
zu trennen; man füllt zweckmäßigerweise die Katalysatoren mit abgestufter Aktivität
einfach nacheinander in den Reaktor ein. Die Zahl der Reaktionszonen in den einzelnen
Reaktoren sowie die relative Größe der Zonen ist von Fall zu Fall verschieden.
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Die günstigsten Bedingungen lassen sich durch prinzipiell einfache
Optimierungsversuche ermitteln. Bevorzugt wird das Verfahren in drei hintereinander
geschalteten Reaktoren durchgeführt, von denen die beiden ersten Reaktoren in 2
oder 3 Zonen unterteilt
sind und wobei das Volumen jeder einzelnen
Zone in diesen beiden ersten Reaktoren mindestens 1/10 des mit Katalysator gefüllten
jeweiligen Reaktorvolumens betragen soll.
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In dem oder den Reaktoren, die in aufeinanderfolgende Reaktionszonen
mit abgestufter Katalysatoraktivität aufgeteilt sind, muß mindestens in jeweils
- in Produktstromrichtung gesehen -der ersten Reaktionszone ein Katalysator gemäß
der Erfindung, bei dem die katalytisch aktive Komponente auf einem Träger aus den
speziellen übergangsoxiden des Aluminiums verteilt ist, eingesetzt werden. In den
folgenden Reaktionszonen und in einem gegebenenfalls zusätzlich verwendeten Reaktor,
der nicht in Reaktionszonen mit abgestufter Katalysator-Aktivität aufgeteilt ist,
können dann übliche Katalysatoren, beispielsweise solche mit einem Träger aus -Aluminiumoxid,
eingesetzt werden. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn in möglichst vielen aufeinanderfolgenden
Reaktionszonen der Reaktoren, beispielsweise bei einem in 3 Zonen unterteilten Reaktor
in der ersten und der zweiten Reaktionszone, ein erfindungsgemäßer Katalysator eingesetzt
wird. Beste Ergebnisse wurden erzielt, wenn der erfindungsgemäße Katalysator in
allen Reaktionszonen eines Reaktors und in allen Reaktoren, auch in denen ohne abgestufter
Katalysator-Aktivität, eingesetzt wird.
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Beim Einspeisen in den oder die Reaktoren wird dem Reaktionsgemisch
Sauerstoff zugeführt. Da der Sauerstoff im Verlauf der Reaktion verbraucht wird,
nimmt die Sauerstoff-Konzentration im Reaktionsgemisch entlang eines Reaktors in
Produktstromrichtung ab. In den Reaktoren mit abgestufter, in Produktstromrichtung
ansteigender Katalysator-Aktivität werden dabei in der in Produktstromrichtung ersten
Reaktionszone, d.h. der Stufe mit hoher Sauerstoff-KonzentrationX im Reaktionsgemischo
vorteilhaft Katalysatoren eingesetzt, deren spezifische Oberfläche im Bereich von
40 bis 90 m2/g, vorzugsweise im Bereich von 60 bis 70 m2/g, liegt und bei denen
die Konzentration des Kupfers auf dem Träger von 2 bis 5 Gew.%, vorzugsweise von
2,5 bis 3,5 Gew.%, beträgt.
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Ist ein Reaktor in 3 Reaktionszonen mit abgestufter Katalysator-Aktivität
aufgeteilt, so soll in der mittleren Stufe insbesondere ein Katalysator verwendet
werden, dessen spezifische Oberfläche 60 bis 120 m2/g, vorzugsweise 80 bis 90 m2/g,
und dessen Kupfer-Konzentration 3 bis 7 Gew.%, vorzugsweise 4 bis 5 Gew.%, betragen.
In der letzten Reaktionszone mit niedriger 02-Konzentration ist es günstig, wenn
die spezifische Oberfläche des eingesetzten Katalyzators größer als 100 m²/g, vorzugsweise
150 bis 300 m²/g, und die Konzentration des Kupfers auf dem Trägermaterial größer
als 6 Gew.%, vorzugsweise 7 bis 9 Gew.%, sind.
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Im Vergleich zu den bekannten Oxichlorierungsverfahren unter Verwendung
von Kupferchlorid-Katalysatoren auf einem t-Aluminiumoxid-Träger wird erfindungsgemäß
bei der Herstellung von Dichloräthan durch Oxichlorierung von Äthylen die Selektivität
erheblich verbessert. Das bedeutet, daß erfindungsgemäß der Anteil an chlorierten
Nebenprodukten und der Äthylenoxidation zu Gunsten der Ausbeute an 1,2-Dichloräthan
abgesenkt wird. Insbesondere wird erfindungsgemäß die Bildung des Äthylchlorids
um ca. 30 bis 50 Gew.% vermindert.
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Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele erläutert.
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Die in den Beispielen genannten Teile und Prozente beziehen sich,
sofern nicht anders angegeben, auf das Gewicht.
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Beispiel I) Katalysator-Herstellung a) Erfindungsgemäß: Aus Böhmit
wurden unter Zusatz von geringen Mengen Salpetersäure kugelförmige Formkörper mit
einem Durchmesser von- 5 bis 8 mm hergestellt. Diese Formkörper wurden zunächst
bei 2000C getrocknet und dann 1 Stunde bei 1.0000C getempert. Die röntgenografische
Untersuchung (Pulver-Aufnahme) ergab, daß danach die Formkörper
aus
q,-Aluminiumoxid als Hauptbestandteil mit geringen Anteilen an γ-Aluminiumoxyd
bestanden.
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t-Aluminiumoxid und o(,-Aluminiumoxid konnten hingegen nicht nachgewiesen
werden5 so daß ihr Anteil in den Formkörpern unter 10 Gew.% lag. Die spezifische
Oberfläche der Formkörper betrug 75 m2/g, gemessen nach DIN 66 131 in der oben beschriebenen
Art und Weiser Das Porenvolumen der kugelartigen Formkörper betrug 0,55 ml/g. Jeweils
2.000 g dieses Trägers wurden gemäß dem Beispiel der DT-PS 23 56 549 mit 900 ml
einer wäßrigen Lösung von Kupfer(II)-oxichlorid, Salzsäure und Kaliumchlorid getränkt,
in der das Gewichtsverhältnis von Kupfer zu Kalium 10 : 1 betrug und deren Kupferoxichlorid/Kaliumchlorid
-konzentration jeweils so bemessen war, daß bei einmaliger Tränkung des Trägers
mit der Lösung ein Katalysator resultierte, der etwa 2,9 % Kupfer, 3,8 % Kupfer
bzw.
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7,1 , Kupfer enthielt Anschließend wurden die Formkörper bei 1200C
getrocknet und dann bei 2000C 10 Stunden im Stickstoff-Strom getempert b) Nach dem
Stand der Technik: Gemäß dem Beispiel der DT-PS 23 56 549 wurden Formkörper aus
γ-Aluminiumoxyd mit einer spezifischen Oberfläche von 300 m2/g in gleicher
Weise wie bei der Herstellung des erflndungsgemäßen Katalysators mit sal zs aurer
Kupferoxichlori d/ Kali umch lo rid-Lö sung getränkt, getrocknet und getempert.
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II) Herstellung von 1,2-Dichloräthan Es wurde gemäß der Vorschrift
des Beispiels der DT-PS 23 56 549 wie folgt gearbeitet: Drei beheizbare Rohrreaktoren
aus Nickel mit einem Innendurchmesser von 3,2 cm und einer Länge von 3,60 m wurden
in Reihe hintereinander angeordnet0 Die drei Reaktoren
wurden folgendermaßen
mit Katalysatoren gefüllt, wobei bei den Katalysatoren die Konzentration an Kupfer
auf dem Träger so abgestimmt wurde, daß unter den Reaktionsbedingungen für die eingesetzten
Katalysatoren jeweils optimale Temperaturprofile erreicht wurden: Reaktor 1: a)
Erfindungsgemäßes Beispiel 3/4 des Volumens Katalysator mit 2,9 a Kupfer 1/4 des
Volumens Katalysator mit 7,1 r3 Kupfer b) Nach dem Stand der Technik 3/4 des Volumens
Katalysator mit 2,3 iS Kupfer 1/4 des Volumens Katalysator mit 7,1 % Kupfer Reaktor
2: a) Erfindungsgemäßes Beispiel 2/3 des Volumens Katalysator mit 3,8 % Kupfer 1/3
des Volumens Katalysator mit 7,1 jO Kupfer b) Nach dem Stand der Technik 2/3 des
Volumens Katalysator mit 2,8 % Kupfer 1/3 des Volumens Katalysator mit 7,1 % Kupfer
Reaktor 3: a) Erfindungsgemäßes Beispiel 3/3 des Volumens Katalysator mit 7,1 %
Kupfer b) Nach dem Stand der Technik 3/3 des Volumens Katalysator mit 7,1 % Kupfer
Dem ersten Reaktor wurden 90,2 g Mol/h Chlorwasserstoff, 49,8 g Mol/h Äthylen und
50,2 g Mol/h Luft zugeführt; in den zweiten Reaktor wurden weitere 51,3 g Mol/h
Luft und in den dritten Reaktor 27,1 g Mol/h Luft eingeführt. Der Druck am Eingang
des ersten Reaktors betrug 5 bar; die Temperatur in allen drei Reaktoren lag zwischen
240 und 300°c
III) Ergebnisse Unter den oben angegebenen Bedingungen
wurden zwei kontinuierliche, jeweils 20 Tage dauernde Versuche durchgeführt, wobei
einmal der erfindungsgemäße und einmal der Katalysator nach dem Stand der Technik
eingesetzt wurde0 Gemessen wurden der Anteil an 1,20Dichloräthan sowie der Anteil
an Nebenprodukten im Reaktionsgemisch' Als Maß für die Selektivität des Katalysators
können die in der Tabelle angegebene Ausbeute an 122-Dichlorathan bzw. die esamtmenge
an gebildeten Nebenprodukten, jeweils bezogen auf das umgesetzte Äthylen herangezogen
werden0 Ein wichtiges, die Selektivität des Katalysators kennzeichnendes Nebenprodukt
ist das f'thylchlorid Es ist deshalb in der Tabelle gesondert angegeben und zwar
in Prozent3 bezogen auf umgesetztes Äthylen,
Tabelle Gebildste
Reaktionsprodukte a) erfindungsgemäß b) Stand der Technik 1,2-dichloräthan, bezongen
96,0% 94,5% auf umgesetztes Äthylen Nebenproducte insgesamt, 4,0% 5,5% bezogen auf
umgesetztes Äthylen Ausbeute an Äthylchlorid, 1,2% 2,5% bezogen auf umgesetztes
Äthylen
Die Versuche zeigen, daß der erfindungsgemäße Katalysator
in dem Verfahren zur Herstellung von 1,2-Dichloräthan eine wesentlich höhere Selektivität
aufweist als ein Katalysator nach dem Stand der Technik zu dessen Herstellung als
Träger ein γ-Aluminiumoxid eingesetzt worden istO Wird in dem Verfahren ein
Katalysator verwendet, bei dem der Gehalt an α-Aluminiumoxid im Trägermaterial
30 Gew.% übersteigt, dann sinkt die Aktivität des Katalysators so stark ab> daß
nur noch geringe Umsätze erzielt werden0