DE2704991A1 - Verfahren zur herstellung von methacrylsaeure - Google Patents

Verfahren zur herstellung von methacrylsaeure

Info

Publication number
DE2704991A1
DE2704991A1 DE19772704991 DE2704991A DE2704991A1 DE 2704991 A1 DE2704991 A1 DE 2704991A1 DE 19772704991 DE19772704991 DE 19772704991 DE 2704991 A DE2704991 A DE 2704991A DE 2704991 A1 DE2704991 A1 DE 2704991A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
methacrolein
acid
methacrylic acid
range
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19772704991
Other languages
English (en)
Other versions
DE2704991B2 (de
DE2704991C3 (de
Inventor
Keiichi Kihara
Taketoshi Nagahama
Shigeo Nakamura
Teruhisa Sakamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tosoh Corp
Original Assignee
Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Soda Manufacturing Co Ltd filed Critical Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
Publication of DE2704991A1 publication Critical patent/DE2704991A1/de
Publication of DE2704991B2 publication Critical patent/DE2704991B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2704991C3 publication Critical patent/DE2704991C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/88Molybdenum
    • B01J23/887Molybdenum containing in addition other metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/8871Rare earth metals or actinides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/88Molybdenum
    • B01J23/887Molybdenum containing in addition other metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/8875Germanium, tin or lead
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/186Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J27/195Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with vanadium, niobium or tantalum
    • B01J27/198Vanadium
    • B01J27/199Vanadium with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/21Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
    • C07C51/25Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring
    • C07C51/252Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring of propene, butenes, acrolein or methacrolein
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

TlEDTKE - BOHLINQ - KlNNE - GrU?E Dipl.-Chem. Bühling
2 7 0 A 9 9 1 Dipl.-lng. Kinne
Dipl.-lng. Grupe
Bavariaring 4, Postfach 20 24 « 8000 MOnchen 2
J> Tel.:(089)53 96 53-56
Telex:524 845tipat cable. Germaniapatent München 7. Februar 1977 B 7880 case TS-129T
Toyo Soda Manufacturing Co., Ltd, Shin-nanyo-shi, Japan
Verfahren zur Herstellung von Methacrylsäure
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Methacrylsäure durch katalytische Dampfphasenoxidation von Methacrolein mit molekularem Sauerstoff oder einem molekularen Sauerstoff-haltigen Gas. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Methacrylsäure in hohen Ausbeuten durch katalytische Dampfphasenoxidation von Methacrolein über einen Multi-Elementoxidkatalysatorkomplex von Mo, V, P, Ce und Cu. Gewünschtenfalls kann wenigstens ein Element aus der Gruppe Mn, Pe, Co, Sn und Ce ebenfalls in den Katalysator einverleibt werden. Der Katalysator mit einem Gehalt der wahlweisen Metallkomponente kann ferner ggf. mit einem redu-
709832/1020
VIII/13
Dresdner Bank (München) Kto. 3839 844 Postscheck (München) Kto. «70-43-804
- 2 - B 7880
. M.
zierenden organischen Material reduziert werden.
Methacrylsäureester, beispielsweise Methylmethacrylat, welche gewöhnlich als Ausgangsmaterialien für durchsichtige Kunststoffe verwendet werden, wurden durch das Aceton-Cyanhydrin-Verfahren hergestellt, welches Aceton und Cyanwasserstoff verwendet. Jedoch besitzt das herkömmliche Verfahren zahlreiche Nachteile, da große Mengen Nebenprodukte gebildet werden und eine aufwendige Verfahrensweise für die Rückgewinnung von Cyanid und Schwefelsäure und Cyanwasserstoff erforderlich ist, welche hochtoxische Ausgangsmaterialien sind. Ferner sind die Ausgangsstoffe nicht leicht verfügbar. Wegen dieser Nachteile ist es sehr erwünscht, ein neues, wirtschaftliches und rationelles Verfahren für die industrielle Synthese von Methacrylsäureestern zu entwickeln.
Die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von Methacrylsäureestern aus Isobutylen als Ausgangsmaterial wurde stark vorangetrieben und zwar sehr erwünscht. Ein Verfahren umfaßt die Dampfphasenoxidation von Isobutylen bei anfallenden B -B-Fraktionen zur Herstellung von Methacrolein, welches wiederum zu Methacrylsäure oxidiert wird. Die Säure wird schließlich zu einem Methacrylsäureester verestert .
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Acrylsäureestern durch direkte Oxidation von Propylen als Ausgangsstoff wurde in vielen Großanlagen durchgeführt. Jedoch
•jO wurde ein ähnliches Verfahren zur Herstellung von analogen Verbindungen, beispielsweise Methacrylsäureestern im industriellen Maßstab nicht entwickelt. Eine der Hauptgründe für die Schwierigkeit, die bei der Entwicklung einer befriedigenden Verfahrensweise angetroffen wird, ist die schwierige Oxidation von Methacrolein zu Methacrylsäure. Selbst wenn in der Praxis Mo-V-(und Mo-V-W) Katalysatoren, welche ausgezeichnete katalytische Aktivität bei der Herstellung von Acrylsäure
70 9 832/1020
- β -~ B 7880
aus Acrolein aufweisen, für die katalytische Oxidation von Methacrolein zu Methacrylsäure verwendet wurden, wurden erwünschte Ergebnisse nicht erzielt. Die Ausbeite bei einmaligem Durchfluß (Einzelstromausbeute) von Methacrylsäure aus Methacrolein lag nur in der Größent-Ordnung von etwa 10 bis 20 %. Wenn ferner die Mo-P-Katalysatoren, welche für die Verwendung bei verschiedenen Verfahren vorgeschlagen wurden, als Katalysatoren für die Herstellung von Methacrylsäure durch Dampfphasenoxidation von Methacrolein verwendet wurden, wurden niedrige hinzelstromausbeuten von Methacrylsäure erzielt und die Aktivität der Katalysatoren war zu niedrig, um erwünschte Ergebnisse in industriellem Maßstab zu erzielen.
.., Das Verfahren zur Herstellung von Methacrylsäure
durch Dampfphasenoxidation von Methacrolein mit molekularem Sauerstoff oder einem molekularen Sauerstoff-haltigen Gas ist in zahlreichen Patentanmeldungen beschrieben, welche verschiedene Mo-P-Katalysatoren verwenden. So ist aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2^288/1975 ein Katalysatorsystem aus Mo, P und Tl mit einem Gehalt von wenigstens einem Element aus der Gruppe Si, Cr, Al und Ci bekannt; in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 96552/1975 ist ein Katalysatorsystem aus Mo, P und V mit einem Gehalt von wenigstens einem Element aus der Gruppe Na, K, Rb und Cs beschrieben; schließlich ist aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 123 619/1975 ein Katalysatorsystem aus no, P, V mit einem Gehalt von wenigstens einem Element aus der Gruppe K,Rb, Cs und Tl und gewünschtenfalls wenigstens einem Element aus der Gruppe Sr, Zn, Cd, Nb, B, Pb, Bi und W bekannt.
Selbst wenn jedoch ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall oder eine andere Metallkomponente als Aktivator zu den Mo-P-Katalysatoren, wie es nach dem Stand der Technik vorgeschlagen wurde, zugesetzt wurden, war es schwierig, befriedigende Ergebnisse bei industrieller Verfahrensweise
709832/1020
- j/- b 7880
zu erzielen, weil die aktivierenden Effekte, die der Anwesenheit der zusätzlichen Metallkomponenten zugeschrieben werden,unzulänglich sind. Ferner ist die Stabilität der Lebensdauereigenschaften des Katalysators bei der Verwendung r ein wichtiger und unerläßlicher industrieller Faktor neben der katalytischen Aktivität und den Selektivitätsfaktoren.
Es ist bekannt, daß Mo-P-Katalysatoren eine minderwertige Wärmestabilität bei hohen Temperaturen besitzen,
1q welches die Ursache für die erheblichen Verluste in den katalytischen Aktivitäten ist, wie es in vielen Patentanmeldungen, beispielsweise japanische Offenlegungsschrift Nr. 27526/1965 und japanische Offenlegungsschrift Nr. 33082/1972 beschrieben ist. Jedoch können die Nachteile der Mo-P-Katalysatoren durch einfache Zugabe eines Alkalimetalles oder einer anderen Komponente zu dem Katalysator wegen der speziellen Eigenschaften der Mo-P-Katalysatoren nicht überwunden werden. Der Grund hierfür kann darin liegen, daß die dehydratisierende Kondensation von Phosphorsäure und das Wachstum der Kristalle
2Q von Molybdäntrioxid in dem Katalysator bei hohen Temperaturen gleichzeitig erfolgt, insbesondere bei Temperaturen höher als 3^0°C, welches zu einer plötzlichen Abnahme der Oberfläche und zur Entwicklung einer feinen Oberflächenporenstruktur führt.
Ein verbesserter Katalysator mit einem Gehalt von Mo, V, P und Ce, welcher im wesentlichen eine verbesserte katalytische Aktivität besitzt, wurde nun entwickelt. Es ist jedoch ein Katalysator erwünscht, welcher eine hohe Aktivität bei niedrigeren Temperaturen, insbesondere etwa 27O°C bis 28O°C besitzt.
Eine Untersuchung wurde durchgeführt, und es wurde gefunden, daß Mo-V-P-Ce-Cu-Katalysatoren, welche wenigstens ein Element aus der Gruppe Mn, Fe, Co, Sn und Te enthalten, eine sehr hohe katalytische Aktivität bei einer relativ
709832/1020
B 7880
niedrigen Temperatur aufweisen. Die Produktausbeute wird ferner durch Reduktion des Katalysators durch Behandlung des Katalysators mit einem reduzierenden organischen Material} beispielsweise eine zweibasische Carbonsäure oder t eine OxYcarbonsäure verbessert.
Ein weiterer Mo-P-Katalysator für die Umsetzung von Methacrolein zu Methacrylsäure ist in der US-PS 3 875 220 beschrieben. Der Katalysator enthält neben Mo und P ggf.
ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe Wismuth, Arsen, Bor, Cer, Chrom, Silber, Eisen, Wolfram,Nickel, Niob, Blei, Mangan, Thallium, Tellur, Zinn oder Kupfer. Jedoch sind Cer und Kupfer keine wesentlichen Komponenten des Katalysators, während diese Elemente wesentliche Komponenten des erfindungsgemäßen Katalysators sind. Ferner wurde experimentell gefunden, daß die verbesserten Ergebnisse der Erfindung nur mit dem erfindungsgemäßen Katalysator erzielt werden können, der die angegebenen Komponenten aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Methacrylsäure durch Dampfphasenoxidation von Methacrolein über einem Katalysator mit hoher Aktivität bei relativ niedriger Temperatur, so daß Methacryl-
2c säure in hohen Ausbeuten und hoher Selektivität erhalten wird.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Methacrylsäure durch Dampfphasenoxidation von Methacrolein in Gegenwart eines Oxidkatalysatorkomplexes mit ■jQ der Formel
MoaVbPcCedCueXf°g
worin X wenigstens ein Element aus der Gruppe Mn, Fe, Co, Sn und Te darstellt und ä, b, c, d,e,f und g Atomverhältnisse darstellen, bei denen a=12, b=0,01 bis 2, c=0,l bis 3, d=0,01 bis 2, e=0,01 bis 2, f=0 bis 2 und g durch die Valenzen der Nicht-Sauerstoffkomponenten des Katalysators bestimmt wird
709832/1020
-β - B 7Ö8O
und gewöhnlich im bereich von 38 bis 50 liegt. Die gemischten Metalloxide können ggf. einer Reduktion mit wenigstens einem reduzierenden organischen Material aus der Gruppe zweibasische Carbonsäuren, Oxicarbonsäuren und Polyolen unterworfen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei relativ niedrigen Temperaturen, beispielsweise 270 bis 28O°C durchgeführt werden. Wegen der verwendeten niederen Temperaturen kann die Aktivität des Katalysators für lange Zeitspannen stabil gehalten werden. Ferner kann Methacrylsäure in hohen Raum-Zeit-Ausbeuten wirtschaftlich erzeugt werden, wodurch das Verfahren industriell sehr attraktiv wird.
Aus einem Vergleich des erfindungsgemäßen Katalysators mit bekannten Katalysatoren wird deutlich, daß der erfindungsgemäße Katalysator Mo, V, P, Ce und Cu (Oxide) als unerläßliche Komponenten enthält. Falls eine dieser Komponenten nicht vorhanden ist, wird die Einzelstromausbeute von Methacrylsäure (oder die Raum-Zeit-Ausbeute) sehr niedrig oder die Verfahrensweise wird industriell unbefriedigend.
Der erfindungsgemäße Katalysator ist wirksam, wenn die Komponenten in den vorstehend erwähnten Mengen vorhanden sind. Eine besonders ausgezeichnete Aktivität kann unter Verwendung eines Oxidkatalysatorkomplexes mit der Formel
Moa VcCedCueXf°g
erhalten werden, bei der a=12, b=0,l bis 1,0, c=l,0 bis 2,5, d=0,02 bis 0,8, e=0,l bis 1,0, f=0,l bis 1,0 und g durch die Valenzen der Nicht-Sauerstoffkomponenten des Katalysators bestimmt ist und gewöhnlich 38 bis 50 beträgt.
709832/1020
- f - b 7880
" J·
Ein Katalysator mit verbesserter Aktivität kann erzielt werden, indem man die gemischten Metalloxide mit einem reduzierenden organischen Material einer Dicarbonsäure, beispielsweise Oxalsäure oder Bernsteinsäure, einer Oxicarbonsäure, beispielsweise Weinsäure oder Zitronensäure, oder eines Polyols, beispielsweise Mannitol oder Pyrogallol reduziert. Die Menge des angewandten reduzierenden organischen Materials liegt gewöhnlich innerhalb des Bereiches von 5 bis 40 Gew.-?, vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-iS, bezogen auf die Menge der Komplexoxide in dem Katalysator.
Der erfindungsgemäße Katalysator kann durch irgendeine herkömmliche, gewünschte Methode hergestellt werden und er wird gewöhnlich durch ein Abscheidungs-Konzentrierungsverfahren oder ein Imprägnierungs-Auftragungsverfahren oder !5 dgl. hergestellt.
Der Oxidkomplexkatalysator kann ohne Trüger verv/endet werden. Er kann jedoch auf einen Träger aufgebracht werden, indem man einen gewünschten vorgeformten Träger, Vorzugsweise mit einer Oberfläche von 2 bis 3 m /g oder kleiner mit Großporen, beispielsweise 06-Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Titanoxid, Magnesiumoxid und dergl. mit den gemischten Metalloxiden imprägniert. Der Katalysator kann ferner mit einem Pulver, beispielsweise Diatomenerde, Kaolin, Zirkonoxid, Siliciumcarbid oder dergl. gemischt und geformt werden. Der Träger besitzt den Vorteil, daß er die Verteilung der Reaktionswärme unterstützt, wodurch der oxidative Abbau des Produktes Methacrylsäure verhindert wird. Ferner wird die mechanische Festigkeit des Katalysators verbessert.
Die Ausgangsmaterialien für die Elemente der erfindungsgemäßen Katalysatoren sind vorzugsweise gewöhnlich wasserlösliche Verbindungen, beispielsweise Nitrate und Ammoniumsalze und können Chloride, Hydroxide, Sulfate und
709832/1020
- i - B 7880
46-
dergl. sein. Jedoch sind diese Salze nicht kritisch. Geeignete Quellen für Molybdän sind Paraammoniummolybdat , Molybdänsäure und dgl. Zu geeigneten Vanadiumquellen zählen Ammoniummetavanadat, Vanadiumpentoxid, Vanadiumoxydichlorid, Vanadiumtrichlorid, Vanadiumtrioxid und dergl. Zu geeigneten Quellen für Phosphor zählen Phosphorsäure ., Ammoniumphosphat und dergl. Geeignete Cerquellen sind Cernitrat, Ammoniumcernitrat und dergl. Geeignete Kupferquellen umfassen Kupfer (Il)nitrat, Kupfer (I)chlorid, Kupfer (Il)chlorid und dergl.
Geeignete Manganquellen sind Mangannitrat und dergl. Zu geeigneten Eisenquellen zählen Eisen (Ill)nitrat, Eisen (II) Chlorid, Eisen (Ill)chlo.rid und dergl. Geeignete Quellen für Kobalt sind Kobaltnitrat und dergl. Zu geeigneten Zinnquellen gehören Zinn (Il)chlorid, Zinn (IV)chlorid und dergl.
Zu geeigneten Tellurquellen gehören Tellurdioxid und dergl.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren können ohne eine spezielle Hitzebehandlung hergestellt werden, jedoch ist es bevorzugt, die Masse der vorstehend erwähnten Komponenten bei 100 bis 2000C einige Stunden lang bis einige 10 Stunden lang zu trocknen und danach die Masse bei 300 bis 45O°C, vorzugsweise 350 bis 4000C in Luft oder in einem Speisegas einige Stunden lang bis zu oder über 10 Stunden zu kalzinieren. Es ist bevorzugt, den Katalysator bei einer Temperatur höher als 4500C für eine lange Zeitspanne nicht zu kalzinieren, weil eine solche Behandlung zu einem erheblichen Verlust an katalytischer Aktivität führt. Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird der Katalysator gewöhnlich in einem Pestbett verwendet, jedoch kann er auch in einem Fließbett eingesetzt werden.
Das Speisegas enthält Methacrolein und molekularen Sauerstoff und gewünschtenfalls ein Verdünnungsgas, beispielsweise Dampf, Luft, Stickstoff, Kohlendioxid oder dergl.
709832/1020
- 9 - B 7880
'4/1.
Es ist möglich, ein Methacrolein-haltiges Gas, das durch katalytische Dampfphasenoxidation von Isobutylen ohne Kondensation hergestellt wird, als Methacroleinquelle zu verwenden. Selbst wenn kleine Mengen Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, nicht umgesetztes Isobutylen und andere Verunreinigungen, beispielsweise n-Butene, Butane und dgl. vorhanden sind, wird die Reaktion durch diese Substanzen nicht nachteilig beeinflußt.
Die Reaktion kann bei Temperaturen im Bereich von 240 bis 38O°C, vorzugsweise im Bereich von 260 bis 32O°C durchgeführt werden. Obwohl die scheinbare Kontaktzeit entsprechend der Zusammensetzung des Katalysators, der Reaktionstemperatur und anderen Bedingungen variiert, liegt sie ge-
1^ wohnlich im Bereich von 0,5 bis 6 Sekunden, insbesondere 1 bis 4 Sekunden. Die Zusammensetzung des Speisegases kann aus einem breiten Bereich ausgewählt werden und es ist unnötig, spezifische Konzentrationen für Methacrolein und Sauerstoff zu definieren. Vorzugsweise enthält das Speisegas 1 bis 7 Volumen-* Methacrolein, 50 bis 90 Volumen-? Luft und 5 bis 50 Volumen-X Dampf. Die resultierende Methacrylsäure kann aus der Reaktionsmischung durch übliche Verfahren, beispielsweise durch Lösungsmittelextraktion abgetrennt werden. Das nicht umgesetzte Methacrolein kann abgetrennt, zu rückgewonnen und wieder als Ausgangsmaterial eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nachstehend durch die Beispiele näher erläutert.
Die folgenden Definitionen gelten für die Umsetzung von Methacrolein, für die Selektivitätenvon Methacrylsäure und Essigsäure und für die Einzelstromausbeute von Methacrylsäure.
709832/1020
B 7880
Umsetzung von . Mole umgesetztes Methacrolein Methacrolein (?) Mole zugeführtes Methacrolein x
Kohlenstoffzahl Mole jedes Produktes χ jedes Produktes jclQ0
Selektivität (?) =
Mole umgesetztes Methacrolein
Einzelstromausbeute von Meth- = Mole erzeugte. Methacrylsäure 10Q acrylsäure (?) Mole zugeführtes Methacrolein
Die Ergebnisse der Versuche unter Verwendung des erfindungsgemäßen Katalysators und einer Reihe von Vergleichskatalysatoren sind in den folgenden Beispielen und Ver- gleichsbeispielen gezeigt. Die Versuche wurden unter Verwendung der folgenden experimentellen Verfahrensweise durchgeführt. 16 g eines Katalysators wurden in eine Festbettreaktionssäule aus Pyrexglas mit einem Innendurchmesser von 20 mm eingesetzt. Die Reaktionssäule wurde in einem elektrisehen rohrförmigen Ofen erhitzt und ein Speisegas mit einem Gehalt von etwa 5 Volumen-? Methacrolein, etwa 60 Volumen-? Luft und etwa 35 Volumen-? Dampf wurde durch die Säule bei einer scheinbaren Kontaktzeit von zwei Sekunden bei einer konstanten Reaktionstemperatur im Bereich von 26O°C bis 32O°C, gewöhnlich 28O°C geleitet.
Der Lebensdauertest wurde durch die folgende experimentelle Verfahrensweise durchgeführt: Eine U-förmige rostfreie Stahlsäule mit einem Innendurchmesser von 25 mm wurde mit 40 g eines Katalysators gefüllt. Die U-förmige Säule wurde in ein geschmolzenes Salzbad eingetaucht und das Speisegas mit den gleichen Komponenten wurde kontinuierlich durch die U-förmige Säule bei der Reaktionstemperatur von 28O°C und einer Raumgeschwindigkeit von 1800 h" geleitet.
Die Reaktionsprodukte wurden durch Neutralisationstitration und GasChromatographie analysiert.
709832/1020
-Mr- D 7880
Beispiel 1
In 200 ml destilliertem Wasser, das auf etwa 80°C in einem heißen Wasserbad erhitzt wurde, wurden 106 g ^ Ainmoniumparamolybdat und 3,5 g Ammoniummet av anadat gelöst. Die Lösung wurde mit 50 ml einer wässrigen Lösung mit einem Gehalt von 13,2 g Ammoniumphosphat (zweibasisch) unter Erhitzen und Berühren vermischt. Die Mischung wurde mit 100 ml einer wässrigen Lösung mit einem Gehalt von 1J,3g Cernitrat und 2,0 g Kupfer (I)chlorid vermischt und die Mischung wurde unter Rühren konzentriert. Danach wurden 11 g Diatomenerde zu der konzentrierten Mischung zugesetzt. Die Mischung wurde in Form von Pellets mit einem Durchmesser von 5 mm geformt. Die Pellets wurden in einem Ofen etwa 20 Stunden lang getrocknet, bei 3000C 4 Stunden lang in Luft kalziniert und danach bei 38O0C 6 Stunden lang gesintert, wodurch ein Katalysator erzielt wurde.
Der erhaltene Katalysator besaß die Formel 20
Mo12V0,6P2CeO,2CuO,4
bei der Sauerstoff ausgeschlossen ist. Der Katalysator, wurde auf 10 Gew.-% üiatomenerde aufgetragen.
Die Reaktion wurde durch Oxidation von Methacrolein mit Luft bei 280°Cbei einer scheinbaren Kontaktzeit (Verweilzeit) von zwei Sekunden durchgeführt. Als Ergebnis betrug die Umsetzung von Methacrolein 86,2 %t die Selektivität von Methacrylsäure war 73,7 % und die Einzelstromausbeute von Methacrylsäure betrug 63,5 %.
709832/1020
B 7880
l'eispiele 2 bis 21
Vergleichsbeispiele 1 bis 9
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde zur Herstellung von verschiedenen Katalysatoren wiederholt und die Umsetzung von Methacrolein wurde bei 28O°C bei einer scheinbaren Kontaktzeit (Verweilzeit) von zwei Sekunden durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle I gezeigt.
Tabelle I
Atomverhnltnisse eier Kataly-
F-n tor komponente η
(Sauerstoff ausqescblopsen)
V P Ce Cu X I
• Umsetzung
von Meth
acrolein
Selekti
vität Zl
Methac
rylsäu
re (%)
I
Einzelstrom
ausbeute vo
^Gthacryl-
5Hure (%)
Md 0,6 2.0 . 0,2 0,2 - 78,6 80,9 63,6
Bei. 2 12 0,6 2,0 0,2 0,8 - 79,1 74,3 58,8
Bei. 3 12 0/, 2,0 0,2 2,0 - 64,6 71,9 46,6
Bei . 4 12 0,6 2,0 0,2 2,4 - 46,7 67,0 31,3
Ver. 1 12 0,6 2,0 0,2 0 - 52,3 80,6 42,2
Ver. 2 12 0,6 2,0 0,0( 0,4 - 62,4 78/6 49,0
Bei. 5 12 0,6 2,0 0,4 0,4 - 87,3 72,0 62,9
Bei. 6 12 0,6 2,0 0,8 0,4 - 68,0 73,1 49,7
Bei. 1 12 0,6 2,0 2,0 0,4 - 59,8 74,4 44,5
Bei .8 12 0,6 2,0 2,4 0,4 - 52,7 68,9 36,3
/er . 3 12 0,6 2,0 0 0,4 - 37,0 68,2 25,2
Ver. 4 12 0,6 1,0 0,2 0,4 - 67,2 73;8 49,6
Bei. 9 12 0,6 1,8 0,2 0,4 - 77,8 78,1 60,8
10
Dei.
12 0,6 3,0 0,2 0,4 - 60,5 79,0 47,8
Bei.11 12 0,6 4,0 0,3 0,4 - 45,4 78,8 35,8
Ver .5 12 0,3 2,0 0,2 0,4 - 74,9 76,4 57,2
Bei. 12 12 1/0 2/0 0,2 0,4 - 78,5 74/8 58/7
Bei . 13 12 2,0 2,0 0,2 0,4 - 65,5 72,1 47,2
. 14
Bei .
12 2,4 2,0 0,3 0,4 53,2 65,1 34/6
Ver .6 12
709832/1020
Tabelle ] (Forts.)
Atoiwerhältnisse der Katalysator»«»-'
ponenten (Sauerstoff ausgeschlossen) '
V P Cfe Cu X Umsetzurq
von MetJia-
crolein
(%)
Selekti
vität zu
Methac
rylsäure
(%)
Einzel-
strcniaus-
beute won
Metliac-
rylsäure
Bei.15 Mo 0,6 2> U,2 0,4 ""0,4 BG, 7 74,7 04,8
Dei.16 x3 0,6 2,0 0,2 0,4 00O, 4 07,4 75,8 66,2
Bei.17 12 0,6 2,0 0,2 0,4 T°0. A 82,1 78,6 64,5
Bei.18 12 0,6 2,0 0,2 0,4 *-Ό,4 89,2 72,9 65,0
Bei." 12 0,6 2,0 0,2 0,4 Sno,4 90,3 71,6 64,7
Bei.20 12 0,7 2,0 0,3 «Μ Fo0.2Sn0.2 89,7 71,0 63,7
Bei.21 12 0,7 2,0 0,3 0,3 Sn0,3rJte0.2 85,4 75,2 64,2
Ver.7 12 0,7 2,0 0 0,4 f"e0,2Sn0,2 44,3 63,8 28,3
Ver.8 12 0 2,0 0 0,4 F°0,2Sn0,2 42,6 67,4 28,7
Ver.9 12 1,0 0 0,2 0,4 ^0,4 33,7 6,7 2,3
12
709832/1020
B 7880 Beispiel 22
In 200 ml auf etwa 80°C erhitztem destillierten» Wasser wurden 106 g Ammoniumparamolybdat (NH1. ) ,-Mo7O21. * 1JH-O gelöst. Die Lösung wurde mit 50 ml einer wässrigen Lösung mit einem Gehalt von 13,2 g Ammoniumphosphat (zweibasisch) unter Rühren und Erhitzen vermischt.
In 100 ml auf etwa 80°C erhitzem;destilliertem Wasser wurden 35 g Ammoniummetavanadat NH14VO, gelöst, 10 g Oxalsäure HpCpO1. · 2HpO wurden mit der Lösung unter Erhitzen und Rühren vermischt. Die Menge der verwendeten Oxalsäure in Relation zu den Oxidkomponenten des Katalxsators betrug 10 Gew.-Ϊ. Die resultierende wässrige Lösung wurde mit der früheren wässrigen Lösung vermischt und danach wurden bO ml einer wässrigen Lösung mit einem Gehalt von ^,3 g Cernitrat Ce(NO-,)-,* 6HpO und 50 ml einer wässrigen Lösung mit einem Gehalt von 1,8 g Kupfer (Il)nitrat Cu (NO3)2·3H2O zu der gemischten Lösung hinzugefügt. Die resultierende Mischung wurde unter Rühren auf einem heißen Wasserbad erhitzt. 11 g Diatomenerde wurden als Träger zugemischt. Die resultierende Aufschlämmung wurde konzentriert und der Rückstand wurde in Form von Pellets mit einem Durchmesser von b mm geformt. Die Pellets wurden bei 16O°C etwa 20 Stunden lang getrocknet, bei 300°C 4 Stunden lang in Luft kalziniert und danach bei 38O0C 6 Stunden lang gesintert, wodurch ein Katalysator erhalten wurde.
Der erzielte Katalysator besaß die Formel:
Mo12V0,6P2CeO,2CuO,i<
bei der Sauerstoff nicht berücksichtigt ist. Der Katalysator wurde auf 10 Gew.-Ϊ Diatomenerde aufgetragen.
709832/1020
B 7880
Die Reaktion wurde durchgeführt, indem man Methacrolein mit Luft über 16g des in einer Reaktionssäule gepackten Katalysators bei 28O°C für eine scheinbare Kontaktzeit (Verweilzeit) von zwei Sekunden oxidiert. 5
Als Ergebnis betrug die Umsetzung von Methacrolein 90,7 %, die Selektivität von Methacrylsäure war 76,1 % und die Einzelstromausbeute von Methacrylsäure betrug 69,3
Die Selektivitäten zu Essigsäure, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid betrugen 6,7 %, 7,2 % bzw. 8X6 %. Wenn die gleiche Reaktion bei 30.00C bei einer scheinbaren Kontaktzeit (Verweilzeit) von zwei Sekunden durchgeführt wurde, betrug die Umsetzung von Methacrolein 97,1 %t die Selektivität von Methacrylsäure betrug 70,2 % und die Einzelstromausbeute von Methacrylsäure war 68,1 %.
Vergleichsbeispiel 10
Das Verfahren von Beispiel 22 wurde wiederholt, iß die Kupferkomponente nicht enthalten ι Katalysator wurde erhalten, welcher die Formel:
außer daß die Kupferkomponente nicht enthalten war. Ein
Mo12V0,6 P2Ce0,2
aufwies, bei der Sauerstoff nicht berücksichtigt ist. Der Katalysator wurde auf 10 Gew.-Ϊ üiatomenerde aufgetragen, und die Reaktion wurde über einen Katalysator bei 28O°C bei einer scheinbaren Kontaktzeit (Verweilzeit) von zwei Sekunden durchgeführt.
Als Ergebnis betrug die Umsetzung von Methacrolein 61,5 ί, die Selektivität von Methacrylsäure war 82,1 Ϊ und die Einzelstromausbeute von Methacrylsäure betrug 53,0 %. Die Selektivitäten zu Essigsäure, Kohlenmonoxyd und Kohlen-
709832/1020
- yg - B 7830
. At-
dioxid betrugen 3,7 %, 5,1 * bzw. 5,9 %.
Wenn die gleiche Reaktion bei 3Oü°C mit einer scheinbaren Kontaktzeit (Verweilzeit) von zwei Sekunden ij durchgeführt wurde, betrug die Umsetzung von Methacrolein 74,5 %, die Selektivität von Methacrylsäure war 78,7 % und die Einzelstromausbeute von Methacrylsäure betrug 58,6 %.
Beispiel 23
10
Das Verfahren von Beispiel 22 wurde wiederholt, außer daß 2,0 g Kupfer'(I)chlorid CuCl und 8,0 g Eisen (III) nitrat Fe(NO3)'9H2O anstelle von 4,8 g Kupfer (Il)nitrat hinzugesetzt wurden. Ferner wurden 17,8 g Kaolin anstelle von 11 g Diatomenerde verwendet. Der erzielte Katalysator besaß die Formel:
Mo12V0,6P2CeO,2CuO,4FeO,4
bei der Sauerstoff ausgeschlossen ist. Der Katalysator enthielt 15 Gew.-Ü Kaolin. Die Umsetzung von Methacrolein wurde bei 28O°C bei einer scheinbaren Kontaktzeit (Verweilzeit) von zwei Sekunden durchgeführt. Als Ergebnis betrug die Um-Setzung von Methacrolein 95,7 %', Die Selektivität von Methacrylsäure war 73,6 % und die Einzelstromausbeute von Methacryläure betrug 70,4 %. Die Selektivitäten zu Essigsäure, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid betrugen 7,1 %, 7,8 % bzw. 9,3 %.
Wenn die gleiche Umsetzung bei 27O°C mit einer scheinbaren Konbaktzeit (Verweilzeit) von zwei Sekunden durchgeführt wurde, betrug die Umsetzung von Methacrolein 88,7 %, die Selektivität von Methacrylsäure war 78,0 % und die Einzelstromausbeute von Methacrylsäure betrug 69,2 %.
709832/1020
B 7880 Vergleichsbeispiel 11
Das Verfahren von Beispiel 23 wurde wiederholt, außer daß die Cerkomponente nicht enthalten war. Es wurde ein Katalysator mit der Formel:
M°l2VO,6P2CuO,i4FeO,ii
erzielt, bei der Sauerstoff nicht berücksichtigt ist. Der Katalysator wurde auf 15 Gew.-ί Kaolin aufgebracht. Die Reaktion von Methacrolein wurde über einen Katalysator bei 280 C,bei einer scheinbaren Kontaktzeit (Verweilzeit) von zwei Sekunden durchgeführt. Als Ergebnis betrug die Umsetzung von Methacrolein 46,8 %, die Selektivität von Methacrylsäure betrug 67,1 % und die Einzelstromausbeute von Methacrylsäure war 31,4 %. Wenn die gleiche Reaktion bei 300 Cbei einer scheinbaren Kontaktzeit (Verweilzeit) von zwei Sekunden durchgeführt wurde, betrug die Umsetzung von Methacrolein 62,3 %, die Selektivität von Methacrylsäure 57,2 % und die Einzelstromausbeute von Methacrylsäure 35,6 %.
Beispiel 24
Das Verfahren von Beispiel 22 wurde wiederholt, außer daß 3,6 g Kupfer (Il)nitrat und 4,3 g Mangannitrat Mn(NOj)2'6H2O anstelle von 4,8 g Kupfer (Il)nitrat verwendet wurden. Ein Katalysator mit der Formel
M°12VO,6P2CeO,2CuO,3MnO,3 30
wurde erhalten, bei der Sauerstoff nicht berücksichtigt ist. Der Katalysator wurde auf 10 Gew.-Jt Diatomenerde aufgebracht. Die Umsetzung von Methacrolein wurde bei 280°C bei einer scheinbaren Kontaktzeit (Verweilzeit) von zwei Sekunden durchgeführt. Als Ergebnis betrug die Umsetzung
709832/1020
B 7880
von Methacrolein 93,^ %, die Selektivität von Methacrylsäure 75,8 % und die Einzelstromausbeute von Methacrylsäure 70,8 %.
Beispiele 25 bis 37,
Vergleichsbeispiele 12 bis 17
Das Verfahren von Beispiel 22 wurde wiederholt, außer daß Weinsäure HOOCCH(OH)CH(OH)COOh anstelle von Oxalsäure als reduzierendes organisches Material verwendet wurde.
Die Mengen der Ce, P, V und Cu-Komponenten wurden bei der Herstellung der Katalysatoren variiert. Die Umsetzung von Methacrolein wurde über jeden Katalysator bei 28O°C , bei einer scheinbaren Kontaktzeit (Verweilzeit) von zwei Sekunden durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle II aufgeführt.
709832/1020
Tabelle II
B 7880
ι
I
ι
Bei ^5 Atomverhältnisse der
komponenten(Sauerstof
schloss«=
V P Ce Katalysator
f ausge-
n)
Umsetzung von
fJnthacroiein
(%)
Selektivität
zu Methac
rylsäure
(%)
Einzelstroro-I
ausbeute 4
von ϊ OtJi- <
' Bei.26 0,6 2,0 0,0f) Cu 72,1 82,7 acrylsäure
Bei·27 12 0,6 2,0 0,2 0,4 89, I 78,9 59,6
Bei. 28 12 0,6 2,0 0,8 0,4 75,2 . 74,5 70,3 :
Ver.12 12 0,6 2,0 2,0 0,4 67,4 72,3 56,0
Bei. 29 12 0,6 2,0 3.0 0,4 54,1 70,7 48,7
Bei. 30 12 0,6 1,0 0,2 0,4 76,8 74,0 38,2
Jäei. 31 12 0,6 i . 0,2 0,4 87,7 79,2 56,8 ■
Ver.13 12 0,6 3,0 0,2 0,4 73,7 78,5 69,5 ''
Ver.14 12 0,6 4,0 0,2 0,4 57,6 76,1 57,9 !
Bei. 32 12 0,6 0 0,2 0,4 31,2 5,7 43,8 !
Bei. 33 12 0,3 2,0 0,2 0,4 83,5 80,9 1,8 !
J3ei. 34 12 1,0 2,0 0,2 0,4 86,1 76,6 67,6 I
Ver.15 12 2,0 2,0 0,2 0,4 77,4 74,0 66,0 j
Ver.16 12 3,0 2,0 0,2 0,4 59,0 71,3 57,3 j
Bei·35 12 0 2,0 0,2 0,4 45.9 69,4 42,1 I
Bei.36 12 0,6 2,0 0,2 0,4 89,7 75,0 31,9 !
Bei.37 12 0,6 2,0 0,2 0,7 84,6 73,9 67,3 j
Ver.17 12 0.6 2.0 0,2 .1,0 /5, 1 74,5 62,5 !
12 0,6 2,0 0,2 2.0 62.2 65,4 55,9 '
12 3,0 40,7 j
709832/1020
- »β - ·· E 7Ö8O
Beispiele j8 bis ^6
Das Verfahren von Beispiel 22 wurde wiederholt, außer daß eine Mischung von 2,0 g Kupfer (I)Chlorid und c 5,7 g Mangannitrat oder eine Mischung von 8,0 g Eisen (III) nitrat, 5,8 g Kobaltnitrat Co(NO )2.6H2O, 1,5 g Zinn (II) Chlorid SnCIp und Tellurdioxid TeO2 anstelle von Ί,8 g Kupfer (Il)nitrat verwendet wurde. Katalysatoren mit der Formel:
Mo12V0,6P2CeO,.2CuO,4X0,4
wurden erhalten, bei der Sauerstoff ausgeschlossen ist und X = Mn, Fe, Co, Sn o'der Te ist. Die Katalysatoren wurden auf 10 Gew.-;» Diatomenerde aufgetragen. Durch das gleiche Verfahren wurden Katalysatoren mit Mo, V, P, Ce und Cu-Komponenten und zwei oder mehreren Komponenten von Mn, Fe, Co, Sn und Te ebenfalls hergestellt.
Das Verfahren von Beispiel 22 wurde für die Umsetzung von Methacrolein über jeden Katalysator bei 28O°C und einer scheinbaren Kontakt zeit (Verweilzeit) von zwei Sekunden wiederholt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle III gezeigt.
709832/1020
270A991
B 7380
Tabelle III
I Bei.38 Ätonrverhältnisse dor KatalysatorkonfO-
nenten (außer Sauerstoff)
V P Ce Cu X tlrisetzuncj
von Nteth-'
acrolein
Selektivität feinzel-
zu f-'ethac- istromaus-
ryl säure ·' Leute
von Me ti v|
acrylsSu-i
re M
Bei.39 Mo 0,6 2,0 0,2 0,4 %.4 (%) (4) 70,5
Bei.40 12 0,6 2,0 0,2 0,4 F00,4 97,2 72,5 69,7
Bei.41 12 0,6 2,0 0,2 0,4 %,4 96,4 72,3 69r8
Bei.42 12 0,6 2,0 0,2 0,4 Sll0,4 94,2 74,1 70,1
Bei.43 12 0,6 2,0 0,2 0,4 <ry»
m0,4
97,1 72,2
Bei.44 12 0,6 2,0 0,2 0,3 ^V30O, 3 92,8 76,'J 09,6
'Bei.45 12 0,7 2,0 0,3 0,3 SnO,3T('O,2 94,3 73,8 72,2
■*!.« 12 0,7 2,0 0,3 0,4 1W 96,7 74,7 69,7
12 0,7 2,0 0,2 0,2 ^0,2^0,2
1Hl, 2
95,7 72,8 69,5
12 94,5 73,5
709832/1020
B 7880
Beispiele ^7 bis
Das Verfahren von Beispiel 2l\ wurde wiederholt, außer daß die Typen und die Mengen des reduzierenden organischen Materials variiert vmrden. Katalysatoren mit der Formel:
wurden erhalten, bei uer Sauerstoff nicht berücksichtigt ist. Die Katalysatoren wurden auf 10 Gew.-% Diatomenerde aufgebracht. Die Umsetzung von Methacrolein wurde über jeden Katalysator bei 2bou(J,t>ei einer scheinbaren Kontakt zeit (Verweilzeit) von zwei Sekunden durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle IV aufgeführt.
709832/1020
Tabelle IV
B 7880
I
I
I
I
■ 1
reduzierendes
organischen
Material
Menge des orga
nischen Ma
terials bezogen
auf die Oxide
(Gew.-%)
Unsetzung
von
Methacrolein
(%)
Selektivität
zu F'eth acryl
säure (%)
Linzelstrorir-
•ausbeutt: von
Methacryl-
: iure
(t)
Bei. 47 keines 0 87,5 74,2 64,9
,1
•Bei.24
Oxalsäure 10 93,4 75,8 70,8
Bei. 48 Oxalsäure 20 94,8 73,1 69,3
Bei. 49 Oxalsäure 40 88r5 70,5 62,4
Bei. 40 Bernsteinsäure 10 90,8 77,3 70,2
Bei. 51 Zitronensäure 10 91,9 74,0 68,0
iei.-52 Pyrogallol 10 96,1 71,2 68,4
tei. 53 Mannitol 10 86,2 76,1 65,6
709832/1020
- air - β 7880
Beispiel 5^
Das Verfahren von Beispiel 23 wurde wiederholt, außer daß 236 g oC - Aluminiumoxidträgermaterial, das in Form von Pellets mit einem Durchmesser von 6 mm geformt wurde, anstelle von 17,8 g Kaolin verwendet wurden. Die Mischung wurde unter Rühren erhitzt und zur Herstellung des Trägerkatalysators konzentriert. Es wurde ein Katalysator mit der Formel:
10
M°12VO,6P2CeO,2CuO,4FeO,4
erhalten, bei der Sauerstoff nicht berücksichtigt ist. Der Katalysator wurde auf aC -AIpO, auftragen, d.h. 30 Gew.-% bezogen auf die Menge des Katalysators. Die Umsetzung von 1^ Methacrolein wurde über den Katalysator bei 28O°C bei einer scheinbaren Kontaktzeit (Verweilzeit) von drei Sekunden durchgeführt. Als Ergebnis betrug die Umsetzung von Methacrolein 77,8 %i die Selektivität von Methacrylsäure 82,9 % und die Einzelstromausbeute von Methacrylsäure 6*1,5
Beispiel 55
Ein Lebensdauertest des Katalysators von Beispiel 23, welcher die Formel
Mo12V0,6P2CuO,HFeO,4
aufweist, bei der Sauerstoff nicht berücksichtigt ist, wurde durchgeführt. Der Katalysator wurde auf 15 Gew.-% Kaolin aufgetragen und die Umsetzung wurde bei einer Reaktionstemperatur von 28O0C und einer Raumgeschwindigkeit von etwa 18OO durchgeführt.
709832/1020
Ii 7880
Ein Lebensdauertest des Katalysators von Vergleichsbeispiel 10, welcher die Formel
Mo12V0,6P2Ce0,2
aufweist, bei der Sauerstoff ausgeschlossen ist, wurde durchgeführt. Der Katalysator wurde auf 10 Gew.-? Diatomenerde aufgetragen und die Reaktion wurde bei einer Reaktionstemperatur von 31O0C und einer Raumgeschwindigkeit von etwa 1800 durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle V gezeigt.
Es wurde gefunden, daß der erfindungsgemäße Katalysator eine sehr hohe und stabile katalytische Aktivität bei relativ niedriger Temperatur aufwies.
709832/1020
7880
Tabelle V
Kataly
sator
Reaktionsbedingungen Eadtcmpera-
tur
Durch
führung.',
dauer
(Tag.-)
Umset
zung
von
Methac
rolein
liälektivi
L-'iL zu
I Methac—
{%)
"inael-
;troniaus-
<-'ute ν.«;.
*1 Reaktionr-
tomp.
2 92,4 72,9 67,4
2800C Il 20 91,0 74,6 67,0
Il 265«C 40 93,7 72,5 67,9
Il tf 60 92,5 73,7 68,2
Il Il 90 91, ö 73,0 67,0
*2 Il 327°C 2 95,5 67,7 64,7
3400C 330°C 20 86,1 65,0 56,0
Il 334°C 40 72,1 62,4 45,0
Il
2Cu0 iJFeO
Gew·"-* Kaoiin
Mo1 oVn ,TnCen o mit 10 Gew.-JC Diatonieenerde
lc (J }u d U td
709832/1020

Claims (10)

- b 7880
1. /Verfahren zur Herstellung von Methacrylsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man Methacrolein mit molekularem Sauerstoff oder einem molekularen Sauerstoff-haltigen Gas in der Dampfphase in Gegenwart eines Oxidkatalysatorkomplexes mit der Formel:
Mo0V, P Ce,Cu X„0
abc d efg
umsetzt, bei der X wenigstens ein Element aus der Gruppe Mn, Fe, Co, Sn und Te darstellt und a, b, c, d, e, f und g Atomverhältnisse darstellen, bei denen a=12, b=0,01 bis 2, c=0,1 bis 3, d=0,01 bis 2, e=0,01 bis 2, f=0 bis 2 ist und llj g einen Wert in Abhängigkeit von den Valenzen der anderen Komponenten im Bereich von 38 bis 50 annimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elementaren Atomverhältnisse der empirischen Formel a=12, b=0,l bis 1,0, c=l,0 bis 2,5, d=0,02 bis 0,8, e=0,l bis 1,0, f=0,l bis 1,0 sind und g einen Wert in Abhängigkeit von den Valenzen der anderen Komponenten im Bereich von 38 bis 50 annimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Katalysator durch Zugabe eines reduzierenden organischen Materials aus der Gruppe zweibasische Carbonsäuren, Oxycarbonsäuren und Polyolen zu den Komponenten, aus welchen der Katalysator gebildet wird, hergestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als reduzierendes organisches Material Oxalsäure, Bernsteinsäure, Weinsäure, Zitronensäure, Milchsäure, Mannitoi und/oder Pyrogallol eingesetzt wird.
709832/1020
B 7880
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator auf einen Träger aufgetragen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator bei einer Temperatur im Bereich von 300 bis MbO0C kalziniert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidation von Methacrolein bei einer Temperatur im Bereich von 240 bis 33o°C durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidation von Methacrolein bei einer scheinbaren Kontaktzeit (Verweilzeit) im Bereich von 1 bis 5 Sekunden
I^ durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der tnolekulare Sauerstoff oder das molekularen Sauerstoff-haltige Gas in Form von Luft geliefert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisegas eine Reaktionsgasmischung enthält, die durch Oxidation von Isobutylen hergestellt wird.
J1^ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidation von Methacrolein in Gegenwart eines inerten gasförmigen Verdünnungsmittels durchgeführt wird, welches aus der Gruppe Dampf, Stickstoff und Kohlendioxyd ausgewählt wird.
709832/1020
DE2704991A 1976-02-09 1977-02-07 Verfahren zur Herstellung von Methacrylsäure Expired DE2704991C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP51012245A JPS5946934B2 (ja) 1976-02-09 1976-02-09 メタクリル酸の製法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2704991A1 true DE2704991A1 (de) 1977-08-11
DE2704991B2 DE2704991B2 (de) 1980-09-25
DE2704991C3 DE2704991C3 (de) 1981-07-02

Family

ID=11799970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2704991A Expired DE2704991C3 (de) 1976-02-09 1977-02-07 Verfahren zur Herstellung von Methacrylsäure

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4174459A (de)
JP (1) JPS5946934B2 (de)
DE (1) DE2704991C3 (de)
GB (1) GB1545976A (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2407022A1 (fr) * 1977-10-31 1979-05-25 Nippon Kayaku Kk Procede et catalyseur pour produire de l'acide methacrylique
EP0005769A1 (de) * 1978-05-31 1979-12-12 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Verfahren zur Herstellung von Methacrolein und Methacrylsäure
FR2443876A1 (fr) * 1978-12-13 1980-07-11 Nippon Kayaku Kk Nouveau procede de preparation de l'acide methacrylique
FR2451907A1 (fr) * 1979-03-22 1980-10-17 Nippon Kayaku Kk Procede pour produire de l'acide methacrylique par oxydation en phase vapeur de la methacroleine
EP0253896A1 (de) * 1986-01-08 1988-01-27 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Herstellung von methakrylsäure und katalysatoren dazu

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5637050A (en) * 1979-09-04 1981-04-10 Ube Ind Ltd Preparation of catalyst for preparing unsaturated acid
US4279777A (en) * 1979-12-10 1981-07-21 The Standard Oil Company Molybdenum-copper-tin catalysts
US4301030A (en) * 1980-08-05 1981-11-17 The Standard Oil Company Bi-containing methacrolein oxidation catalysts
US4301031A (en) * 1980-08-05 1981-11-17 The Standard Oil Company Methacrolein oxidation catalysts
US4400364A (en) * 1981-07-17 1983-08-23 The Halcon Sd Group, Inc. Process for oxidizing carbon monoxide in the presence of methacrolein
DE3508649A1 (de) * 1985-03-12 1986-09-18 Röhm GmbH, 6100 Darmstadt Heteropolysaeure h(pfeil abwaerts)8(pfeil abwaerts)pmo(pfeil abwaerts)1(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)0(pfeil abwaerts)vo(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)9(pfeil abwaerts), deren anhydrid pmo(pfeil abwaerts)1(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)0(pfeil abwaerts)vo(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)5(pfeil abwaerts)und ihre verwendung
JPH064578B2 (ja) * 1986-12-15 1994-01-19 鐘淵化学工業株式会社 光学活性シアノ化合物の製造方法
KR100407528B1 (ko) * 2000-09-18 2003-11-28 아사히 가세이 가부시키가이샤 산화 또는 가암모니아산화용 산화물 촉매의 제조 방법
CN100430141C (zh) * 2004-03-23 2008-11-05 三菱化学株式会社 复合氧化物催化剂的制备方法
US7732367B2 (en) 2005-07-25 2010-06-08 Saudi Basic Industries Corporation Catalyst for methacrolein oxidation and method for making and using same
US7649111B2 (en) 2005-07-25 2010-01-19 Saudi Basic Industries Corporation Catalyst for the oxidation of a mixed aldehyde feedstock to methacrylic acid and methods for making and using same
US7649112B2 (en) 2005-07-25 2010-01-19 Saudi Basic Industries Corporation Integrated plant for producing 2-ethyl-hexanol and methacrylic acid and a method based thereon
US7851397B2 (en) 2005-07-25 2010-12-14 Saudi Basic Industries Corporation Catalyst for methacrolein oxidation and method for making and using same
US8921257B2 (en) 2011-12-02 2014-12-30 Saudi Basic Industries Corporation Dual function partial oxidation catalyst for propane to acrylic acid conversion
US8722940B2 (en) 2012-03-01 2014-05-13 Saudi Basic Industries Corporation High molybdenum mixed metal oxide catalysts for the production of unsaturated aldehydes from olefins
JP5892826B2 (ja) * 2012-03-27 2016-03-23 住友化学株式会社 メタクリル酸の製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3875220A (en) * 1973-10-11 1975-04-01 Standard Oil Co Ohio Process for the preparation of methacrylic acid from methacrolein
DE2353131A1 (de) * 1973-08-16 1975-04-24 Mitsubishi Rayon Co Verfahren und katalysator zur katalytischen gasphasenoxydation von ungesaettigten aldehyden
DE2460541A1 (de) * 1973-12-29 1975-07-10 Nippon Catalytic Chem Ind Verfahren zur herstellung von methacrylsaeure
DE2523757A1 (de) * 1974-05-31 1976-01-15 Mitsubishi Rayon Co Verbessertes verfahren zur herstellung von acrylsaeure oder methacrylsaeure

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3959182A (en) * 1969-08-19 1976-05-25 Rohm And Haas Company Catalyst compositions and process for producing acrylic acid or methacrylic acid utilizing such catalyst
CA1018186A (en) * 1973-10-25 1977-09-27 Serge R. Dolhyj Catalyst compositions especially useful for preparation of unsaturated acids

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2353131A1 (de) * 1973-08-16 1975-04-24 Mitsubishi Rayon Co Verfahren und katalysator zur katalytischen gasphasenoxydation von ungesaettigten aldehyden
US3875220A (en) * 1973-10-11 1975-04-01 Standard Oil Co Ohio Process for the preparation of methacrylic acid from methacrolein
DE2460541A1 (de) * 1973-12-29 1975-07-10 Nippon Catalytic Chem Ind Verfahren zur herstellung von methacrylsaeure
DE2523757A1 (de) * 1974-05-31 1976-01-15 Mitsubishi Rayon Co Verbessertes verfahren zur herstellung von acrylsaeure oder methacrylsaeure

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2407022A1 (fr) * 1977-10-31 1979-05-25 Nippon Kayaku Kk Procede et catalyseur pour produire de l'acide methacrylique
EP0005769A1 (de) * 1978-05-31 1979-12-12 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Verfahren zur Herstellung von Methacrolein und Methacrylsäure
FR2443876A1 (fr) * 1978-12-13 1980-07-11 Nippon Kayaku Kk Nouveau procede de preparation de l'acide methacrylique
FR2451907A1 (fr) * 1979-03-22 1980-10-17 Nippon Kayaku Kk Procede pour produire de l'acide methacrylique par oxydation en phase vapeur de la methacroleine
EP0253896A1 (de) * 1986-01-08 1988-01-27 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Herstellung von methakrylsäure und katalysatoren dazu
EP0253896A4 (de) * 1986-01-08 1988-01-28 Mitsubishi Rayon Co Herstellung von methakrylsäure und katalysatoren dazu.
US4803302A (en) * 1986-01-08 1989-02-07 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Process for the production of methacrylic acid

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5295609A (en) 1977-08-11
JPS5946934B2 (ja) 1984-11-15
DE2704991B2 (de) 1980-09-25
US4174459A (en) 1979-11-13
DE2704991C3 (de) 1981-07-02
GB1545976A (en) 1979-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2704991A1 (de) Verfahren zur herstellung von methacrylsaeure
DE2460541C3 (de) Phosphor, Molybdän und Vanadium sowie gegebenenfalls Kupfer, Kobalt, Zirkon, Wismut, Antimon und/oder Arsen enthaltender Oxydkatalysator und dessen Verwendung zur Herstellung von Methacrylsäure
DE60128811T2 (de) Verfahren für die herstellung von acrylsäure
DE2413206C3 (de) Katalysator auf der Basis Mo-V-Cu-W zur Herstellung von Acrylsäure aus Acrolein
DE2251364B2 (de) Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure bzw. Methacrylsäure aus Acrolein bzw. Methacrolein
DE3010434A1 (de) Verfahren zur herstellung von methacrylsaeure
EP0088328B1 (de) Oxidationskatalysator, inbesondere für die Herstellung von Methacrylsäure durch Gasphasenoxidation von Methacrolein
DE2220799A1 (de) Verfahren zur herstellung von acrylsaeure
DE2608583B2 (de) Verfahren zur Herstellung von Methacrylsäure durch katalytische Oxidation von Methacrolein
DE2610249C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure bzw. Methacrylsäure
EP0088327B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Methacrylsäure
DE2455216A1 (de) Verfahren zur herstellung von ungesaettigten carbonsaeuren
DE2353131C3 (de) Katalysator fur die Gasphasenoxydation von ungesättigten Aldehyden zu ungesättigten Carbonsäuren
DE2831540A1 (de) Verfahren zur herstellung von methacrylsaeure
DE2432486A1 (de) Katalysator und verfahren zum herstellen ungesaettigter karbonsaeuren
DE3590791C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines substituierten Benzaldehyds
DD237833A5 (de) Verfahren zur oxydation ungesaettigter aldehyde und katalysator hierfuer
DE2836309C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Methacrylsäure und deren Estern sowie Methacrolein
DE2328027A1 (de) Verfahren zur oxydation von alkanen zu dicarbonsaeureanhydriden
DE2832132A1 (de) Verfahren zur herstellung von methacrylsaeure
DE2533451A1 (de) Verfahren zur herstellung von acrylsaeure
DE2434926C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Methacrolein
DE2112938B2 (de) Verfahren zur Herstellung ungesättigter Fettsäuren aus den entsprechenden ungesättigten aliphatischen Aldehyden
DE1177628B (de) Verfahren zur Herstellung von Akrolein oder Methakrolein durch katalytisch Oxydation von Propylen oder Isobutylen.
DE3226721C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee