DE2720946C2 - Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril durch Ammonoxidation - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril durch Ammonoxidation

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril durch AmmonoxidaJ'i-jn von
gasförmigem Propylen.
Verschiedene Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril durch Umsetzen von Propylen mit Sauerstoff und
Ammoniak in der Gasphase in Gegenwart eines Katalysators bei erhöhter Temperatur sind als katalytische Ammonoxidationsmethoden gut bekannt. Für die gesamte Methode werden verschiedene Katalysatoren verwendet. Die konventionellen Katalysatoren bestehen hauptsächlich aus Oxid-Zusammensetzungen, die Kombinationen mehrerer Oxide sind So sind Mo-Co-Fe-Bi-O-Katalysatoren aus den japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 47-17 718 (1972) und 48-49 719 (1973) und den DE-OS 21 66 145 und 25 23 983 bekannt. Jedoch hat
die Verwendung von Mo-Co-Fe-Bi-O-Katalysatoren für die Herstellung von Acrylnitril durch Ammonoxidation von Propylen folgende Nachteile:
1. Die Ausbeute an Acrylnitril, berechnet auf die eingesetzte Menge Propylen, ist relativ niedrig, und zwar maximal ungefähr 80%.
2. Angesichts der Abhängigkeit zwischen der Ammonoxidationstemperatur und der Acrylnitrilausbeute liegt
die optimale Temperatur, bei der die höchste Ausbeute an Acrylnitril erhalten wird, bisher bei 4500C, was
relativ hoch und unwirtschaftlich ist.
3. Angesichts der Abhängigkeit der Acrylnitrilausbeute von der Kontaktzeit des Reaktionsgutes mit dem
Katalysator ist die optimale Kontaktzeit, bei der die Acrylnitrilausbeute am größten ist, unerwünscht lang, und die Raum-Zeit-Ausbeute des Acrylnitriis, die weiter unten definiert werden soll, ist bei dieser optimalen
Kontaktzeit niedrig. Außerdem haben die konventionellen Katalysatoren noch andere Nachteile; so sind die
Kosten der Katalysatoren groß, weil sie verhältnismäßig große Mengen an Wismut enthalten, und Wismut
ist teuer. Kleine Mengen an Wismut in den konventionellen Katalysatoren führen zu einer niedrigen Ausbeute an Acrylnitril.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril durch Ammonoxidation von Propylen in Gegenwart eines Katalysators zu schaffen, mit dem es gelingt, hohe Ausbeuten an Acrylnitril bei einer relativ niedrigen Reaktionstemperatur und während einer relativ kurzen Kontaktzeit zu
erhalten. , . .._...
Die Lösung ist im vorstehenden Anspruch niedergelegt. Erfindungswesentlich ist die Beimischung einer bestimmten kleinen Menge entweder von V- oder Te-Oxid zu den üblicherweise verwendeten Oxiden des Mo, Co, Fe und Bi.
Vorzugsweise ist b = 4,9, c = 13—5,0, d = 0,15—0,5 und e = 0,03—03. Das vorliegende Verfahren führt zu folgenden technischen Vorteilen:
1. Im Vergleich zu den konventionellen, einen Mo-Co-Fe- 3i-O-Katalysator verwendenden Verfahren kann mit dem vorliegenden Verfahren Acrylnitril in einer hohen Ausbeute, bezogen auf die Menge des eingesetzten Propylens, hergestellt werden. Unter optimalen Bedingungen ist es möglich, Acrylnitril in einer Ausbeute von 80% oder mehr herzustellen.
2. Die optimale Reaktionstemperatur, bei der die höchste Ausbeute an Acrylnitril erreicht wird, liegt relativ
niedrig, nämlich bei ungefähr400°C. wodurch ein industrieller Vorteil geschaffen wird.
3. Da die optimale Kontaktzeit zwischen Produkt und Katalysator, in der die höchste Ausbeute an Acrylnitril erzielt werden kann, kürzer ist als bei den konventionellen Verfahren mit einem Mo-Co-Fe-Bi-O-Katalysator ist die Raum-Zeit-Ausbeute des Acrylnitriis sehr groß, nämlich 250 g/l und h oder größer.
Mt 4. Da bei dem vorliegenden Verfahren nur eine kleine Menge Wismut im Katalysator ausreicht, sind die Katalysatorkosten relativ niedrig.
Wird ein Katalysator verwendet, bei dem die Mengen an Mo, Co. Fe und Bi außerhalb des oben angegebenen Bereichs liegen nimmt sowohl der Grad der Selektivität für Acrylnitril als auch die Umwandlung des Propylens es ab. Insbesondere nimmt der Grad der Selektivität für das Acrylnitril ab. Diese Bedingungen führen zu einer niedrigen Acrylnitril-Ausbeute.
Wenn der Katalysator V oder Te in einem atomaren Verhältnis enthält, das über der oben erwähnten oberen Grenze von I liegt, nimmt sowohl der Grad der Selektivität für das Acrylnitril als auch die Ausbeute an
Acrylnitril ab. 1st das atomare Verhältnis von V oder Te im Katalysator kleiner als die angegebene untere
Grenze von 0,01 dann ist die Katalysator-Aktivität zu niedrig und die Acrylnitril-Ausbeute ebenfalls unerwünscht niedrig.
Die Vorteile des vorliegenden Verfahrens gehen aus den nachstehenden Vergleichsversuchen hervor.
Vergleichsversuche
1. DE-OS 21 66 145(SUMITOMO)
Beispiel 15, Tabelle IH io
Zusammensetzung des Reaktionsgemisches: C3H6: 1 = 4,8% NH3: 1,2 = 5,8%
O2: 2,8 = 13,5% 15
N2: 6,8 = 32,7% H2O: 9 = 43,2%
Tc = 6 s
Umwandlung C3H6 = 99,8% 20
-Selektivität Afci = 86rl%
oder Umwandlung C3H6 in AN: 853% Produktivität AN pro Zeiteinheit:
Reaktionsgemisch 100 Mole
C3H6 4.8 Mole 25
AN 4,1 Mole
2. DE-OS 25 23 983 (UGINE KUHLMANN)
Beispiel 10, Tabelle 1 30
Zusammensetzung des Reaktionsgemisches: C3H6.- 1 - C7% NH3: 1 = 6,7%
Luft: 11 = 733% 35
H2O: 2 =
Tc = 3,2 s
Umwandlung C3H6 = 97,8%
Selektivität AN = 863% 40
oder Umwandlung C3H6 in AN = 84,4% Produktivität AN pro Zeiteinheit:
Reaktivität: 100 x-^- = 187,5 Mole
C3H6: 187,5 X 6,7% = 12,6MoIe
AN: 12,6 X 84,4% = 10,6 Mole
3. Vorliegende Erfindung
Beispiel 11
45
Zusammensetzung des Reaktionsgemisches: C3H6: 1 = 6,7%
NH3: 1 - 6,7% 55
Luft: 11 = 733% H2O: 2 - 133%
Tc = 1,7 s
Umwandlung C3H6 = 92,2 60
Selektivität AN = 85,6
oder Umwandlung C3H6 in AN: 78,9% Produktivität AN pro Zeiteinheit:
Reaktionsgemisch:
AN:
100 X 6
1,7 		353 Mole
353 X 6,7% = ■ 23,6MoIe
23,6 X 78,9% - 18,7 Mole
65

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril, bei dem Propylen, Ammoniak und molekularer Sauerstoff in der Gasphase bei 380 bis 4200C in Gegenwart von Wasserdampf und eines Mo, Co, Fe, Bi und mindestens ein weiteres Metall enthaltenden Katalysators, innerhalb einer Kontaktzeit von 0,2 bis 7 Sekunden, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator einer mit der empirischen Formel
    ίο verwendet wird, wobei X wenigstens ein Vanadium- oder Telluratom darstellt, während die Indizes b = 3—10, c = 1 —7; d = 0,1 —0,7, e = 0,01 — 1 und /die Anzahl der Sauerstoffatome bedeuten, wobei /im Bereich von 34,6 bis 54,1 liegt
DE2720946A 1976-05-11 1977-05-10 Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril durch Ammonoxidation Expired DE2720946C2 (de)

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