DE2753359A1

DE2753359A1 - Katalysator zur herstellung von aethylenoxid

Info

Publication number: DE2753359A1
Application number: DE19772753359
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Chem Dr Koopmann; Wolf Dieter Dipl Chem Dr Mross; Matthias Dipl Chem Schwarzmann; Eckart Dipl Chem Titzenthalter
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1977-11-30
Filing date: 1977-11-30
Publication date: 1979-06-07
Also published as: DE2753359C2

Description

Katalysator zur Herstellung von Athylenoxid
Zusatz zu Patent . ... ... (Patentanmeldung P 26 40 540.3) bzw. zu 1. Zusatzpatent . ... ... (Patentanmeldung P 27 04 197.0) Die Erfindung nach dem Hauptpatent . ... ... (Patentanmeldung P 26 40 540.3) betrifft einen neuen Katalysator zur Herstellung von Äthylenoxid durch Umsetzung von ethylen mit Sauerstoff auf der Grundlage von auf einem Träger aufgebrachtem Silber und Alkalimetallen bzw. deren Verbindungen, der bezogen auf den Silberanteil, 0,1, insbesondere 0,4 bis 2 Atom-% Natrium und entweder 0,05 bis 0,35 Atom-% Kalium, 0,03 bis 0,25 Atom-% Rubidium oder 0,005 bis 0,2 Atom- Cäsium oder eine Mischung der schweren Alkalimetalle in entsprechender Menge enthält.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung nach dem Hauptpatent wurde gemäß 1. Zusatz-Patent . ... ... (Patentanmeldung P 27 04 197.0) gefunden, daß schon mit einem Gehalt an Cäsium von 0,0005 bis 0,005 Atom-% bzw. von Rubidium von 0,003 bis 0,03 Atom-% (bezogen auf den Silberanteil) ein Katalysator erhalten wird, der bezüglich der Selektivität und Standzeit den bisher bekannten Katalysatoren überlegen ist.
Die Erfindung nach dem zweiten Zusatzpatent betrifft eine weitere Ausgestaltung der Erfindung nach dem Hauptpatent. Es wurde gefunden, daß ein besonders vorteilhafter Katalysator Lithium anstelle von Natrium mit dem im Hauptpatent beschriebenen Erfolg enthalten kann, wobei der Ersatz ganz oder teilweise geschehen kann mit der Maßgabe, daß 0,1 bis 2 Atom-% Natrium auch 0,1 bis 2 Atom-% Lithium entsprechen, d.h. die Wirkung von Lithium hinsichtlich der Menge in Atom-% der von Natrium im wesentlichen entspricht.
Der Katalysator kann erhalten werden, indem man in beliebiger Reihenfolge eine in der Wärme zersetzbare Silberverbindung und entsprechende Alkalimetallverbindungen auf den Träger aufbringt, und durch Einwirkung von Wärme und/oder reduzierenden Mitteln den Katalysator aktiviert.
Beispiel 1 13,9 g Silbernitrat werden in 12 g sec-Butylamin gelöst. Dieser Lösung werden 0,3 ml einer 8 gewichtsprozentigen CsNO3-Lösung und 0,25 ml einer LiNO3-Lösung (22,75 g LiN03 auf 100 ml mit H20) zugesetzt. Man füllt mit Wasser auf ein Volumen auf, das der zu erwartenden Flüssigkeitsaufnahme des Trägers (Vorversuch) entspricht. 100 g Träger (erhältlich beispielsweise als Typ SA 5551 der Fa. Norton USA) werden unter vermindertem Druck imprägniert und 1 Tag bei Raumtemperatur gelagert. Dann wird der imprägnierte Träger in einen Umluftofen überführt, der auf 2400C vorgeheizt ist und der eine CO2- oder N2-Atmosphäre besitzt. Nach dem Abklingen der Gasentwicklung wird der Katalysator aus dem Ofen genommen. Der Katalysator erhält die Bezeichnung L 1.
Beispiel 2 Die Herstellung geschieht wie im Beispiel 1. Anstelle der in Beispiel 1 genannten Mengen an Alkalimetallverbindungen werden 0,1 ml CsN03-Lösung (8,0 g CsN03 auf 100ml mit H20 aufgefullt), 0,25 ml LiN03-Lösung (22,75 g LiN03 auf 100 ml mit Wasser aufgefüllt und 0,15 ml NaN03-Lösung (25,8 g NaN03 auf 100 ml mit Wasser aufgefüllt) zugesetzt. Der Katalysator erhält die Bezeichnung L 2.
Anwendungsbeispiel 1 Der nach Beispiel 1 bzw. 2 erhaltene Katalysator wird zerkleinert und 10 g der Siebfraktion 0,6 bis 0,75 mm in einen Glasreaktor mit 5 mm Innendurchmesser gefüllt. Der Reaktor wird in ein Metallbad gebracht, dessen Temperatur geregelt wird. Über den Katalysator wird ein Gas der Zusammensetzung: 7 % äthylen, 9,7 % Sauerstoff, 0,3 ppm Inhibitor, Rest Stickstoff geschickt.
Es wird bei Normaldruck gearbeitet. Die Katalysatorbelastung betägt 2000 N1 Gas . Die Temperatur wird so eingeregelt, 1 Kontakt # h daß der Sauerstoffumsatz 40 % beträgt. Nach etwa 60 Stunden hat sich die Temperatur stabilisiert und nach 90 Stunden werden Proben gezogen und die Selektivität bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.
Anwendungsbeispiel 2 Der nach Beispiel 1 bzw. 2 erhaltene Katalysator wird zerkleinert und 10 g der Siebfraktion 0,6 bis 0,75 mm werden in einen Reaktor aus rostfreiem Stahl von 5mm Innendurchmesser gefüllt.
Der Reaktor besitzt einen Mantel, durch den eine thermostatisierende Flüssigkeit geschickt wird. Durch den Reaktor wird ein Gas der Zusammensetzung: 30 % Äthylen, 8 % Sauerstoff, 3 ppm Inhibitor, Rest Stickstoff geleitet. Der Druck beträgt 16 bar und die Katalysatorbelastung 3300 N1 Gas . Die Temperatur wird 1 Kontakt # h so eingeregelt, daß der Sauerstoffumsatz 50 % beträgt. Nach 2 Tagen werden Proben gezogen und Aktivität und Selektivität bestimmt (Tabelle 2).
Tabelle 1 (Anwendungsbeispiel 1) Katalysator Silbergehalt Alkaligehalt im Säurelöslichen Temperatur Selektivität (Atom-% bezogen auf Silber) L 1 7,7 0,15 (Ca+) 0,09 (Na+) 0,03 (K+) 1,0 (Li+) 252 78,5 L 2 7,9 0,05 (Ca+) 0,55 (Na+) 0,02 (K+) 1,0 (Li+) 254 79,0 Tabelle 2 (Anwendungsbeispiel 2) Katalysator Temperatur Selektivität L 1 214 80,5 L 2 216 81,0

Claims

Patentanspruch Weitere Ausgestaltung des Katalysators zur Herstellung von Xthylenoxid durch Umsetzung von Ethylen mit Sauerstoff auf der Grundlage von auf einem Träger aufgebrachtem Silber und Alkalimetallen bzw. deren Verbindungen, der bezogen auf den Silberanteil, 0,1 bis 2 Atom-% Natrium und entweder 0,05 bis 0,35 Atom-% Kalium, 0,03 bis 0,25 Atom-% Rubidium oder 0,005 bis 0,2 Atom-% Cäsium oder eine Mischung der schweren Alkalimetalle in entsprechender Menge enthält, nach Patent .

(Patentanmeldung P 26 40 540.3) bzw. der 0,005 bis 0,005 Atom-% Cäsium oder 0,003 bis 0,03 Atom-% Rubidium bzw. deren Mischungen in entsprechender Menge enthält, nach 1. Zusatzpatent . ... ... (Patentanmeldung P 27 04 197.0), dadurch gekennzeichnet, daß er anstelle von Natrium ganz oder teilweise Lithium enthält.