DE2755520C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Katalysator zur Ammonoxidation von
mit niederen Alkylresten substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffen
zu den entsprechenden Nitrilen durch Umsetzen
der alkylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoffe
mit Ammoniak und Sauerstoff
sowie dessen Verwendung.
Ammonoxidationsverfahren sind auf dem Gebiet der Herstellung von
Nitrilen gut bekannt und in verschiedenen Patentschriften und
Veröffentlichungen werden zahlreiche Verfahren beschrieben, die
mit oder ohne Sauerstoffzusatz oder mit verschiedenen Katalysatoren
durchgeführt werden. Bei Verfahren, bei denen Sauerstoff
zugesetzt wird, haben mehrere schwerwiegende Probleme die großtechnische
Weiterentwicklung verhindert. Eines der Hauptprobleme
bei der Herstellung eines Nitrils besteht darin, daß die Selektivität
für die Bildung von Nitrilen aufgrund der Verbrennung
des Kohlenwasserstoffes gering ist, da sie die Ausbeute der Nitrilprodukte
vermindert. Es ist für einen industriell geeigneten
Ammonoxidationsprozeß darüber hinaus erforderlich, einen guten
Umsatz, eine hohe Ausbeute des Produkts, eine wirksame Ausnutzung
des Ammoniaks zu erreichen und bei relativ niederen Molverhältnissen
von Ammoniak und Sauerstoff zu Kohlenwasserstoff zu arbeiten.
Ein Verfahren, welches diesen Erfordernissen genügt, würde einen
bedeutenden technischen Fortschritt auf diesem Fachgebiet darstellen.
Über Vanadinoxide, gegebenenfalls im Gemisch mit z. B. Oxiden
des Chroms, Arsens, Selens, Schwefels und Antimons hinaus
wurden in jüngerer Zeit Verbindungen, die als Vanadinbronzen
bekannt sind, als Katalysatoren für die Ammonoxidation beschrieben.
Als Promotor für diesen Katalysatortyp wurde
Nioboyid angewendet.
So ist in der DE-OS 24 47 785 ein Katalysator für die
Ammonoxidation von m- oder p-Xylol zu den entsprechenden
Nitrilen auf der Grundlage einer auf α-Aluminiumoxid aufgebrachten
und mit einem Nioboxid aktivierten Akalimetallvanadiumbronze
beschrieben. Insbesondere soll der Katalysator
- bezogen auf die Gesamtmenge - etwa 1 bis 20 Gew.-%
der Alkalimetallvanadiumbronze und 0,25 bis 10 Gew.-% des
Nioboxids auf einem Träger enthalten, der neben üblichen
Bestandteilen im wesentlichen aus dem α-Aluminiumoxid
besteht. Bei dem dort alsdann beschriebenen Verfahren zur
Ammonoxidation wird das eingesetzte Xylol mit Ammoniak und
zugesetztem Sauerstoff bei etwa 375 bis 500°C umgesetzt.
Die dazu in den Unterlagen hervorgehobenen Beschickungskonzentrationen
betragen
3 bis 10 Vol.-%, insbesondere 5 Vol.-% Xylol, 7 bis 20 Vol.-%, insbesondere 10 bis 15 Vol.-% Ammoniak
und 10 bis 20 Vol.-%, insbesondere 15 Vol.-% Sauerstoff.
Diese Beschickungsraten sind im Vergleich zu sonst bekanntgewordenen
Ammonoxidationsverfahren schon höher, doch bestand
das Bedürfnis, diese noch weiter zu erhöhen und über
eine Verbreiterung der Ausgangskohlenwasserstoffe hinaus
noch die Gesamtausbeute unter Beachtung der sonst eingangs
angeführten Anforderungen möglichst zu steigern.
Dies gelingt mit dem erfindungsgemäß zur Verfügung gestellten
Katalysator zur Ammonoxidation; dessen Einsatz führt
zu guter Nitrilausbeute bei hohem Umsatz und erfüllt auch
die vorstehend ausführlicher erläuterten Erfordernisse in
hohem Maß.
Gegenstand der Erfindung ist ein Katalysator zur Ammonoxidation
von mit niederen Alkylgruppen substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffen
zu den entsprechenden Nitrilen
durch Umsetzen der alkylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoffe
mit Ammoniak und Sauerstoff, der 1 bis 20 Gew.-%
einer Alkalimetall-Vanadiumbronze, die auf α-Aluminiumoxid als
Träger aufgetragen ist, sowie als Promotor wirksame Komponenten aufweist,
erhältlich durch Vermischen von pulverförmigem α-Aluminiumoxid,
Alkalimetallsalz, V₂O₅ und den Promotorverbindungen unter Zugabe
von Wasser, Verformen des Gemisches und Kalzinieren
im Luftstrom, der dadurch gekennzeichnet
ist, daß er als Promotoren 2 bis 3 Gew.-% Tellur, 2 bis 3 Gew.-%
Titan und 0,15 bis 0,3 Gew.-% Bor, bezogen auf das Gesamtgewicht
des Katalysators, enthält.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem die Verwendung des Katalysators
zur Ammonoxidation von mit niederen Alkylresten substituierten
aromatischen Kohlenwasserstoffen, insbesondere von m-Xylol und/oder p-
Xylol, unter Bildung der entsprechenden Nitrile durch Umsetzung der alkylsubstituierten
aromatischen Kohlenwasserstoffe mit Ammoniak und Sauerstoff.
Dieses Oxidationsverfahren wird entweder nach einer Festbettmethode
oder einer Fließbett- bzw. Wirbelschichtmethode bei
einer Temperatur im Bereich zwischen etwa 375°C und etwa 500°C,
vorzugsweise bei 400°C bis 459°C und insbesondere bei etwa 425
bis 435°C durchgeführt. Als Sauerstoffquelle wird vorzugsweise
Luft angewendet. Das Verhältnis von Sauerstoff zu Kohlenwasserstoff
in dem Reaktantenstrom beträgt gewöhnlich bis etwa
6 : 1, vorzugsweise 2,5 : 1 bis 3 : 1. In entsprechender Weise
beträgt das Verhältnis von Ammoniak zu Kohlenwasserstoffen
vorzugsweise 2,0 : 1 bis 2 : 1. Die Konzentration der Reaktanten
in der Beschickung, kann katalysatorbedingt
im Vergleich mit den meisten Ammonoxidationsverfahren
sehr hoch sein, und zwar 5 bis 25 Volum-% Kohlenwasserstoffe,
6 bis 20 Volum-% Sauerstoff und 6 bis 35 Volum-% Ammoniak
betragen. Bevorzugt werden Mengenverhältnisse entsprechend
etwa 5 bis etwa 7 Volum-% Kohlenwasserstoff (z. B. p-Xylol),
etwa 15 bis etwa 20 Volum-% Sauerstoff und etwa 10 bis etwa
20 Volum-% Ammoniak. Die Tatsache, daß der erfindungsgemäße
Katalysator die Anwendung hoher
Konzentrationen der Reaktanten ermöglicht, ist von entscheidender
Wichtigkeit für die Ausbildung eines äußerst wirksamen Gesamtverfahrens.
Der als Reaktant eingesetzte,
mit niederen Alkylgruppen mit beispielsweise
1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Methyl-, Äthyl-, Propyl-
und/oder Butylgruppen, substituierte aromatische Kohlenwasserstoff
gehört vorzugsweise der Benzo- und Naphthalinreihe an.
Am meisten bevorzugt wird die Verwendung einer Verbindung der
Benzolreihe, wie Toluol oder Meta- oder Para-Xylol.
Die Verweilzeit der Reaktanten an den Katalysatoren kann
innerhalb eines breiten Bereiches variiert werden und
liegt gewöhnlich bei etwa 0,1 bis 20 Sekunden.
Die tatsächlich angewendete Kontaktzeit bzw. Verweilzeit ist abhängig
von der Menge und Konzentration des Katalysators, dem Katalysatorvolumen,
der Temperatur und anderen Parametern. Der
Fachmann kann ohne Schwierigkeit die geeignete Kontaktzeit in
Abhängigkeit von diesen Reaktionsparametern auswählen.
Der Strom der Reaktantenbeschickung enthält natürlich auch andere
Materialien, wie beispielsweise die inerten Bestandteile der Luft,
zurückgeführte Zwischenprodukte (beispielsweise das Mononitril,
wenn die Bildung des Dinitrils angestrebt wird) und gegebenenfalls
kleine Mengen anderer Nebenprodukte, die in dem rückgeführten
Strom vorliegen. Die Anwendung eines rückgeführten Stroms ermöglicht
ein noch wirksameres Verfahren.
Alkalimetallvanadinbronzen sind in einer Reihe von Veröffentlichungen
beschrieben worden, auf die in der weiter oben angeführten
DE-OS 24 47 785 näher hingewiesen ist.
Diese Bronzen werden hergestellt, indem eine geeignete Alkalimetallverbindung
(beispielsweise ein Carbonat oder Oxalat)
mit Vanadinpentoxid vermischt und das Gemisch einige
Stunden auf erhöhte Temperatur erhitzt wird. In Abhängigkeit von
der Menge der zugesetzten Alkalimetallionen werden gemäß dem für
das Gemisch geltenden speziellen Phasendiagramm gewisse Phasen
ausgebildet.
Alle in den angegebenen Literaturstellen aufgeführten Alkalimetallvanadinbronzen
und Gemische der verschiedenen Spezies
können auch hier eingesetzt werden. Bevorzugt als Katalysatoren
werden jedoch die Natriumbronzen. Zu bevorzugten
Arten gehören Bronze I (BZ I), die ein Atomverhältnis von Natrium
zu Vanadin von 0,167 hat, Bronze II (BZ II), deren Atomverhältnis
0,417 beträgt, und eine α′-Phase mit einem Atomverhältnis
von 0,50. Die Bezeichnungen Bronze I und Bronze II
werden zur Bezeichnung der eingesetzten Bronzen
verwendet, weil diese Verbindungen den Verbindungen entsprechen,
die in dem Artikel von Slobovin und Fotiev, Journ. Applied
Chemistry (USSR) 38 Vol. 4, S. 799, April 1965, als "erste Bronze"
und "zweite Bronze" bezeichnet werden. Dabei ist die erste Bronze
durch 14,3 Mol-% Na₂O in der strukturellen Zusammensetzung gekennzeichnet
(entsprechend BZ I). Diese bevorzugte Bronze I und
α′-Phase-Bronzen lassen sich außerdem durch die allgemeine
empirische Formel Na x V₂O₅ kennzeichnen, in der x größer als 0
und entweder gleich 1 oder kleiner als 1 ist. Andere Bronzesysteme
der Na x V₂O₅-Reihe sind ebenfalls bekannt. Diese Bronzen haben
einen Wert von x von mehr als 1 und sind ebenfalls geeignet.
Sie sind jedoch etwas instabiler
und werden daher nicht bevorzugt. Die BZ I-Bronze kann als Na₂O ·
V₂O₄ · 5 V₂O₅ oder Na0,33V₂O₅ angesehen werden, Verbindungen, die
zusammen mit verwandten Gliedern der Reihe in der Veröffentlichung
von Hagenmüller "Tungsten Bronzes", Pergamon Press (1973) auf den Seiten 573 bis 575 als b-Na x V₂O₅ angegeben
werden, worin x im Bereich von 0,22 bis 0,40 liegt. Die Bezeichnung
" β " gibt die spezielle Kristallphasenstruktur der Verbindung
an.
Die BZ II-Bronze kann als 5 Na₂O · V₂O₄ · 11 V₂O₅ oder als Na1 + x V₃O₈
(x = 0,25) angesehen werden, die isotypisch mit Li1 + x V₃O₈ ist und
auf Seite 584 der vorstehend erwähnten Veröffentlichung gezeigt
wird.
Die α′-Phase ist als Na x V₂O₅ charakterisiert,
worin x eine Wert von 0,7 bis 1,0 hat (Seite 577
des Artikels von Hagenmüller).
Charakteristisch für die Bronzen sind außerdem ihre Röntgenbeugungsspektren,
deren stärkste Linien wie folgt sind:
BZ I: 9,6, 7,3, 4,75, 3,87, 3,47, 3,38, 3,21, 3,11, 3,08, 2,92, 2,90, 2,727, 2,55, 2,45, 2,38, 2,18, 1,97, 1,87, 2,803, 1,74, 1,535, 1,492.
BZ II: 6,9, 7,04, 5,81, 3,87, 3,62, 3,50, 3,45, 3,21, 3,10, 3,01, 3,67, 2,57, 2,43, 2,32, 2,27, 2,02, 1,97, 1,96, 1,81, 1,72, 1,86, 1,504, 1,333, 1,39.
α′: 11,3, 5,645, 4,82, 4,436, 3,667, 3,456, 2,967, 2,889, 2,882, 2,799, 2,604, 2,436, 2,412, 2,291, 2,0196, 1,889, 1,803, 1,77, 1,689, 1,635, 1,592, 1,479.
BZ I: 9,6, 7,3, 4,75, 3,87, 3,47, 3,38, 3,21, 3,11, 3,08, 2,92, 2,90, 2,727, 2,55, 2,45, 2,38, 2,18, 1,97, 1,87, 2,803, 1,74, 1,535, 1,492.
BZ II: 6,9, 7,04, 5,81, 3,87, 3,62, 3,50, 3,45, 3,21, 3,10, 3,01, 3,67, 2,57, 2,43, 2,32, 2,27, 2,02, 1,97, 1,96, 1,81, 1,72, 1,86, 1,504, 1,333, 1,39.
α′: 11,3, 5,645, 4,82, 4,436, 3,667, 3,456, 2,967, 2,889, 2,882, 2,799, 2,604, 2,436, 2,412, 2,291, 2,0196, 1,889, 1,803, 1,77, 1,689, 1,635, 1,592, 1,479.
Die α′-Phase sowie auch die anderen Bronzen können mit Hilfe
der in der Literatur beschriebenen Verfahren hergestellt werden
und dann auf
den Träger aufgetragen werden. Sie können jedoch auch
in situ hergestellt werden. Dies erfolgt in einfacher Weise durch
Behandlung der BZ II auf dem Träger mit einer reduzierenden Atmosphäre
(z. B. Ammoniak) oder einem Gasstrom, der dem Kohlenwasserstoff,
Ammoniak und Sauerstoff entspricht, beispielsweise mit
einem Molverhältnis von Sauerstoff zu Kohlenwasserstoff von weniger
als etwa 3,0.
Wie vorstehend bereits erwähnt, können die als Katalysator verwendeten
Bronzen aus einem Gemisch aus mehreren der vorstehend
genannten Bronzen bestehen und bevorzugte Katalysatoren bestehen
aus einem Gemisch, in welchem entweder BZ II oder die α′-Phase
oder beide vorherrschen.
Die genannte Bronze BZ I ist zwar geeignet, um aber
den Anteil an Kohlenoxiden minimal zu halten, wird es jedoch bevorzugt,
eine vorherrschende Menge von BZ I in der Zusammensetzung des Katalysators zu vermeiden.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen, spezifisch promotor-
versehenen Katalysators werden die entsprechenden Verbindungen
während der Herstellung des Katalysators einfach zugesetzt.
Gemäß einer Verfahrensweise werden die Oxide von Bor (z. B.
B₂O₃), Titan (z. B. TiO₂) und Tellur (z. B. TeO₂) der Gesamtheit
der pulverförmigen Katalysatorbestandteile (einschließlich Träger)
zugesetzt und physikalisch eingemischt und das Gemisch wird zur
Anwendung zu Pellets verpreßt. Gemäß einer anderen Verfahrensweise
werden wasserlösliche Salze (z. B. Natriumborat, Titanoxalat
und Natriumtellurit) zugegeben und zusammen mit anderen
Katalysatorbestandteilen zum Imprägnieren des Trägers verwendet.
Die Menge des gesamten Promotorzusatzes, bezogen auf den gesamten
Katalysator einschließlich Träger, beträgt etwa 4,1 bis etwa 6,3
Gew.-%, berechnet als Promotoroxide und bezogen auf den gesamten
fertigen Katalysator (Katalysator, Promotoren und Träger). Der
Anteil an Bor ist jedoch sehr wichtig, da experimentelle Ergebnisse
gezeigt haben, daß der Anteil des als Promotor verwendeten
Bors 0,15 bis 0,3 Gew.-% (als Oxid), bezogen auf den
Gesamtkatalysator, betragen muß, um die Vorteile
des Verfahrens zu erreichen. Die Menge an Titan und Tellur liegt
bei 2 bis 3 Gew.-% (als Oxide), bezogen auf den Gesamtkatalysator,
und die Verwendung einer größeren
Menge ist zwar möglich, jedoch nicht wirtschaftlich.
Der Träger für den erfindungsgemäßen
Katalysator besteht aus α-Aluminiumoxid. α-Aluminiumoxid
ist auf dem Fachgebiet gut bekannt und Beispiele für diese
Verbindung sind natürlicher Korund und verschiedene synthetische
Arten, die im Handel erhältlich sind. Diese Materialien haben eine hohe
Dichte (in der Größenordnung von etwa 0,75 bis 1,0 g/cm³) und eine
sehr geringe Oberfläche (in der Größenordnung von 6 m²/g oder
weniger). Im allgemeinen enthält das α-Aluminiumoxid eine ausreichende
Menge an Natriumionen, so daß die Natriumbronzen ohne
jegliche Zugabe von Natrium- oder anderen Alkalimetallverbindungen
hergestellt werden können. Wenn jedoch eine unzureichende
Menge an Natrium vorliegt, kann die erforderliche Menge zugesetzt
werden. Zur Herstellung des
Trägerkatalysators ist es lediglich erforderlich, eine wässerige
Aufschlämmung von pulverförmigem (Durchmesser
0,088 mm
oder weniger) α-Aluminiumoxid, Alkalimetallsalz (vorzugsweise
Carbonat), V₂O₅ und den Promotorverbindungen herzustellen, das
Wasser zu verdampfen, das Gemisch zu pelletisieren und die Pellets
mehrere Stunden bei etwa 500 bis 600°C zu kalzinieren, während
ein langsamer Luftstrom durch den Ofen geleitet wird. Gemäß einer
Alternativ-Möglichkeit kann der Katalysator mit Hilfe einer Imprägniermethode
auf den Träger aufgebracht werden, wobei eine
wässerige Vanadinoxalatlösung, welche eine geeignete Menge an
Alkalimetall und Promotorverbindungen enthält, auf den aus α-Aluminiumoxid
bestehenden Träger aufgetragen wird.
Wie vorstehend betont wurde, werden bei der Herstellung des Katalysators
Alkalimetallionen (gewöhnlich in Form des Carbonats) zugegeben,
um die Bildung einer Bronze zu gewährleisten. Bei einem
besonders bevorzugten Katalysator, in welchem eine Natrium-
Vanadin-Bronze vorliegt, wird eine solche Menge an Natriumionen
zur Bildung des Katalysators verwendet, daß ein Verhältnis von
Natrium zu Vanadin von 0,30 resultiert. Ein solcher Katalysator
scheint Bronze hoher Reinheit zu enthalten, die frei von anderen
Materialien ist, welche die Wirksamkeit des Katalysators vermindern
können.
Der Anteil der Alkalimetallvanadinbronze,
die auf den Träger
aufgetragen ist, beträgt bevorzugt etwa 3 bis 8 Gew.-%. Die
Katalysatoroberfläche
ist im allgemeinen sehr niedrig und beträgt
weniger als 10 m²/g und gewöhnlich etwa 1 bis 5 m²/g.
Nach der Herstellung des Katalysators, beispielsweise des mit den
Promotoren versehenen, aus BZ I-Bronze hergestellten Katalysators oder des mit den Promotoren versehenen
Mischkatalysators aus BZ I- und BZ II-Bronze, jedoch vor der
Anwendung des Katalysators, wird der Katalysator vorzugsweise
durch Wärmebehandlung bei etwa 500°C bis etwa 750°C während 3 bis
4 Stunden gealtert. Durch diese Behandlung wird der größte Teil,
wenn nicht die Gesamtmenge, der BZ I-Bronze in BZ II-Bronze übergeführt, welche
gegenüber BZ I-Bronze bevorzugt ist.
Der Träger auf α-Aluminiumoxid als
Träger aufgetragene Katalysator wird vorzugsweise zur
Anwendung pelletisiert, er kann jedoch auch in Pulverform eingesetzt
werden.
Die besonderen Vorteile bei dem Einsatz des erfindungsgemäßen Katalysators bestehen
(a) in der Verminderung der Bildung von Kohlenoxiden, (b) der
hohen Selektivität der Bildung von Nitrilen, (c) den niederen Verhältnissen
von Sauerstoff und Ammoniak zu Kohlenwasserstoff, (d)
der wirksamen Ausnutzung des Ammoniaks, (e) der verminderten Entalkylierung
von Polyalkylaromaten und (f) der ziemlich niederen
Verfahrenstemperatur.
Der α-Aluminiumoxid-Träger wird zu einem feinen Pulver einer
Korngröße entsprechend einem Sieb mit einer
Maschenweite von 0,088 mm oder weniger vermahlen und die entsprechende
Menge an B₂O₃, TiO₂, TeO₂ und V₂O₅ wird zugesetzt.
Wenn die Analyse zeigt, daß die Menge an Alkalimetall in dem
α-Aluminiumoxid unzureichend ist, wird die gewünschte Menge an
Natriumcarbonat oder einem anderen Alkalimetallsalz zugesetzt.
Das Gemisch wird trocken vermahlen und dann wird Wasser zugesetzt.
Das Gemisch wird weiter gerührt, um eine Aufschlämmung herzustellen.
Die Aufschlämmung wird in eine Verdampfungsschale gegossen
und zur Trockene eingedampft. Der trockene Rückstand wird
weiter gemischt, um Agglomerate aufzubrechen. Wasser wird
zur Bildung einer Paste zugesetzt, die zu Pellets verformt und
dann 4 Stunden bei 540°C kalziniert wird, während Luft in einer
Rate von 2,5 l/min durch den Ofen geleitet wird. Nach dem Abkühlen
sind die Katalysatorpellets gebrauchsfertig.
Granuliertes Aluminiumoxid mit einer Siebgröße
von 2,38 bis 1,19 mm wird
4 Stunden auf 1300°C erhitzt. Wasserlösliche Salze der Promotoren
und Vanadinpentoxid werden in 5 Teilen Wasser gelöst bzw. suspendiert,
auf 80°C erhitzt und dann wird Oxalsäure langsam zugefügt,
wobei eine blau gefärbte Vanadinoxalatlösung erhalten wird.
Natriumcarbonat wird nach Erfordernis zugesetzt und das Aluminiumoxid
wird ebenfalls in die Lösung gegeben. Das Gemisch wird auf
einem Wasserbad unter Rühren getrocknet. Während Luft eingepumpt
wird, wird das Gemisch 16 Stunden lang in einem Ofen bei 400°C
gebrannt, wobei der Katalysator erhalten wird, der nach dem Abkühlen
gebrauchsfertig ist.
Eine geeignete Menge des Katalysators (mit oder ohne inertes
Verdünnungsmittel, z. B. Quarz) wurde in einem ringförmigen
6,3 mm-Festbettreaktor aus rostfreiem Stahl angeordnet. Eine
inerte Füllung oberhalb des Katalysators dient als Vorheizzone
und eine kleine Menge (etwa 2,54 bis 5,1 cm) einer entsprechenden
inerten Füllung wurde in dem unteren Teil des Reaktors angeordnet,
um den Katalysator in der Reaktionszone zu unterstützen.
Das obere Ende des Reaktors wurde mit einer Einrichtung mit mehreren
Öffnungen versehen, durch welche die Kohlenwasserstoffe,
Ammoniak und Luft (oder Gemische aus Sauerstoff und Helium oder
Sauerstoff und Stickstoff) zudosiert werden können. Die Reaktanten
wurden in den Reaktor eingeleitet, der bei 13,61 kg/cm² über
Atmosphärendruck betrieben wurde. Die Rate des Gasstroms wurde
so eingestellt, daß die gewünschte Kontaktzeit bei festgelegter
Reaktionstemperatur und Reaktionsdruck an einem gegebenen Volumen
des Katalysators aufrechterhalten wurde.
Die abströmenden Gase wurden aus dem Reaktor in einen gekühlten
Kolben geleitet, in welchem die Produkte mit Ammoniumcarbonat
und Wasser aufgefangen wurden. Das verbleibende, austretende
Gas wurde durch einen mit kaltem Wasser gekühlten Kondensator,
eine Wasserfalle, eine Säurefalle, ein Feuchtigkeits-
Prüfgerät geleitet und schließlich in einem großen Polyvinylchloridbeutel
aufgefangen. Die Reaktionsprodukte wurden mit Acetonitril
und Wasser extrahiert, die festen Produkte wurden abfiltriert
und das Filtrat in Lösungsmittel- und Wasserschicht getrennt.
Die Analyse der organischen Schicht, der Wasserschicht, der Gasprobe
aus dem Beutel und der Wasserfalle, der Säurefalle und das
Volumen des Feuchtigkeits-Testmeßgeräts ermöglichen die Berechnung
des Umsatzes, der Kohlenstoffbilanz,
und der Ausbeute.
Unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise wurden
Katalysatoren aus Natrium-Vanadinbronze auf α-Aluminiumoxid
mit einem Gehalt an 8% Vanadium (als V₂O₅) und verschiedenen
Anteilen an Promotoren hergestellt. Die Betriebsdaten für das
durchgeführte Ammonoxydationsverfahren und die erzielten Ergebnisse
sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt:
Das gleiche Ammonoxidationsverfahren wurde unter Verwendung von
m-Xylol bei 436°C unter Verwendung des Katalysators Ic durchgeführt.
Bei diesem Verfahren wurden ein Umsatz von 37,6%, eine
Kohlenoxidbildung entsprechend einer Menge von 15,49 Mol-%, eine
Menge von Gesamtnitrilen von 83 Mol-%, eine Ammoniakverbrennung
von 6,2% und eine Ausbeute der Anlage von 77% erzielt.
Claims (2)
1. Katalysator zur Ammonoxidation von mit niederen Alkylresten
substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffen
zu den entsprechenden Nitrilen durch Umsetzen der alkylsubstituierten
aromatischen Kohlenwasserstoffe mit
Ammoniak und Sauerstoff, der 1 bis 20 Gew.-% einer Alkalimetall-
Vanadiumbronze, die auf α-Aluminiumoxid
als Träger aufgetragen ist, sowie als Promotor wirksame
Komponenten aufweist,
erhältlich durch Vermischen von pulverförmigem α-Aluminiumoxid,
Alkalimetallsalz, V₂O₅ und der Promotorverbindungen
unter Zugabe von Wasser, Verformen des
Gemisches und Kalzinieren im Luftstrom,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Katalysator als Promotoren 2 bis 3 Gew.-% Tellur,
2 bis 3 Gew.-% Titan und 0,15 bis 0,3 Gew.-% Bor,
bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, enthält.
2. Verwendung des Katalysators nach Anspruch 1 zur Ammonoxidation
von mit niederen Alkylresten substituierten
aromatischen Kohlenwasserstoffen, insbesondere von m-
Xylol und/oder p-Xylol, unter Bildung der entsprechenden
Nitrile durch Umsetzung der alkylsubstituierten
aromatischen Kohlenwasserstoffe mit Ammoniak und
Sauerstoff.
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