DE4302992A1 - Verfahren zur Regenerierung von im Rahmen katalytischer Gasphasenoxidationen niederer organischer Verbindungen verbrauchten Multimetalloxid-Oxidationskatalysatoren - Google Patents
Verfahren zur Regenerierung von im Rahmen katalytischer Gasphasenoxidationen niederer organischer Verbindungen verbrauchten Multimetalloxid-OxidationskatalysatorenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Regenerierung von im Rahmen katalytischer Gasphasenoxi
dationen niederer organischer Verbindungen verbrauchten
Multimetalloxid-Oxidationskatalysatoren, die, unver
braucht, als Grundbestandteile die Elemente Mo, W, V
und Cu in oxidischer Form enthalten, durch Einwirkung
oxidierend wirkender Mittel und lösend wirkendem,
Essigsäure und/oder deren Ammoniumsalz zugesetzt ent
haltendem, wäßrigem Ammoniak sowie anschließendem
Trocknen und Calcinieren.
Multimetalloxid-Oxidationskatalysatoren die, unver
braucht, als Grundbestandteile die Elemente Mo, W, V,
und Cu in oxidischer Form enthalten und zur katalyti
schen Gasphasenoxidation niederer organischer Verbin
dungen wie 3 bis 6 C-Atome aufweisender Alkane, Alka
nole, Alkanale, Alkene und Alkenale zu olefinisch unge
sättigten Aldehyden und/oder Carbonsäuren, oder den
entsprechenden Nitrilen (Ammonoxidation) verwendet wer
den, sind allgemein bekannt (vgl. z. B. EP-A 427 508,
DE-A 29 09 671, DE-C 31 51 805, EP-A 235 760 oder
DE-AS 26 26 887). Mit besonderem Vorteil werden sie bei
der katalytischen Gasphasenoxidation des Acroleins zur
Acrylsäure eingesetzt.
Typisch für diese katalytischen Gasphasenoxidationen
ist, daß es sich in allen Fällen um exotherme Festbett
oxidationen handelt, die bei erhöhten Temperaturen
(einige 100°C) durchgeführt werden. Im Falle der Oxida
tion des Acroleins zur Acrylsäure liegen die Reaktions
temperaturen in der Regel im Bereich von 200 bis 400°C.
Die Herstellung dieser Multimetalloxid-Oxidationskata
lysatoren erfolgt normalerweise so, daß man aus geeig
neten Ausgangsverbindungen, die die elementaren Kataly
satorkonstituenten als Bestandteil enthalten, ein mög
lichst inniges Trockengemisch herstellt und dieses bei
Temperaturen von 200 bis 500°C, vorzugsweise 300 bis
400°C, calciniert.
Wesentlich ist nur, daß es sich bei den eingesetzten
Ausgangsverbindungen entweder bereits um Oxide handelt,
oder um solche Verbindungen, die durch Erhitzen, gege
benenfalls in Anwesenheit von Sauerstoff, in Oxide
überführbar sind. Neben den Metalloxiden kommen daher
als Ausgangsverbindungen vor allem Halogenide, Nitrate,
Formiate, Acetate, Carbonate oder Hydroxide in Be
tracht. Geeignete Ausgangsverbindungen des Mo, W und V
sind auch deren Oxoverbindungen (Molybdate, Wolframate
und Vanadate) bzw. die von diesen abgeleiteten Säuren.
Das innige Vermischen der Ausgangsverbindungen kann in
trockener oder in nasser Form erfolgen. Erfolgt es in
trockener Form, werden die Ausgangsverbindungen zweck
mäßigerweise als feinteilige Pulver eingesetzt und nach
dem Mischen z. B. zu Katalysatorkörpern gewünschter Geo
metrie verpreßt (z. B. tablettiert), die dann der Cal
cinierung unterworfen werden.
Vorzugsweise erfolgt das innige Vermischen jedoch in
nasser Form. Üblicherweise werden die Ausgangsverbin
dungen dabei in Form einer wäßrigen Lösung oder Suspen
sion miteinander vermischt. Anschließend wird die wäß
rige Masse getrocknet und nach Trocknung calciniert.
Vorzugsweise erfolgt der Trocknungsprozeß unmittelbar
im Anschluß an die Fertigstellung der wäßrigen Mischung
und durch Sprühtrocknung (die Ausgangstemperaturen be
tragen in der Regel 100 bis 150°C). Das dabei anfal
lende Pulver kann unmittelbar durch Pressen geformt
werden. Häufig erweist es sich jedoch für eine unmit
telbare Weiterverarbeitung als zu feinteilig, weshalb
es unter Zusatz von Wasser zweckmäßigerweise zunächst
geknetet wird.
Die anfallende Knetmasse wird anschließend entweder zur
gewünschten Katalysatorgeometrie geformt, getrocknet
und dann der Calcinierung unterworfen (führt zu soge
nannten Vollkatalysatoren) oder ungeformt calciniert
und danach zu einem feinteiligen (üblicherweise
< 80 µm) Pulver vermahlen, welches normalerweise unter
Zusatz einer geringen Menge Wasser sowie gegebenenfalls
weiterer üblicher Bindemittel als Feuchtmasse auf iner
te Trägerkörper aufgetragen wird. Nach beendeter Be
schichtung wird nochmals getrocknet und so der einsatz
fähige Schalenkatalysator erhalten. Prinzipiell kann
das calcinierte Pulver aber auch als Pulverkatalysator
eingesetzt werden. Erfolgt das Vermischen der Ausgangs
verbindungen in Form einer wäßrigen Lösung, so können
mit selbiger auch inerte poröse Trägerkörper getränkt,
getrocknet und abschließend zu Trägerkatalysatoren cal
ciniert werden.
Bei der Herstellung von Schalenkatalysatoren kann das
Beschichten der Trägerkörper auch vor der Calcinierung,
d. h. z. B. mit dem befeuchteten Sprühpulver, erfolgen.
Für Schalenkatalysatoren geeignete Trägermaterialien
sind z. B. poröse oder unporöse Aluminiumoxide, Sili
ciumoxid, Thoriumdioxid, Zirkondioxid, Siliciumcarbid
oder Silicate wie Magnesium- oder Aluminiumsilicat. Die
Trägerkörper können regelmäßig oder unregelmäßig ge
formt sein, wobei regelmäßig geformte Trägerkörper mit
deutlich ausgebildeter Oberflächenrauhigkeit, z. B.
Kugeln oder Hohlzylinder, bevorzugt werden. Unter die
sen sind wiederum Kugeln von Vorteil.
Ganz besonders vorteilhaft ist die Verwendung von im
wesentlichen unporösen, oberflächenrauhen, kugelförmi
gen Trägern aus Steatit, deren Durchmesser 1 bis 6 mm,
bevorzugt 4 bis 5 mm beträgt. Die Schichtdicke der
Aktivmasse wird zweckmäßigerweise als im Bereich 50 bis
500 µm, bevorzugt im Bereich 150 bis 250 µm liegend ge
wählt.
Die Calcinierung der die Ausgangsverbindungen in inni
ger Mischung enthaltenden Trockenmasse erfolgt mit
Vorteil in einem mit Luft beschickten Drehrohrofen.
Der im Rahmen der Gasphasenoxidationen benötigte Sauer
stoff kann z. B. in Form von Luft, aber auch in reiner
Form zugesetzt werden. Aufgrund der hohen Reaktions
wärme werden die Reaktionspartner vorzugsweise mit
Inertgas wie N2, rückgeführten Reaktionsabgasen
und/oder Wasserdampf verdünnt. Bei der Acroleinoxida
tion wird üblicherweise bei einem Acrolein : Sauer
stoff : Wasserdampf : Inertgas-Volumenverhältnis von 1 : (1
bis 3) : (0 bis 20) : (3 bis 30), vorzugsweise von 1 : (1 bis
3) : (0,5 bis 10) : (7 bis 18) gearbeitet. Normalerweise
wird bei dem Verfahren Acrolein eingesetzt, das durch
katalytische Gasphasenoxidation von Propen erzeugt
wurde. In der Regel werden die Acrolein enthaltenden
Reaktionsgase dieser Propenoxidation ohne Zwischenrei
nigung eingesetzt. Der Reaktionsdruck beträgt in der
Regel 1 bis 3 bar und die Gesamtraumbelastung beträgt
vorzugsweise 1.000 bis 3.500 Nl/l/h. Typische Vielrohr-
Festbettreaktoren sind z. B. in den Schriften
DE-A 28 30 765, DE-A 22 01 528 oder US-A 3 147 084
beschrieben.
Es ist bekannt, daß Multimetalloxidmassen der beschrie
benen Art unter den genannten Randbedingungen für den
genannten Anwendungszweck zwar oft mehrere Jahre einge
setzt werden können, sie schließlich jedoch nach und
nach aufgrund von Schädigungen an Wirksamkeit einbüßen.
Aufgrund der hohen Einsatzmengen und den mit diesen
verbundenen Metallrohstoffkosten besteht erhebliches
Interesse an einer regenerierenden Aufarbeitung der
verbrauchten Multimetalloxid-Oxidationskatalysatoren.
Aus der DE-C 31 51 805 ist bekannt, im Rahmen katalyti
scher Gasphasenoxidationen niederer organischer Verbin
dungen verbrauchte Multimetalloxid-Oxidationskatalysa
toren, die, unverbraucht, als Grundbestandteile die
Elemente Mo, W, V und Cu in oxidischer Form enthalten,
durch Einwirkung von oxidierend wirkendem Wasserstoff
peroxid und lösend wirkendem, Essigsäure und/oder deren
Ammoniumsalz zugesetzt enthaltendem, wäßrigem Ammoniak
sowie anschließendem Trocknen und Calcinieren zu rege
nerieren.
Die Aktivität der so regenerierten Multimetalloxid-Oxi
dationskatalysatoren vermag jedoch nicht voll zu be
friedigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher, für von
im Rahmen katalytischer Gasphasenoxidationen niederer
organischer Verbindungen (insbesondere von Acrolein zu
Acrylsäure) verbrauchten Multimetalloxid-Oxidationska
talysatoren, die, unverbraucht, als Grundbestandteile
die Elemente Mo, W, V und Cu in oxidischer Form enthal
ten, ein verbessertes Verfahren zur Regenerierung zur
Verfügung zu stellen.
Demgemäß wurde ein Verfahren zur Regenerierung von im
Rahmen katalytischer Gasphasenoxidationen niederer or
ganischer Verbindungen verbrauchten Multimetalloxid-
Oxidationskatalysatoren, die, unverbraucht, als Grund
bestandteile die Elemente Mo, W, V und Cu in oxidischer
Form enthalten, durch Einwirkung oxidierend wirkender
Mittel und lösend wirkendem, Essigsäure und/oder deren
Ammoniumsalz zugesetzt enthaltendem, wäßrigem Ammoniak
sowie anschließendem Trocknen und Calcinieren gefunden,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß innerhalb des Ver
fahrens der Gehalt der metallischen Bestandteile quan
titativ ermittelt und auf den jeweiligen Ursprungswert
ergänzt wird.
Als oxidierend wirkendes Mittel kann auf die verbrauch
ten Multimetalloxid-Oxidationskatalysatoren z. B. ein
einfacher Röstprozeß angewendet werden. D.h. die ver
brauchten Multimetalloxid-Oxidationskatalysatoren wer
den in Gegenwart von Sauerstoff, z. B. in Form von Luft,
einige Stunden auf Temperaturen von 400 bis 650°C er
hitzt. Der Prozeß kann in der Regel beendet werden,
wenn keine von den Katalysatorkörpern ausgehende Gas
entwicklung mehr feststellbar ist. Durch diese oxida
tive Behandlung, die in einfacher Weise in einem mit
Luft beschickten Umluftofen erfolgen kann, werden ver
mutlich Ansammlungen Kohlenstoff enthaltender Verbin
dungen auf der Oberfläche der Multimetalloxid-Oxida
tionskatalysatoren beseitigt und in reduzierter Form
vorliegende metallische Konstituenten wieder in einen
oxidierten Zustand überführt.
Die so gerösteten verbrauchten Mischoxide können nun
mit einer wäßrigen Ammoniaklösung behandelt werden.
Zweckmäßigerweise liegt die Konzentration des Ammoniak
im Bereich von 5 bis 25 Gew.-%. Diese Behandlung be
wirkt, daß die sauren Oxide in Lösung gehen, wodurch
das gesamte Mischoxid in eine wäßrige Lösung oder wäß
rige Suspension überführt wird. Sie kann in einem wei
ten Temperaturbereich durchgeführt werden. Im allgemei
nen arbeitet man bei Temperaturen von 10 bis 100, vor
zugsweise von 60 bis 90 und besonders bevorzugt von 70
bis 80°C. Sie sollte so lange durchgeführt werden, bis
sich der pH-Wert der Lösung nicht mehr ändert und dies
auch nach Zusatz weiterer frischer wäßriger NH3-Lösung
der Fall ist. Andernfalls sind die löslichen kataly
tisch aktiven Metalloxidkomponenten noch nicht voll
ständig in Lösung gegangen, was die Regenerierung min
dert. Die Lösebehandlung kann z. B. so durchgeführt wer
den, daß die verbrauchten Katalysatoren auf Filtern mit
der wäßrigen Ammoniaklösung extrahiert werden. Man kann
die verbrauchten Katalysatoren aber auch in einem Rühr
gefäß mit der wäßrigen Ammoniaklösung, gegebenenfalls
mehrfach mit frischer wäßriger Ammoniaklösung, behan
deln. Eine mehrmalige Behandlung mit der wäßrigen Ammo
niaklösung empfiehlt sich vor allem dann, wenn die
aktiven Katalysatorbestandteile fest auf Trägerstoffen
haften oder in Poren von Trägerstoffen festgehalten
werden, wie dies bei Schalenkatalysatoren oder durch
Imprägnierung hergestellten Trägerkatalysatoren der
Fall sein kann. Die bei der Behandlung sich bildende
Lösung bzw. Suspension wird im Fall von Träger enthal
tenden Katalysatoren von diesen vorzugsweise durch z. B.
Dekantieren oder Filtrieren abgetrennt.
Die Lösebehandlung kann aber auch ohne vorher angewen
deten Röstprozeß erfolgen. In diesem Fall wird der wäß
rigen Ammoniaklösung als oxidierend wirkendes Mittel in
vorteilhafter Weise Wasserstoffperoxid zugesetzt. Ty
pisch sind H2O2-Gehalte von 0,01 bis 0,5 g, insbeson
dere 0,02 bis 0,2 g je g Mischoxid (überhöhte H2O2-Men
gen erweisen sich als nicht besonders kritisch, sind
jedoch nicht zweckmäßig). Die Ammoniakmenge liegt ty
pisch oberhalb von 0,1, vorzugsweise oberhalb von 1 g
je g Mischoxid. Gewünschtenfalls kann auch ein Röst
prozeß mit einer solchen H2O2-Behandlung kombiniert
angewendet werden.
Analysiert man das resultierende wäßrige Gemisch z. B.
mittels Atomabsorptionsspektroskopie (AAS), so stellt
man überraschender Weise fest, daß sich im Rahmen der
katalytischen Festbettoxidation (vor allem von Acrolein
zu Acrylsäure) offensichtlich inbesondere Mo und V in
erheblichem Ausmaß verflüchtigen (verloren gehen, aus
getragen werden). Die analytisch bezüglich verschiede
ner Katalysatorkonstituenten festgestellten Defizite
werden durch Zusatz geeigneter Ausgangsverbindungen,
die diese Konstituenten enthalten, beseitigt. Zweckmä
ßigerweise, aber nicht notwendigerweise, werden dazu
dieselben Ausgangsverbindungen eingesetzt, wie für die
Neuherstellung der Multimetalloxid-Oxidationskatalysa
toren. Bevor nun aus dem wäßrigen Gemisch in an sich
bekannter Weise (vorzugsweise durch Sprühtrocknung) ein
die elementaren Katalysatorkonstituenten in inniger
Mischung enthaltendes Trockengemisch erzeugt wird, wer
den bezogen auf 3 g im wäßrigen Gemisch enthaltener
Aktivmasse 0,1 bis 1 g Ammoniumacetat bzw. zu dessen
Bildung befähigte Essigsäure zugesetzt (ein Zusatz von
darüber hinausgehenden Mengen an Ammoniumacetat erweist
sich im wesentlichen als nicht kritisch, ist jedoch
nicht zweckmäßig).
Selbstverständlich kann der Zusatz der Essigsäure bzw.
des Ammoniumacetats auch bereits vorab der Lösebehand
lung zugesetzt werden. Aus der resultierenden wäßrigen
Lösung bzw. Suspension bzw. dem daraus zu erzeugenden
Trockengemisch können nun in von der Neuherstellung der
Multimetalloxid-Oxidationskatalysatoren bekannter Weise
je nach Bedarf Träger-, Voll- oder Schalenkatalysatoren
erzeugt und zum Zwecke der katalytischen Gasphasenoxi
dation niederer organischer Verbindungen verwendet wer
den.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere
zur Regenerierung von verbrauchten Multimetalloxid-Oxi
dationskatalysatoren, die, neu hergestellt, der allge
meinen Summenformel I
Mo12VaWbCucNidX1 eX2 fX3 gX4 hX5 iOn (I),
in der die Variablen folgende Bedeutung haben:
X1 ein oder mehrere Alkalimetalle,
X2 ein oder mehrere Erdalkalimetalle,
X3 Chrom, Mangan, Cer und/oder Niob,
X4 Antimon und/oder Wismut,
X5 Silicium, Aluminium, Titan und/oder Zirkonium,
a 1 bis 6,
b 0,2 bis 4,
c 0,5 bis 6,
d 0 bis 6,
e 0 bis 2,
f 0 bis 3,
g 0 bis 5,
h 0 bis 40 und
i 0 bis 40,
X2 ein oder mehrere Erdalkalimetalle,
X3 Chrom, Mangan, Cer und/oder Niob,
X4 Antimon und/oder Wismut,
X5 Silicium, Aluminium, Titan und/oder Zirkonium,
a 1 bis 6,
b 0,2 bis 4,
c 0,5 bis 6,
d 0 bis 6,
e 0 bis 2,
f 0 bis 3,
g 0 bis 5,
h 0 bis 40 und
i 0 bis 40,
entsprechen. Im Fall von Vollkatalysatoren ist i vor
zugsweise 15 bis 40. Als ganz besonders günstig erweist
sich das erfindungsgemäße Verfahren bei Massen I, für
die e, f, g, h und i 0 sind und die in Form von Scha
lenkatalysatoren zur Anwendung gelangen.
a) Neuherstellung eines Multimetalloxid-Oxidations
katalysators a: Mo12V3W1,2Cu2,4OX
190 g Kupfer(II)acetatmonohydrat wurden in 2.700 g Wasser zu einer Lösung I gelöst. In 5500 g Wasser wurden bei 95°C nacheinander 860 g Ammoniumheptamo lybdattetrahydrat, 143 g Ammoniummetavanadat und 126 g Ammoniumparawolframatheptahydrat zu einer Lö sung II gelöst. Anschließend wurde die Lösung I auf einmal in die Lösung II eingerührt und das wäßrige Gemisch bei einer Austrittstemperatur von 110°C sprühgetrocknet. Danach wurde das Sprühpulver je kg Pulver mit 0,15 kg Wasser verknetet. Die Knetmasse wurde in einem mit Luft beschickten Drehrohrofen innerhalb von 3 h auf 400°C aufgeheizt und an schließend 5 h bei 400°C calciniert. Das calci nierte, katalytisch aktive Material wurde auf Teil chendurchmesser von 0,1 bis 50 µm gemahlen. Mit dem so erhaltenen Aktivmassenpulver wurden in einer Drehtrommel unporöse oberflächenrauhe Steatitkugeln eines Durchmessers von 4 bis 5 mm in einer Menge von 50 g Pulver je 200 g Steatitkugeln bei gleich zeitigem Zusatz von 18 g Wasser beschichtet. An schließend wurde mit 110°C heißer Luft getrocknet.
190 g Kupfer(II)acetatmonohydrat wurden in 2.700 g Wasser zu einer Lösung I gelöst. In 5500 g Wasser wurden bei 95°C nacheinander 860 g Ammoniumheptamo lybdattetrahydrat, 143 g Ammoniummetavanadat und 126 g Ammoniumparawolframatheptahydrat zu einer Lö sung II gelöst. Anschließend wurde die Lösung I auf einmal in die Lösung II eingerührt und das wäßrige Gemisch bei einer Austrittstemperatur von 110°C sprühgetrocknet. Danach wurde das Sprühpulver je kg Pulver mit 0,15 kg Wasser verknetet. Die Knetmasse wurde in einem mit Luft beschickten Drehrohrofen innerhalb von 3 h auf 400°C aufgeheizt und an schließend 5 h bei 400°C calciniert. Das calci nierte, katalytisch aktive Material wurde auf Teil chendurchmesser von 0,1 bis 50 µm gemahlen. Mit dem so erhaltenen Aktivmassenpulver wurden in einer Drehtrommel unporöse oberflächenrauhe Steatitkugeln eines Durchmessers von 4 bis 5 mm in einer Menge von 50 g Pulver je 200 g Steatitkugeln bei gleich zeitigem Zusatz von 18 g Wasser beschichtet. An schließend wurde mit 110°C heißer Luft getrocknet.
Der so erhaltene Schalenkatalysator wurde mit
Inertmaterial verdünnt unter folgenden Reaktionsbe
dingungen in einem Rohrbündelreaktor zur katalyti
schen Gasphasenoxidation von Acrolein zu Acrylsäure
eingesetzt:
Zusammensetzung des Reaktionsgases:
5 Vol.-% Acrolein, 7 Vol.-% O2, 10 Vol.-% H2O, Restmenge N2;
Raumbelastung: 2300 Nh/l/h.
Zusammensetzung des Reaktionsgases:
5 Vol.-% Acrolein, 7 Vol.-% O2, 10 Vol.-% H2O, Restmenge N2;
Raumbelastung: 2300 Nh/l/h.
Die Temperatur des zur Temperierung verwendeten
Salzbades wurde so gewählt, daß bei einfachem
Durchgang eine Acroleinumwandlung von ca. 99 mol-%
resultierte.
Tabelle 1 zeigt die erforderliche Salzbadtemperatur
(Maß für die Aktivität; je höher die erforderliche
Salzbadtemperatur ist, desto niedriger ist die Ka
talysatoraktivität) sowie die Selektivität der
Acrylsäurebildung nach 4 Wochen Betriebsdauer (a1)
und nach drei Jahren Betriebsdauer (a2).
b) Erfindungsgemäße Regenerierung des 3 Jahre unter
den Reaktionsbedingungen aus a) gebrauchten Multi
metalloxid-Oxidationskatalysators a
Zunächst wurden die Schalenkatalysatoren in einem mit Luft beschichteten Umluftofen während 2,5 h auf 550°C erhitzt. 900 g des gerösteten Schalenkataly sators wurden in einen Waschturm gefüllt und zy klisch mit einer auf 80°C erhitzten Lösung von 58 g NH3, 1700 g Wasser und 24 g 30 gew.-%iger Wasser stoffperoxidlösung während 2 h behandelt. Nach die ser Zeit war die gesamte Aktivmasse in Lösung ge gangen, die nach dem Abkühlen von den Trägerkugeln abgetrennt wurde. Anschließend wurden die Trägerku geln mit 200 g 75°C warmem Wasser nachgewaschen. Sodann wurden die beiden wäßrigen Phasen vereinigt und mittels AAS quantitativ analysiert. Infolge Mo- und V-Schwund hatte sich die Aktivmassenstöchiome trie wie folgt verändert: Mo7,5V2,6W1,2Cu2,4OX.
Zunächst wurden die Schalenkatalysatoren in einem mit Luft beschichteten Umluftofen während 2,5 h auf 550°C erhitzt. 900 g des gerösteten Schalenkataly sators wurden in einen Waschturm gefüllt und zy klisch mit einer auf 80°C erhitzten Lösung von 58 g NH3, 1700 g Wasser und 24 g 30 gew.-%iger Wasser stoffperoxidlösung während 2 h behandelt. Nach die ser Zeit war die gesamte Aktivmasse in Lösung ge gangen, die nach dem Abkühlen von den Trägerkugeln abgetrennt wurde. Anschließend wurden die Trägerku geln mit 200 g 75°C warmem Wasser nachgewaschen. Sodann wurden die beiden wäßrigen Phasen vereinigt und mittels AAS quantitativ analysiert. Infolge Mo- und V-Schwund hatte sich die Aktivmassenstöchiome trie wie folgt verändert: Mo7,5V2,6W1,2Cu2,4OX.
Zur Wiederherstellung der ursprünglichen Stöchiome
trie wurden folgende Lösungen hergestellt und den
vereinigten Phasen zugesetzt:
- - 80°C warme Lösung von 54,8 g Ammoniumheptamo lybdattetrahydrat und 70 g 25 gew.-%iger wäß riger NH3-Lösung in 110 g Wasser;
- - 80°C warme Lösung von 3,2 g Ammoniummetavanadat und 6,5 g 25 gew.-%iger wäßriger NH3-Lösung in 65 g Wasser.
Den vereinigten Lösungen wurden 10 g 100%ige
Essigsäure zugesetzt und das Gemisch bei einer Aus
trittstemperatur von 110°C sprühgetrocknet. Das
Sprühpulver wurde in völliger Entsprechung zur Neu
herstellung unter a) zu einem regenerierten Scha
lenkatalysator verarbeitet (die abgetrennten Stea
titträgerkugeln wurden diesbezüglich wiederverwen
det) und wie unter a) zur Oxidation von Acrolein
eingesetzt. Die Ergebnisse nach vierwöchiger Be
triebsdauer zeigt ebenfalls Tabelle 1 (a3).
c) Regenerierung des 3 Jahre unter den Reaktionsbedin
gungen aus a) gebrauchten Multimetalloxid-Oxida
tionskatalysators a ohne Ausgleich des
Mo, V-Verlustes
Die Regenerierung erfolgte wie unter b), das fest gestellt Mo, V-Defizit wurde jedoch belassen. Die Ergebnisse nach vierwöchiger Betriebsdauer mit den so regenerierten Schalenkatalysatoren zeigt eben falls Tabelle 1 (a4).
Die Regenerierung erfolgte wie unter b), das fest gestellt Mo, V-Defizit wurde jedoch belassen. Die Ergebnisse nach vierwöchiger Betriebsdauer mit den so regenerierten Schalenkatalysatoren zeigt eben falls Tabelle 1 (a4).
d) Neuherstellung eines Multimetalloxid-Oxidationska
talysators b: Mo12V3W1,2Cu1,6Ni0,8OX.
Die Neuherstellung des Multimetalloxid-Oxidations katalysators b erfolgt wie in a), es wurde ledig lich die anteilsmäßige Menge an Kupfer(II)acetat monohydrat durch Nickel(II)acetattetrahydrat er setzt.
Die Neuherstellung des Multimetalloxid-Oxidations katalysators b erfolgt wie in a), es wurde ledig lich die anteilsmäßige Menge an Kupfer(II)acetat monohydrat durch Nickel(II)acetattetrahydrat er setzt.
Der Einsatz zur Oxidation von Acrolein erfolgte
gleichfalls wie unter a). Die Ergebnisse nach vier
wöchiger (b1) und dreÿähriger (b2) Betriebsdauer
zeigt Tabelle 2.
e) Erfindungsgemäße Regenerierung des 3 Jahre unter
den Reaktionsbedingungen aus a) gebrauchten Multi
metalloxid-Oxidationskatalysators b
Zunächst wurde wie in b) geröstet. 900 g des gerö steten Schalenkatalysators wurden in einen Wasch turm gefüllt und zyklisch mit einer auf 70°C er hitzten Lösung von 55 g NH3 in 1800 g Wasser wäh rend 3 h behandelt. Nach dieser Zeit war die ge samte Aktivmasse in Lösung gegangen, die nach dem Abkühlen von den Trägerkugeln abgetrennt wurde. An schließend wurden die Trägerkugeln mit 200 g 75°C warmem Wasser nachgewaschen. Sodann wurden die bei den wäßrigen Phasen vereinigt und mittels AAS quan titativ analysiert. Infolge Mo- und V-Schwund hatte sich die Aktivmassenstöchiometrie wie folgt verän dert: Mo8,4V2,7W1,2Cu1,6Ni0,8OX.
Zunächst wurde wie in b) geröstet. 900 g des gerö steten Schalenkatalysators wurden in einen Wasch turm gefüllt und zyklisch mit einer auf 70°C er hitzten Lösung von 55 g NH3 in 1800 g Wasser wäh rend 3 h behandelt. Nach dieser Zeit war die ge samte Aktivmasse in Lösung gegangen, die nach dem Abkühlen von den Trägerkugeln abgetrennt wurde. An schließend wurden die Trägerkugeln mit 200 g 75°C warmem Wasser nachgewaschen. Sodann wurden die bei den wäßrigen Phasen vereinigt und mittels AAS quan titativ analysiert. Infolge Mo- und V-Schwund hatte sich die Aktivmassenstöchiometrie wie folgt verän dert: Mo8,4V2,7W1,2Cu1,6Ni0,8OX.
Zur Wiederherstellung der ursprünglichen Stöchiome
trie wurden folgende Lösungen hergestellt und den
vereinigten Phasen zugesetzt:
- - 80°C warme Lösung von 43,8 g Ammoniumheptamo lybdattetrahydrat und 57 g 25 gew.-%iger wäß riger NH3-Lösung in 90 g Wasser;
- - 80°C warme Lösung von Ammoniummetavanadat und 4,5 g 25 gew.-%iger wäßriger NH3-Lösung in 45 g Wasser.
Den vereinigten Lösungen wurden 30 g 100%iger
Essigsäure zugesetzt und das Gemisch bei einer Aus
trittstemperatur von 110°C sprühgetrocknet. Das
Sprühpulver wurde in völliger Entsprechung zur Neu
herstellung unter a) zu einem regenerierten Scha
lenkatalysator verarbeitet und wie unter a) zur
Oxidation von Acrolein eingesetzt. Die Ergebnisse
nach vierwöchiger Betriebsdauer zeigt ebenfalls
Tabelle 2 (b3).
Claims (3)
1. Verfahren zur Regenerierung von im Rahmen katalyti
scher Gasphasenoxidationen niederer organischer
Verbindungen verbrauchten Multimetalloxid-Oxida
tionskatalysatoren, die, unverbraucht, als Grundbe
standteile die Elemente Mo, W, V und Cu in oxidi
scher Form enthalten, durch Einwirkung oxidierend
wirkender Mittel und lösend wirkendem, Essigsäure
und/oder deren Ammoniumsalz zugesetzt enthaltendem,
wäßrigem Ammoniak sowie anschließendem Trocknen und
Calcinieren, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb
des Verfahrens der Gehalt der metallischen Bestand
teile quantitativ ermittelt und auf den jeweiligen
Ursprungswert ergänzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei der katalytischen Gasphasenoxida
tion um diejenige von Acrolein zu Acrylsäure han
delt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Multimetalloxid-Oxidationskataly
satoren, unverbraucht, der allgemeinen Summenfor
mel I
Mo12VaWbCucNidX1 eX2 fX3 gX4 hX5 iOn (I),in der die Variablen folgende Bedeutung haben:X1 ein oder mehrere Alkalimetalle,
X2 ein oder mehrere Erdalkalimetalle,
X3 Chrom, Mangan, Cer und/oder Niob,
X4 Antimon und/oder Wismut,
X5 Silicium, Aluminium, Titan und/oder Zirkonium,
a 1 bis 6,
b 0,2 bis 4,
c 0,5 bis 6,
d 0 bis 6,
e 0 bis 2,
f 0 bis 3,
g 0 bis 5,
h 0 bis 40 und
i 0 bis 40,entsprechen.
X2 ein oder mehrere Erdalkalimetalle,
X3 Chrom, Mangan, Cer und/oder Niob,
X4 Antimon und/oder Wismut,
X5 Silicium, Aluminium, Titan und/oder Zirkonium,
a 1 bis 6,
b 0,2 bis 4,
c 0,5 bis 6,
d 0 bis 6,
e 0 bis 2,
f 0 bis 3,
g 0 bis 5,
h 0 bis 40 und
i 0 bis 40,entsprechen.
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