DE4409310A1 - Shell catalyst, its use in the production of aziridines and process for the production of aziridines - Google Patents

Shell catalyst, its use in the production of aziridines and process for the production of aziridines

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Abstract

The invention concerns a shell-type catalyst comprising a metallic carrier material and a catalytically active layer which adheres firmly thereto, which contains elements of the alkali, alkaline earth and/or lanthanide group of the periodic system of elements and which can be obtained by physical or chemical vapour deposition on the carrier material. The invention further concerns the use of shell-type catalysts and a process for preparing aziridines by the catalytic intramolecular splitting off of water in the gaseous phase from compounds of formula (I), in which R<1>, R<2>, R<3>, R<4> and R<5>, independently of one another, signify H or C1 - C4 alkyl and R<5> additionally stands for cyclohexyl, phenyl, benzyl, C1 - C8 hydroxyalkyl or C1 - C8 aminoalkyl.

Description

Die Erfindung betrifft Schalenkatalysatoren aus einem metalli­ schen Trägermaterial und einer darauf fest anhaftenden kataly­ tisch aktiven Schicht, die durch physikalische oder chemische Abscheidung über die Dampfphase unter vermindertem Druck (physical oder chemical vapor deposition) auf dem Trägermaterial erhältlich ist, die Verwendung der Schalenkatalysatoren bei der Herstellung von Aziridinen und Verfahren zur Herstellung von Azi­ ridinen durch katalytische intramolekulare Dehydratisierung in der Gasphase von Alkanolaminen der FormelThe invention relates to coated catalysts made of a metalli carrier material and a cataly table active layer by physical or chemical Vapor deposition under reduced pressure (physical or chemical vapor deposition) on the carrier material is available, the use of coated catalysts in the Production of aziridines and process for the production of azi ridinen by catalytic intramolecular dehydration in the gas phase of alkanolamines of the formula

in der R¹, R², R³, R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander H oder C₁- bis C₈-Alkyl oder Aryl bedeuten und R⁵ zusätzlich noch für Cyclohexyl, Phenyl, Benzyl, C₁- bis C₈-Hydroxyalkyl oder C₁- bis C₈-Aminoalkyl steht.in which R¹, R², R³, R⁴ and R⁵ independently of one another H or C₁- bis C₈-alkyl or aryl and R⁵ additionally for cyclohexyl, Phenyl, benzyl, C₁- to C₈-hydroxyalkyl or C₁- to C₈-aminoalkyl stands.

us der EP-A-0 412 415 sind Palladiumkatalysatoren bekannt, die beispielsweise durch Tempern eines Gewebes aus Edelstahl bei Tem­ peraturen bis zu 1000°C und anschließendes kontinuierliches Auf­ bringen von Palladium als Aktivkomponente in einer Vakuumbe­ dampfungsanlage mit Hilfe eines Elektronenstahls hergestellt wer­ den. Die so erhältlichen Monolithkatalysatoren werden bei der se­ lektiven Hydrierung von Dreifachbindungen zu Doppelbindungen verwendet.From EP-A-0 412 415, palladium catalysts are known which for example by tempering a stainless steel mesh at Tem temperatures up to 1000 ° C and subsequent continuous opening bring palladium as an active component in a vacuum vaporization system with the help of an electron steel the. The monolith catalysts available in this way are used in se selective hydrogenation of triple bonds to double bonds used.

Aus EP-B-0 166 831 und EP-B-0 172 280 sind Schalenkatalysatoren bekannt, die durch Sputtern von inerten Trägermaterialien wie Si­ liziumdioxid oder Aluminiumoxid mit Metallen wie Silber, Platin, Palladium, Rhodium und Iridium erhalten werden. Die Katalysatoren werden bei der Herstellung von Isocyanaten aus N-monosubstituier­ ten Formamiden bzw. der Synthese von Formaldehyd aus Methanol verwendet.From EP-B-0 166 831 and EP-B-0 172 280 are shell catalysts known that by sputtering of inert carrier materials such as Si silicon dioxide or aluminum oxide with metals such as silver, platinum, Palladium, rhodium and iridium can be obtained. The catalysts are used in the production of isocyanates from N-monosubstituted ten formamides or the synthesis of formaldehyde from methanol used.

Die EP-A-0 576 944 betrifft Schalenkatalysatoren, die durch phy­ sikalische und/oder chemische Gasphasenabscheidung (physical oder chemical vapor deposition) einer Legierung auf Formkörpern aus beispielsweise Glas, Quarz, Keramik, Graphit oder Metall erhält­ lich sind. Die Legierungen enthalten als wesentliche Elemente beispielsweise Aluminium, Gallium, Silizium, Germanium, Zinn, Blei, Wismut, Titan, Zirkonium, Vanadin, Chrom, Molybdän, Wolf­ ram, Eisen, Zink, Kupfer oder Silber. Die so herstellbaren Schalenkatalysatoren werden für Hydrierungs-, Oxidations- und Isomerisierungsreaktionen verwendet.EP-A-0 576 944 relates to coated catalysts which are phy sical and / or chemical vapor deposition (physical or chemical vapor deposition) of an alloy on moldings  for example, glass, quartz, ceramic, graphite or metal are. The alloys contain as essential elements for example aluminum, gallium, silicon, germanium, tin, Lead, bismuth, titanium, zirconium, vanadium, chrome, molybdenum, wolf ram, iron, zinc, copper or silver. The so producible Shell catalysts are used for hydrogenation, oxidation and Isomerization reactions used.

Zur Herstellung von Aziridinen, insbesondere Ethylenimin, durch Dehydratisierung von Alkanolaminen in der Gasphase werden ver­ schiedene Katalysatoren eingesetzt. So ist beispielsweise aus der SU-A-230 166 bekannt, Ethylenimin durch Reaktion von Ethylenoxid und Ammoniak unter Bildung von Ethanolamin und Dehydratisierung des Ethanolamins bei Temperaturen von etwa 450°C an mit beispiels­ weise mit Kupferchlorid oder Kobalt-II-chlorid getränktem Calciumphosphat als Katalysator herzustellen.For the production of aziridines, in particular ethyleneimine, by Dehydration of alkanolamines in the gas phase are ver different catalysts used. For example, from the SU-A-230 166 discloses ethyleneimine by reaction of ethylene oxide and ammonia to form ethanolamine and dehydration of ethanolamine at temperatures of about 450 ° C with example wise with copper chloride or cobalt-II-chloride To produce calcium phosphate as a catalyst.

Aus der JP-B-50/10593 ist die Herstellung von Ethylenimin durch Dehydratisierung von Ethanolamin in der Gasphase an Wolframoxid und Oxide von Li, Mg, Ni, Mo, Bi, Sn, Si oder Al enthaltenden Katalysatoren bekannt. Gemäß der Lehre der WO-A-89/05797 verwendet man bei der Dehydratisierung von Ethanolamin in der Gasphase Molekularsiebe aus Aluminiumsilikaten, Aluminiumphospha­ ten oder Silizium-Aluminiumphosphaten.From JP-B-50/10593 is the production of ethylene imine Dehydration of ethanolamine in the gas phase on tungsten oxide and oxides of Li, Mg, Ni, Mo, Bi, Sn, Si or Al containing Catalysts known. According to the teaching of WO-A-89/05797 used in the dehydration of ethanolamine in the Gas phase molecular sieves made of aluminum silicates, aluminum phospha ten or silicon aluminum phosphates.

In US-A-4 289 656, US-A-4 301 036, US-A-4 337 175, US-A-4 358 405, US-A-376 732 und US-A-4 477 591 werden Katalysatoren auf Basis Niob/Tantaloxid mit Zusatz von Erdalkali­ metalloxiden und/oder Eisen/Chromoxiden zur katalytischen Gaspha­ sendehydratisierung von Monoethanolamin zu Ethylenimin beschrie­ ben.In US-A-4,289,656, US-A-4,301,036, US-A-4,337,175, US-A-4,358,405, US-A-376,732 and US-A-4,477,591 Catalysts based on niobium / tantalum oxide with the addition of alkaline earth metal oxides and / or iron / chromium oxides for the catalytic gas phase Described dehydration of monoethanolamine to ethyleneimine ben.

Weitere Katalysatoren zur intramolekularen Wasserabspaltung aus Alkanolaminen in der Gasphase sind Oxidmassen, die Silizium oder Phosphor als wesentliche Bestandteile enthalten. Katalysatoren dieser Art werden beispielsweise in EP-B-0 227 461, EP-B-0 228 898 und EP-B-0 230 776 beschrieben.Other catalysts for intramolecular elimination of water Alkanolamines in the gas phase are oxide masses that are silicon or Contain phosphorus as essential components. Catalysts This type is described, for example, in EP-B-0 227 461, EP-B-0 228 898 and EP-B-0 230 776.

Setzt man bei der Herstellung von Aziridinen die in den oben ge­ nannten Literaturstellen beschriebenen Katalysatoren ein, so ent­ stehen dabei in unerwünschtem Maße Oligomere und Polymere des Aziridins. Außerdem haben viele Katalysatoren eine zu kurze Standzeit.If one sets the above in the production of aziridines called catalysts described, so ent there are undesirable levels of oligomers and polymers of Aziridins. In addition, many catalysts are too short Service life.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen neuen Katalysator zur Verfügung zu stellen. Dieser Kataly­ sator soll bezüglich der Aziridinbildung aus Alkanolaminen in der Gasphase eine hohe Selektivität aufweisen und geringere Mengen an oligomeren oder polymeren Produkten liefern als die bekannten Katalysatoren sowie eine möglichst lange Standzeit besitzen.The present invention is therefore based on the object to provide a new catalyst. That Kataly sator should with regard to aziridine formation from alkanolamines in the  Gas phase have a high selectivity and smaller amounts of deliver oligomeric or polymeric products than the known ones Have catalysts and a long service life.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Schalenkataly­ sator aus einem metallischen Trägermaterial und einer darauf fest anhaftenden katalytisch aktiven Schicht, die durch physikalische oder chemische Abscheidung über die Dampfphase unter vermindertem Druck (physical oder chemical vapor deposition) auf dem Träger­ material erhältlich ist, wenn die katalytisch aktive Schicht Ele­ mente der Alkali-, Erdalkali- und/oder Lanthanidengruppe des Pe­ riodischen Systems enthält.The object is achieved with a shell catalyst sator made of a metallic carrier material and a solid adhering catalytically active layer, which by physical or chemical vapor deposition with reduced Pressure (physical or chemical vapor deposition) on the carrier material is available if the catalytically active layer Ele elements of the alkali, alkaline earth and / or lanthanide group of Pe contains periodic system.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem die Verwendung der Schalen­ katalysatoren bei der Herstellung von Aziridinen durch katalyti­ sche intramolekulare Wasserabspaltung in der Gasphase aus Verbindungen der FormelThe invention also relates to the use of the shells catalysts in the production of aziridines by catalyti intramolecular elimination of water in the gas phase Compounds of the formula

in der R¹, R², R³, R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander H oder C₁- bis C₈-Alkyl oder Aryl bedeuten und R⁵ zusätzlich noch für Cyclohexyl, Phenyl, Benzyl, C₁- bis C₈-Hydroxyalkyl oder C₁- bis C₈-Aminoalkyl steht. Die Substituenten R¹, R², R³, R⁴ und R⁵ können auch für eine C₃- bis C₈-Cycloalkylgruppe stehen, z. B. Cyclopropyl, Cyclo­ hexyl, Cyclopentyl oder Cyclooctyl.in which R¹, R², R³, R⁴ and R⁵ independently of one another H or C₁- bis C₈-alkyl or aryl and R⁵ additionally for cyclohexyl, Phenyl, benzyl, C₁- to C₈-hydroxyalkyl or C₁- to C₈-aminoalkyl stands. The substituents R¹, R², R³, R⁴ and R⁵ can also be used for are a C₃ to C₈ cycloalkyl group, for. B. cyclopropyl, cyclo hexyl, cyclopentyl or cyclooctyl.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Aziridinen der FormelAnother object of the invention is a method for Preparation of aziridines of the formula

in der R¹, R², R³, R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander H oder C₁- bis C₈-Alkyl oder Aryl bedeuten und R⁵ zusätzlich noch für Cyclohexyl, Phenyl, Benzyl, C₁- bis C₈-Hydroxyalkyl oder C₁- bis C₈-Aminoalkyl steht, durch intramolekulare Dehydratisierung von Verbindungen der Formel in which R¹, R², R³, R⁴ and R⁵ independently of one another H or C₁- bis C₈-alkyl or aryl and R⁵ additionally for cyclohexyl, Phenyl, benzyl, C₁- to C₈-hydroxyalkyl or C₁- to C₈-aminoalkyl stands by intramolecular dehydration of compounds of the formula  

in der die Substituenten R¹, R², R³, R⁴ und R⁵ die dafür in For­ mel II angegebene Bedeutung haben, an festen Katalysatoren in der Gasphase, wobei man die Dehydratisierung an einem erfindungs­ gemäßen Schalenkatalysator durchführt oder einen Schalenkataly­ sator einsetzt, der durch Imprägnieren von metallischen Träger­ materialien mit einer katalytisch aktiven Masse erhältlich ist, die Elemente der Alkali-, Erdalkali- und/oder Lanthanidengruppe des Periodischen Systems enthält. Alle Substituenten in Formel II können für eine C₃- bis C₈-Cycloalkylgruppe stehen, z. B. Cyclo­ pentyl oder Cyclohexyl.in which the substituents R¹, R², R³, R⁴ and R⁵ the for it in For mel II have meaning given on solid catalysts in the Gas phase, wherein the dehydration on a fiction carries out appropriate shell catalyst or a shell catalyst sator, which is made by impregnating metallic supports materials with a catalytically active composition is available, the elements of the alkali, alkaline earth and / or lanthanide group of the periodic table. All substituents in formula II can represent a C₃- to C₈-cycloalkyl group, for. B. Cyclo pentyl or cyclohexyl.

Die erfindungsgemäßen Schalenkatalysatoren bestehen aus einem me­ tallischen Trägermaterial. Hierbei kann es sich um Formkörper aus einem einzigen Metall oder um Legierungen handeln. Das metalli­ sche Trägermaterial ist unter den Bedingungen der intramolekula­ ren katalytischen Wasserabspaltung aus Alkanolaminen formstabil. Es bildet eine inerte, thermisch und mechanisch stabile Unterlage für die katalytisch aktive Schicht. Das Trägermaterial soll eine möglichst große geometrische Oberfläche haben. Für die metalli­ schen Trägermaterialien kommen als geometrische Formen beispiels­ weise Pulver, Splitt, Kugeln, Drähte, Streckbleche, Netze, Gewebe, Vliese, Folien, gelochte Folien und Späne in Betracht. Vorzugsweise verwendet man die Trägermaterialien in Form von Ge­ weben oder Folien, die gegebenenfalls gelocht sein können. Solche Formkörper können sehr gut zu monolithischen Katalysatoren ver­ formt werden. Bekanntlich ermöglichen monolithische metallische Katalysatoren eine sehr hohe Katalysatorbelastung bei geringem Druckverlust, eine gute Durchmischung der Reaktionsteilnehmer so­ wie eine schnelle Wärmezufuhr und Wärmeabfuhr.The coated catalysts according to the invention consist of a me metallic carrier material. This can be molded articles a single metal or alloy. The metalli cal carrier material is under the conditions of the intramolecular ren catalytic elimination of water from alkanolamines dimensionally stable. It forms an inert, thermally and mechanically stable base for the catalytically active layer. The carrier material is said to be a have the largest possible geometric surface. For the metalli backing materials come as geometric shapes, for example white powder, grit, balls, wires, stretch plates, nets, Woven fabrics, nonwovens, foils, perforated foils and chips. The carrier materials are preferably used in the form of Ge weave or films that may be perforated. Such Shaped bodies can ver very well to monolithic catalysts be shaped. As is well known, monolithic metallic ones enable Catalysts a very high catalyst load with low Pressure loss, a good mixing of the reactants like quick heat and heat dissipation.

Geeignete metallische Trägermaterialien sind Metalle der Neben­ gruppe wie beispielsweise Eisen,- Kobalt, Nickel, Titan, Wolfram, Kupfer, Silber, Gold, Platin, Rhodium, Palladium, Chrom, Molyb­ dän, Vanadin, Zirkonium und sämtliche Stahlsorten. Außer Stählen können beispielsweise alle Legierungen der oben genannten Metalle als Trägermaterial verwendet werden. Die Legierungen können bei­ spielsweise auch Elemente von Hauptgruppen des Periodensystems enthalten, z. B. Kohlenstoff, Silizium, Bor, Aluminium, Phosphor, Antimon, Wismut, Stickstoff, Lithium, Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium und/oder Barium. Vorzugsweise verwendet man als metal­ lisches Trägermaterial Eisen und Eisenlegierungen, weil diese Träger leicht zugänglich und gut in Formen zu bringen sind, die für Katalysatoren geeignet sind.Suitable metallic carrier materials are metals of the minor group such as iron, cobalt, nickel, titanium, tungsten, Copper, silver, gold, platinum, rhodium, palladium, chrome, molyb dan, vanadium, zirconium and all types of steel. Except steels can, for example, all alloys of the above metals can be used as carrier material. The alloys can for example, elements from main groups of the periodic table included, e.g. B. carbon, silicon, boron, aluminum, phosphorus, Antimony, bismuth, nitrogen, lithium, sodium, potassium, calcium, Magnesium and / or barium. Preferably used as metal carrier material iron and iron alloys, because these  Carriers are easily accessible and can be shaped well are suitable for catalysts.

Das metallische Trägermaterial kann gegebenenfalls vor der Be­ schichtung mit einer katalytisch aktiven Schicht einer Vorbehand­ lung unterworfen werden. Eine solche Vorbehandlung kann z. B. in einer Kalzinierung, einer chemischen Behandlung mit einer Säure oder einer Lauge oder in einer Plasmabehandlung (Edelgasplasma oder Reaktionsgasplasma) bestehen. Man erhöht damit die Rauhig­ keit der Trägeroberfläche, wodurch sich die Haftfestigkeit der katalytisch aktiven Schicht erhöht, die darauf angebracht wird.The metallic carrier material can, if necessary, before loading layering with a catalytically active layer of a pretreatment be subjected. Such pretreatment can e.g. B. in calcination, chemical treatment with an acid or a lye or in a plasma treatment (rare gas plasma or reaction gas plasma). It increases the roughness speed of the carrier surface, which increases the adhesive strength of the increased catalytically active layer, which is applied thereon.

Auf den metallischen Trägern wird eine fest anhaftende kataly­ tisch aktive Schicht durch physikalische oder chemische Abscheidung über die Dampfphase unter vermindertem Druck aufge­ bracht. Als Material für die katalytisch aktiven Schichten kommen sämtliche Verbindungen in Betracht, die für die intramolekulare Wasserabspaltung aus den Verbindungen der Formel I in der Literatur beschrieben sind, vgl. die oben zum Stand der Technik angegebenen Literaturstellen SU-A-230 166, JP-B-50/10593, WO-A-89/05797, EP-B-0 227 461, EP-B-0 228 898 und EP-B-0 230 776. Bevorzugt werden dabei solche Alkali-, Erdalkali- und/oder Lan­ thanidenverbindungen eingesetzt, die bei den Bedingungen der Azi­ ridinsynthese stabil und insbesondere nicht flüchtig sind und keine flüchtigen Verbindungen bilden. Beispiele dafür sind Phosphate, Sulfate, Niobate, Wolframate, Vanadate, Manganate, Molybdate, Rhenate, Titanate und Salze von Heteropolysäuren. Die katalytisch aktiven Massen enthalten außer den Elementen der Al­ kali-, Erdalkali- und/oder Lanthanidengruppe des Periodischen Sy­ stems vorzugsweise Phosphor und/oder Übergangsmetalle. Beispiele für solche katalytisch aktiven Massen sind mit Lithium dotiertes Wolframoxid mit Natrium dotiertes Calciumwolframat, mit Cäsium oder Barium dotiertes Eisensulfat oder Nickelsulfat.A firmly adhering kataly is on the metallic carriers table active layer by physical or chemical Deposition over the vapor phase under reduced pressure brings. Coming as material for the catalytically active layers all compounds considered for the intramolecular Elimination of water from the compounds of the formula I in the Literature are described, cf. the above to the prior art References SU-A-230 166, JP-B-50/10593, WO-A-89/05797, EP-B-0 227 461, EP-B-0 228 898 and EP-B-0 230 776. Such alkali, alkaline earth and / or Lan are preferred thanidene compounds used in the conditions of Azi ridin synthesis are stable and in particular are not volatile and do not form volatile compounds. Examples of this are Phosphates, sulfates, niobates, tungstates, vanadates, manganates, Molybdates, rhenates, titanates and salts of heteropolyacids. The In addition to the elements of Al, catalytically active compositions contain Potash, alkaline earth and / or lanthanide group of the Periodic Sy stems preferably phosphorus and / or transition metals. Examples for such catalytically active materials are doped with lithium Tungsten oxide doped with calcium tungstate, with cesium or barium-doped iron sulfate or nickel sulfate.

Katalytisch aktive Massen werden beispielsweise in der EP-B-0 227 461 mit Hilfe der folgenden Formel charakterisiertCatalytically active materials are used, for example, in the EP-B-0 227 461 characterized by the following formula

SiaXxYyOb (III),Si a X x Y y O b (III),

in der Si Silicium bedeutet, X mindestens für eine Element aus der Gruppe der Alkali- und Erdalkalimetalle steht, Y ein Element aus der Gruppe B, Al, Ti, Zr, Sn, Zn und Ce ist und O Sauerstoff, bedeutet und die Indices a, x, y und b die jeweiligen Atom­ verhältnisse der Elemente Si, X, Y und O angeben, wobei wenn a = 1, x = 0,005-1, y = 0-1 und b einen Wert hat, der durch a, x und y bestimmt wird. in which Si means silicon, X consists of at least one element the group of alkali and alkaline earth metals, Y is an element from the group B, Al, Ti, Zr, Sn, Zn and Ce and O is oxygen, means and the indices a, x, y and b the respective atom specify ratios of the elements Si, X, Y and O, where if a = 1, x = 0.005-1, y = 0-1 and b has a value that is given by a, x and y is determined.  

Gemäß der EP-B-0 228 898 haben die katalytisch aktiven Massen die ZusammensetzungAccording to EP-B-0 228 898, the catalytically active compositions have the composition

XaPbYcOd (IV),X a P b Y c O d (IV),

in der X mindestens ein Element bedeutet, ausgewählt aus Alkali- und Erdalkalimetallen. P Phosphor ist, Y mindestens ein Element ist, ausgewählt aus B, Al, Si, S, Sc, Ti, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Sb, La, Ce, Ta, W, Ti, Pb, Bi und Th, O Sauerstoff ist und die Indices a, b, c und d die Atomverhältnisse der Elemente X, P, Y und O angeben und, wenn a = 1 ist, b = 0,01-3 und c = 0-100 ist und d ein Wert ist, durch a, b und c und den Bindungszustand der einzelnen Elemente und gemäß der EP-B-0 230 776 die Formelin which X denotes at least one element selected from alkali and Alkaline earth metals. P is phosphorus, Y is at least one element is selected from B, Al, Si, S, Sc, Ti, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Sb, La, Ce, Ta, W, Ti, Pb, Bi and Th, O is oxygen and the Indices a, b, c and d represent the atomic ratios of the elements X, P, Y and O and, if a = 1, b = 0.01-3 and c = 0-100 and d is a value by a, b and c and the bond state of individual elements and according to EP-B-0 230 776 the formula

XaPbYcOd (V),X a P b Y c O d (V),

in der X mindestens ein Element ist, ausgewählt aus Elementen der Gruppe IIIA, Elementen der Gruppe IVA, Elementen der Gruppe VA, Übergangsmetallelementen der Gruppen I bis VIII, Lanthaniden- und Actinidenelementen des Periodensystems, P Phosphor ist, Y minde­ stens ein Element ist, ausgewählt aus Alkali- und Erdalkali­ metallen, O Sauerstoff bedeutet und die Indices a, b, c und d die Atomverhältnisse der Elemente X, P, Y und O angegeben und, wenn a = 1 ist, b = 0,01-6 und c = 0-3 ist und d ein Wert ist, be­ stimmt durch a, b und c und den Bindungszustand der jeweiligen Elemente.in which X is at least one element selected from elements of the Group IIIA, elements of group IVA, elements of group VA, Transition metal elements of groups I to VIII, lanthanide and Actinide elements of the periodic table, P is phosphorus, Y minde is at least one element selected from alkali and alkaline earth metals, O means oxygen and the indices a, b, c and d are Atomic ratios of the elements X, P, Y and O are given and if a = 1, b = 0.01-6 and c = 0-3 and d is a value, be agrees with a, b and c and the binding state of the respective Elements.

Weitere geeignete katalytisch aktive Massen sind die aus US-A-4 337 175, US-A-4 289 656, US-A-4 301 036, US-A-4 337 175, US-A-4 358 405, US-A-4 376 732 und US-A-4 477 591 bekannten Oxide von Tantal oder Niob mit einem Erdalkalimetalloxid als Promoter. Weiterhin eignen sich Katalysatoren der Zusammensetzung M₁₀Fe0,5-2,9Cr0,3-1,7oder M₁₀Fe1,0-2,1Cr0,6-1,7 mit M = Niob, Tantal.Further suitable catalytically active compositions are those from US-A-4,337,175, US-A-4,289,656, US-A-4,301,036, US-A-4,337,175, US-A-4,358,405, US Pat. A-4 376 732 and US-A-4 477 591 known oxides of tantalum or niobium with an alkaline earth metal oxide as a promoter. Also suitable are catalysts of the composition M₁₀Fe 0.5-2.9 Cr 0.3-1.7 or M₁₀Fe 1.0-2.1 Cr 0.6-1.7 with M = niobium, tantalum.

Anstelle von Erdalkalimetalloxiden können auch Alkalimetalloxide und oder Oxide von Elementen der Lanthamidengruppe des Periodi­ schen Systems eingesetzt werden.Instead of alkaline earth metal oxides, alkali metal oxides can also be used and or oxides of elements of the lanthamid group of the Periodi system.

Die katalytisch aktiven Massen werden durch physikalische oder chemische Abscheidung über die Dampfphase unter vermindertem Druck auf dem Trägermaterial fest haftend niedergeschlagen. Diese Verfahren werden in der Literatur als physical vapor deposition (PVD) oder als chemical vapor deposition (CVD) bezeichnet, vgl. R.F. Bhunshah et al., Deposition Technologies for Films and Coa­ tings, Noyes Publications, 1982 und P. Wirz, Vakuum-Technik, 38, 208-214 (1989). Bekannte PVD-Verfahren sind das Aufdampfen, die Kathodenzerstäubung, die im technischen Sprachgebrauch als Sputtern bezeichnet wird, und die Lichtbogenbeschichtung. Be­ kannte CVD-Verfahren umfassen die thermische und die plasmaunter­ stützte Beschichtung. Diese Verfahren haben beispielsweise Bedeu­ tung, um Phosphor aus phosphororganischen freizusetzen und in eine aktive Katalysatorschicht einzubauen.The catalytically active masses are characterized by physical or chemical vapor deposition with reduced Pressure on the backing material firmly adhered. These Methods are known in the literature as physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD), cf. R.F. Bhunshah et al., Deposition Technologies for Films and Coa tings, Noyes Publications, 1982 and P. Wirz, vacuum technology, 38, 208-214 (1989). Known PVD processes are vapor deposition Cathode sputtering, which in technical parlance as  Is called sputtering, and the arc coating. Be Known CVD processes include thermal and plasma sub supported coating. These procedures are of importance, for example tion to release phosphorus from organophosphorus and in to incorporate an active catalyst layer.

Die katalytisch aktiven Massen können in einer Schichtdicke von 0,1 nm bis 10 µm, vorzugsweise von 1 nm bis 1 µm auf das metalli­ sche Trägermaterial aufgetragen werden. Von besonderem Vorteil sind Schalenkatalysatoren, bei denen das metallische Träger­ material ein Netz, ein Gewebe oder eine Folie ist, und bei denen die katalytisch aktive Schicht durch Kathodenzerstäuben (Sputtern) aufgetragen worden ist. Das Trägermaterial besteht vorzugsweise aus einem einzigen Metall oder seinen Legierungen. Es kann beispielsweise aus Übergangsmetallen oder ihren Legierun­ gen bestehen. Die erfindungsgemäßen Schalenkatalysatoren werden vorzugsweise durch Sputtern von Elementen oder ihren Verbindungen, insbesondere ihren Oxiden, hergestellt. Hierdurch gelingt es in einfacher Weise, eine aus mehreren Komponenten be­ stehende Schicht auf dem metallischen Träger anzubringen oder darauf Schichten verschiedener Zusammensetzung niederzuschlagen.The catalytically active materials can have a layer thickness of 0.1 nm to 10 microns, preferably from 1 nm to 1 micron on the metallic cal carrier material are applied. Of particular advantage are shell catalysts in which the metallic support material is a net, a fabric or a film, and in which the catalytically active layer by sputtering (Sputtering) has been applied. The carrier material is made preferably of a single metal or its alloys. For example, it can be made from transition metals or their alloys conditions exist. The coated catalysts according to the invention are preferably by sputtering elements or their Compounds, especially their oxides. Hereby manages to be one of several components in a simple manner apply standing layer on the metallic support or then to deposit layers of different compositions.

Ferner kann man die Mikrostruktur der Beschichtung mit Hilfe des Sputterns durch Variation des Prozeßgasdrucks und/oder durch An­ lagen einer negativen Vorspannung (Bias) beeinflussen. So führt beispielsweise ein Prozeßgasdruck im Bereich von 4·10-3 bis 8·10-3 mbar zu einer sehr dichten, feinkristallinen Schicht mit einer hohen Korrosionsstabilität. Wenn man während der Beschich­ tung eine negative Vorspannung anlegt, so wird dadurch ein inten­ siverer Ionenbeschuß des zu beschichtenden metallischen Trägers erreicht, wodurch in der Regel eine dichtere Schicht sowie eine verbesserte Haftung der aktiven katalytisch wirkenden Schicht auf dem metallischen Träger resultiert.Furthermore, the microstructure of the coating can be influenced by sputtering by varying the process gas pressure and / or by applying a negative bias (bias). For example, a process gas pressure in the range of 4 · 10 -3 to 8 · 10 -3 mbar leads to a very dense, fine-crystalline layer with high corrosion stability. If a negative bias voltage is applied during the coating process, this results in an intensive ion bombardment of the metallic carrier to be coated, which generally results in a denser layer and improved adhesion of the active catalytically active layer on the metallic carrier.

Bei der Kathodenzerstäubung wird im allgemeinen das Beschichtungsmaterial, d. h. die katalytisch aktive Masse, in fe­ ster Form als sogenanntes Target auf die Kathode eines Plasmasy­ stems aufgebracht, dann unter vermindertem Druck, beispielsweise von 1·10-4 bis 1 mbar, vorzugsweise 5·10-4 bis 5·10-2 mbar, in einer Prozeßgasatmosphäre durch Anlegen eines Plasmas zer­ stäubt und auf dem zu beschichtenden Substrat, Anode, d. h. dem metallischen Träger, abgeschieden. Als Prozeßgas wählt man im allgemeinen mindestens ein Edelgas wie Helium, Neon oder Argon, bevorzugt Argon. Das Plasma besteht in der Regel aus geladenen (Ionen und Elektronen) und neutralen (zum Teil radikalen) Be­ standteilen des Prozeßgas, die über Stoß- und Strahlungspro­ zesse miteinander in Wechselwirkung stehen.In cathode sputtering, the coating material, ie the catalytically active composition, is generally applied in the form of a so-called target to the cathode of a plasma system, then under reduced pressure, for example from 1 × 10 -4 to 1 mbar, preferably 5 × 10 -4 to 5 · 10 -2 mbar, atomized in a process gas atmosphere by applying a plasma and deposited on the substrate to be coated, anode, ie the metallic support. In general, at least one noble gas such as helium, neon or argon, preferably argon, is selected as the process gas. The plasma usually consists of charged (ions and electrons) and neutral (sometimes radical) components of the process gas, which interact with one another via shock and radiation processes.

Zur Herstellung der Beschichtungen können verschiedene methodi­ sche Varianten der Kathodenzerstäubung wie Magnetron-Sputtern, DC- und RF-Sputtern oder Bias-Sputtern sowie deren Kombinationen angewendet werden. Beim Magnetron-Sputtern befindet sich in der Regel das zu zerstäubende Target in einem äußeren Magnetfeld, welches das Plasma in den Bereich des Targets konzentriert und damit eine Erhöhung der Zerstäubungsrate bewirkt. Beim DC- bzw. RF-Sputtern erfolgt im allgemeinen die Anregung des Zerstäubung­ splasmas durch eine Gleichspannung (DC) oder durch eine Wechsel­ spannung (RF), beispielsweise mit einer Frequenz im Bereich von 10 kHz bis 100 MHz, vorzugsweise 13,6 MHz. Beim Bias-Sputtern wird üblicherweise das zu beschichtende Substrat mit einer in der Regel negativen Vorspannung (Bias) belegt, die im allgemeinen während der Beschichtung zu einem intensiven Beschuß des Sub­ strats mit Ionen führt.Various methods can be used to produce the coatings variants of cathode sputtering such as magnetron sputtering, DC and RF sputtering or bias sputtering and their combinations be applied. Magnetron sputtering is in the Rule the target to be atomized in an external magnetic field, which concentrates the plasma in the area of the target and thus increasing the atomization rate. With the DC or RF sputtering is generally the excitation of the atomization splasmas by a direct voltage (DC) or by an alternation voltage (RF), for example with a frequency in the range of 10 kHz to 100 MHz, preferably 13.6 MHz. Bias sputtering is usually the substrate to be coated with a in the Usually negative bias (bias) is evidenced, which in general during the coating to an intense bombardment of the sub leads strats with ions.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schalenkatalysatoren zer­ stäubt man im allgemeinen ein mehrkomponentiges Target, oder zwei oder mehr Targets unterschiedlicher Zusammensetzung gleichzeitig (simultanes Zerstäuben) oder nacheinander. Die gewünschte Schichtdicke sowie die chemische Zusammensetzung und die Mikro­ struktur der Schicht sind im wesentlichen durch den Prozeßgas­ druck, die Zerstäubungsleistung, den Sputtermodus, die Substrat­ temperatur und die Beschichtungszeit zu beeinflussen. Die Zer­ stäubungsleistung ist hierbei die Leistung, die zur Anregung des Plasmas aufgewendet wird, und liegt in der Regel im Bereich von 50 W bis 10 kW.Zer to produce the coated catalysts according to the invention you generally dust a multi-component target, or two or more targets of different compositions at the same time (simultaneous atomization) or one after the other. The desired Layer thickness as well as the chemical composition and the micro The structure of the layer is essentially due to the process gas pressure, the atomization performance, the sputtering mode, the substrate influence temperature and coating time. The Zer Dusting performance is the performance that stimulates the Plasmas is used, and is usually in the range of 50 W to 10 kW.

Die Substrattemperatur wählt man im allgemeinen im Bereich von Raumtemperatur bis 350, vorzugsweise von 150 bis 250°C.The substrate temperature is generally chosen in the range from Room temperature to 350, preferably from 150 to 250 ° C.

Die Beschichtungszeit hängt im wesentlichen von der angestrebten Schichtdicke ab. Typische Beschichtungsraten beim Sputtern liegen üblicherweise im Bereich von 0,01 bis 100 nm/s.The coating time essentially depends on the desired Layer thickness. Typical coating rates for sputtering are usually in the range of 0.01 to 100 nm / s.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist die Herstellung von Beschichtungen durch Aufdampfen (s. L. Holland, Vacuum Deposition of Thin Films, Chapman and Hay Ltd., 1970). Das Beschichtungs­ material wird dabei zweckmäßig in an sich bekannter Weise in eine geeignete Aufdampfquelle wie elektrisch geheizte Verdampfer­ schiffchen oder Elektronenstrahlverdampfer eingefüllt. Das Beschichtungsmaterial wird danach unter vermindertem Druck, übli­ cherweise im Bereich von 10-7 bis 10-3 mbar, verdampft, wobei sich auf den in die Vakuumanlage eingebrachten metallischen Trägern der gewünschte Überzug bildet.Another preferred embodiment is the production of coatings by vapor deposition (see L. Holland, Vacuum Deposition of Thin Films, Chapman and Hay Ltd., 1970). The coating material is expediently in a known manner in a suitable evaporation source such as electrically heated evaporator boat or filled electron beam evaporator. The coating material is then evaporated under reduced pressure, usually in the range from 10 -7 to 10 -3 mbar, the desired coating being formed on the metallic supports introduced into the vacuum system.

Bei der Herstellung mehrkomponentiger Schichten kann das Verdamp­ fungsmaterial entweder in der geeigneten Zusammensetzung aus einer gemeinsamen Quelle oder simultan aus verschiedenen Quellen verdampft werden.Evaporation can be used in the production of multi-component layers material either in the appropriate composition a common source or simultaneously from different sources be evaporated.

Typische Beschichtungsraten beim Aufdampfen liegen im allgemeinen im Bereich von 1 nm/s bis 10 µm/s.Typical coating rates during evaporation are in general in the range from 1 nm / s to 10 µm / s.

In einer Ausführungsform kann das zu beschichtende Substrat vor oder während des Aufdampfprozesses mittels eines RF-Plasmas oder mittels einer üblichen Ionenkanone mit Ionen beschossen werden, um die Mikrostruktur und die Haftung der Schichten zu verbessern. Des weiteren kann man die Mikrostruktur und die Haftung der Schichten auch durch Heizen des Substrats beeinflussen.In one embodiment, the substrate to be coated can be pre-coated or during the vapor deposition process using an RF plasma or be bombarded with ions using a conventional ion gun, to improve the microstructure and the adhesion of the layers. Furthermore, the microstructure and the adhesion of the Also affect layers by heating the substrate.

Die Schalenkatalysatoren können beispielsweise auch Übergangs­ metalle in der katalytisch aktiven Masse enthalten. Diese Über­ gangsmetalle sind vorzugsweise von den im Trägermaterial enthal­ tenen Übergangsmetallen verschieden. Von technischer Bedeutung sind außerdem Schalenkatalysatoren, bei denen die katalytisch ak­ tive Masse Phosphor enthält sowie solche, bei denen die kataly­ tisch aktive Masse Verbindungen von Hauptgruppenelementen der 3. bis 7. Hauptgruppe enthält.The shell catalysts can, for example, also be transition metals contained in the catalytically active mass. This about Gear metals are preferably contained in the carrier material transition metals different. Of technical importance are also shell catalysts in which the catalytically active tive mass contains phosphorus and those in which the cataly table active mass connections of main group elements of the 3rd to 7th main group contains.

Die oben beschriebenen Schalenkatalysatoren können gegebenenfalls noch nachbehandelt werden. Die Nachbehandlung kann beispielsweise in einer Kalzinierung oder einer chemischen Behandlung bestehen. Bei einer chemischen Nachbehandlung können gegebenenfalls noch zusätzliche Komponenten in die katalytisch aktive Schicht einge­ bracht werden. Bei der Nachbehandlung können beispielsweise die mechanischen Eigenschaften und/oder die Porosität des Schalen­ katalysators verändert werden.The shell catalysts described above can optionally still to be treated. The aftertreatment can, for example consist of calcination or chemical treatment. In the case of chemical aftertreatment, if necessary additional components inserted into the catalytically active layer be brought. In post-treatment, for example mechanical properties and / or the porosity of the shells catalyst can be changed.

Die oben beschriebenen Schalenkatalysatoren werden bei der Herstellung von Aziridinen durch katalytische intramolekulare Wasserabspaltung aus Verbindungen der Formel I in der Gasphase verwendet. Man erhält Aziridine der oben angegebenen Formel II. Besonders bevorzugt ist die Herstellung des unsubstituierten Aziridins (Ethylenimin). Die Temperaturen bei der intramolekula­ ren Dehydratisierung von Alkanolaminen betragen beispielsweise 200 bis 600, vorzugsweise 300 bis 500°C. Vorzugsweise führt man die Reaktion bei Normaldruck oder im Vakuum durch, man kann je­ doch auch bei erhöhtem Druck arbeiten. Bei Arbeiten unter Normal­ druck ist die Verdünnung der Verbindungen der Formel I mit Inert­ gasen wie z. B N₂, Edelgasen, H₂O etc. vorteilhaft. Die erfindungsgemäßen Schalenkatalysatoren können beispielsweise in Form von Netzen, Geweben oder gelochten Folien stationär in einem röhrenförmigen Reaktor angeordnet sein. Sie können jedoch auch in Form eines feinteiligen Pulvers oder Granulats in einem Fließ­ bettreaktor, in einem Schalenreaktor oder in einem Wirbelschicht­ reaktor eingesetzt werden.The shell catalysts described above are used in the Production of aziridines by catalytic intramolecular Elimination of water from compounds of the formula I in the gas phase used. Aziridines of the formula II given above are obtained. The preparation of the unsubstituted is particularly preferred Aziridins (ethyleneimine). The temperatures at the intramolecular Ren dehydration of alkanolamines, for example 200 to 600, preferably 300 to 500 ° C. Preferably one leads the reaction at normal pressure or in vacuum, you can depending but also work with increased pressure. When working under normal pressure is the dilution of the compounds of formula I with inert  gases such as B N₂, noble gases, H₂O etc. advantageous. The coated catalysts according to the invention can, for example, in Form of nets, fabrics or perforated foils stationary in one tubular reactor can be arranged. However, you can also in Form of a fine powder or granulate in one flow bed reactor, in a shell reactor or in a fluidized bed reactor are used.

Die oben beschriebenen aktiven Katalysatormassen können auch durch Ausfällen auf einem metallischen Trägermaterial oder durch Imprägnieren eines metallischen Trägermaterials, vorzugsweise durch Sprühimpränieren, abgeschieden werden. Die so erhaltenen Beschichtungen sind nicht so fest haftend auf den Trägern wie die mit Hilfe der PVD- oder der CVD-Verfahren hergestellten Schalen­ katalysatoren. Die durch Imprägnieren bzw. Ausfällen auf Metall­ trägern erhaltenen Katalysatoren sind ebenfalls als Schalen­ katalysatoren anzusprechen und können als Katalysator bei der Herstellung von Aziridinen durch intramolekulare katalytische Wasserabspaltung aus Verbindungen der Formel I eingesetzt werden. Sie eignen sich vorzugsweise bei der Herstellung von Ethylenimin als Katalysator.The active catalyst compositions described above can also by precipitation on a metallic carrier material or by Impregnation of a metallic carrier material, preferably by spray impregnation. The so obtained Coatings are not as adherent to the substrates as that using the PVD or CVD process catalysts. The impregnation or precipitation on metal supported catalysts are also used as shells to address catalysts and can be used as a catalyst in the Production of aziridines by intramolecular catalytic Elimination of water from compounds of the formula I can be used. They are particularly suitable for the production of ethyleneimine as a catalyst.

Aus Ethylenimin werden beispielsweise Polyethylenimine mit unter­ schiedlichen Molmassen hergestellt. Die Polyethylenimine sind Prozeßhilfsmittel bei der Herstellung von Papier.From ethyleneimine, for example, polyethyleneimines with under different molecular weights. The polyethyleneimines are Process aids in the manufacture of paper.

BeispieleExamples Herstellung von SchalenkatalysatorenManufacture of coated catalysts

In allen Beispielen wurden Stahlnetze der Fa. Kufferath verwendet. Die Werkstoffnummern sind in den Beispielen angegeben.Steel mesh from Kufferath used. The material numbers are given in the examples.

Beispiel 1example 1

Ein bei 900°C getempertes Stahlnetz Werkstoffnummer 1.4767 (Maschenweite = 180 µm, Drahtstärke = 112 µm) wurde in eine Katho­ denzerstäubungsanlage eingebracht. In einem Abstand von 56 mm wurde ein gepreßtes Target aus Ca-Phosphat der Zusammensetzung 30,7% Ca, 23,7% P, 0,11% Na, Rest O eingebracht. Die Anlage wurde mit einem zweistufigen Pumpsystem auf einen Druck von 10-6 mbar evakuiert. Danach wurde Argon bis zu einem Druck von 5×10-3 mbar eingelassen. Durch Anlegen einer RF-Spannung an den Träger mit einer Leistung von 250 W wurde der Träger für die Dauer von 1 min einer Sputterätzbehandlung unterzogen. Nach Ab­ schluß der Ätzbehandlung wurde der Ar-Druck auf 5×10-3 mbar ein­ gestellt. Durch Anlegen einer RF-Spannung der Leistung 500 W an das Target wurde eine 50 nm dicke Schicht auf der Vorderseite des Metallgewebes abgeschieden. Die Rückseite des Gewebes wurde an­ schließend in gleicher Weise beschichtet.A steel mesh, tempered at 900 ° C, material number 1.4767 (mesh size = 180 µm, wire gauge = 112 µm) was placed in a cathode sputtering system. A pressed target made of Ca phosphate of the composition 30.7% Ca, 23.7% P, 0.11% Na, balance O was introduced at a distance of 56 mm. The system was evacuated to a pressure of 10 -6 mbar using a two-stage pump system. Thereafter, argon was admitted to a pressure of 5 × 10 -3 mbar. By applying an RF voltage to the carrier with an output of 250 W, the carrier was subjected to a sputter etching treatment for 1 min. After the end of the etching treatment, the Ar pressure was set to 5 × 10 -3 mbar. A 50 nm thick layer was deposited on the front of the metal mesh by applying an RF voltage of 500 W to the target. The back of the fabric was then coated in the same way.

Beispiel 2Example 2

Ein bei 900°C getempertes Stahlnetz Werkstoffnummer 1.4767, (Maschenweite = 180 µm, Drahtstärke = 112 µm), wurde in eine Ka­ thodenzerstäubungsanlage eingebracht. In einem Abstand von 56 mm wurde ein gepreßtes Target aus Ca-Phosphat der Zusammensetzung 30,7% Ca, 23,7% P, 0,11% Na, Rest O eingebracht. Die Anlage wurde mit einem zweistufigen Pumpsystem auf einen Druck von 10-6 mbar evakuiert. Danach wurde Argon bis zu einem Druck von 5×10-3 mbar eingelassen. Durch Anlegen einer RF-Spannung an den Träger mit einer Leistung von 250 W wurde der Träger für die Dauer von 1 min einer Sputterätzbehandlung unterzogen. Nach Ab­ schluß der Ätzbehandlung wurde Sauerstoff mit einem Partialdruck von 5×10-4 mbar eingelassen, der Ar-Druck auf 5×10-3 mbar einge­ stellt. Durch Anlegen einer RF-Spannung der Leistung 500 W an das Target wurde eine 50 nm dicke Schicht auf der Vorderseite des Me­ tallgewebes abgeschieden. Die Rückseite des Gewebes wurde an­ schließend in gleicher Weise beschichtet.A steel mesh annealed at 900 ° C, material number 1.4767, (mesh size = 180 µm, wire gauge = 112 µm) was placed in a cathode sputtering system. A pressed target made of Ca phosphate of the composition 30.7% Ca, 23.7% P, 0.11% Na, balance O was introduced at a distance of 56 mm. The system was evacuated to a pressure of 10 -6 mbar using a two-stage pump system. Thereafter, argon was admitted to a pressure of 5 × 10 -3 mbar. By applying an RF voltage to the carrier with an output of 250 W, the carrier was subjected to a sputter etching treatment for 1 min. After the end of the etching treatment, oxygen was let in with a partial pressure of 5 × 10 -4 mbar, the Ar pressure being set to 5 × 10 -3 mbar. By applying an RF voltage of 500 W power to the target, a 50 nm thick layer was deposited on the front of the metal fabric. The back of the fabric was then coated in the same way.

Beispiel 3Example 3

Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß die Schicht­ dicke der katalytisch aktiven Masse auf dem Träger 200 nm betrug.Example 1 was repeated with the exception that the layer thickness of the catalytically active mass on the support was 200 nm.

Beispiel 4Example 4

Beispiel 2 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß die Schicht­ dicke der katalytisch aktiven Masse auf dem Träger 200 nm betrug.Example 2 was repeated with the exception that the layer thickness of the catalytically active mass on the support was 200 nm.

Beispiel 5Example 5

Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß man ein Metall­ netz aus Werkstoffnummer 3.0280 einsetzte.Example 1 was repeated with the exception that a metal network from material number 3.0280.

Beispiel 6Example 6

Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß man ein Metall­ netz aus Werkstoffnummer 1.4541 einsetzte. Example 1 was repeated with the exception that a metal network from material number 1.4541.  

Beispiel 7Example 7

Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß man ein Metall­ netz aus Werkstoffnummer 1.4310 einsetzte.Example 1 was repeated with the exception that a metal network from material number 1.4310.

Beispiel 8Example 8

Ein Stahlnetz (Werkstoffnummer 1.4767) wurde in eine Kathodenzer­ stäubungsanlage eingebracht. In einem Abstand von 56 mm wurde ein gepreßtes Target aus Ca-Phosphat der Zusammensetzung 30,7 Ca, 23,7% P, 0,11% Na, Rest O eingebracht. Die Anlage wurde mit einem zweistufigen Pumpsystem auf einen Druck von 10-6 mbar eva­ kuiert. Danach wurde Argon bis zu einem Druck von 5×10-3 mbar eingelassen. Durch Anlegen einer RF-Spannung an den Träger mit einer Leistung von 250 W wurde der Träger für die Dauer von 1 min einer Sputterätzbehandlung unterzogen. Nach Abschluß der Ätzbe­ handlung wurde Sauerstoff mit einem Partialdruck von 5×10-4 inbar eingelassen, der Ar-Druck auf 5×10-3 mbar eingestellt. Durch An­ legen einer RF-Spannung der Leistung 500 W an das Target wurde eine 50 nm dicke Schicht auf der Vorderseite des Metallgewebes abgeschieden. Die Rückseite des Gewebes wurde anschließend in gleicher Weise beschichtet. Anschließend wurde der Katalysator bei 900°C getempert.A steel mesh (material number 1.4767) was placed in a cathode sputtering system. A pressed target of Ca phosphate of the composition 30.7 Ca, 23.7% P, 0.11% Na, balance O was introduced at a distance of 56 mm. The system was evauated to a pressure of 10 -6 mbar using a two-stage pump system. Thereafter, argon was admitted to a pressure of 5 × 10 -3 mbar. By applying an RF voltage to the carrier with an output of 250 W, the carrier was subjected to a sputter etching treatment for 1 min. After the completion of the etching treatment, oxygen was let in with a partial pressure of 5 × 10 -4 inbar, the Ar pressure was set to 5 × 10 -3 mbar. By applying an RF voltage of 500 W to the target, a 50 nm thick layer was deposited on the front of the metal mesh. The back of the fabric was then coated in the same way. The catalyst was then heated at 900 ° C.

Beispiel 9Example 9

Ein bei 900°C getempertes Stahlnetz (Werkstoffnummer 1.4767) wurde in eine Aufdampfanlage eingebracht. Die Aufdampfanlage enthielt eine Verdampfereinrichtung mit zwei regelbaren, widerstandsge­ heizten Verdampferschiffchen. In eines der beiden Schiffchen wurde feinkörniges (Ca-P-O)-Pulver mit der Zusammensetzung 30,7% Ca, 23,7% P, Rest O eingefüllt. In das zweite Schiffchen wurde (Ca-O)-Pulver eingefüllt. Die Anlage wurde mit einem zweistufigen Pumpsystem auf einen Druck von 10-5 mbar evakuiert. In die Vakuum­ kammer wurde O₂ mit einem Partialdruck von 5×10-4 mbar eingelas­ sen. Die Verdampferschiffchen wurden danach erhitzt, wobei eine Aufdampfrate von 10 nm/min aus Schiffchen 1 und eine Aufdampfrate von 20 nm/min aus Schiffchen 2 eingestellt wurde. Auf dem Träger wurde dadurch eine 50 nm dicke Schicht abgeschieden.A steel net annealed at 900 ° C (material number 1.4767) was placed in a vapor deposition system. The evaporation plant contained an evaporator device with two controllable, resistance-heated evaporator boats. In one of the two boats fine-grained (Ca-PO) powder with the composition 30.7% Ca, 23.7% P, rest O was poured. (Ca-O) powder was poured into the second boat. The system was evacuated to a pressure of 10 -5 mbar using a two-stage pump system. In the vacuum chamber was O₂ sen with a partial pressure of 5 × 10 -4 mbar. The evaporator boats were then heated, an evaporation rate of 10 nm / min from boat 1 and an evaporation rate of 20 nm / min from boat 2 being set. A 50 nm thick layer was thereby deposited on the carrier.

Claims (7)

1. Schalenkatalysator aus einem metallischen Trägermaterial und einer darauf fest anhaftenden katalytisch aktiven Schicht, die durch physikalische oder chemische Abscheidung über die Dampfphase unter vermindertem Druck (physical oder chemical vapor deposition) auf dem Trägermaterial erhältlich ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die katalytisch aktive Schicht Ele­ mente der Alkali-, Erdalkali- und /oder Lanthanidengruppe des Periodischen Systems enthält.1. coated catalyst from a metallic support material and a firmly adhering catalytically active layer which is obtainable by physical or chemical deposition via the vapor phase under reduced pressure (physical or chemical vapor deposition) on the support material, characterized in that the catalytically active layer Contains elements of the alkali, alkaline earth and / or lanthanide group of the periodic table. 2. Schalenkatalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Trägermaterial ein Netz, ein Gewebe oder eine Folie ist und daß die katalytisch aktive Schicht darauf durch Kathodenzerstäuben (Sputtern) aufgetragen worden ist.2. coated catalyst according to claim 1, characterized in that the metallic carrier material is a mesh, a fabric or is a film and that the catalytically active layer on it has been applied by sputtering. 3. Schalenkatalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Trägermaterial aus einem einzigen Metall oder seinen Legierungen besteht.3. coated catalyst according to claim 1 or 2, characterized records that the carrier material from a single metal or its alloys. 4. Schalenkatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytisch aktive Masse Übergangs­ metalle enthält.4. coated catalyst according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the catalytically active mass transition contains metals. 5. Schalenkatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytisch aktive Masse Verbindungen von Hauptgruppenelementen der 3. bis 7. Hauptgruppe enthält.5. coated catalyst according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the catalytically active mass compounds of main group elements of the 3rd to 7th main group contains. 6. Verwendung der Schalenkatalysatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bei der Herstellung von Aziridinen durch katalytische intramolekulare Wasserabspaltung in der Gasphase aus Verbindungen der Formel (I) in der R¹, R², R³, R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander H oder C₁- bis C₈-Alkyl oder Aryl bedeuten und R⁵ zusätzlich noch für Phenyl, Benzyl, C₁- bis C₈-Hydroxyalkyl oder C₁- bis C₈-Amino­ alkyl steht. 6. Use of the coated catalysts according to one of claims 1 to 5 in the production of aziridines by catalytic intramolecular elimination of water in the gas phase from compounds of the formula (I) in which R¹, R², R³, R⁴ and R⁵ independently of one another are H or C₁- to C₈-alkyl or aryl and R⁵ additionally represents phenyl, benzyl, C₁- to C₈-hydroxyalkyl or C₁- to C₈-amino alkyl. 7. Verfahren zur Herstellung von Aziridinen der Formel in der R¹, R², R³, R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander H oder C₁- bis C₈-Alkyl oder Aryl bedeuten und R⁵ zusätzlich noch für Cyclohexyl, Phenyl, Benzyl, C₁- bis C₈-Hydroxyalkyl oder C₁- bis C₈-Aminoalkyl steht, durch intramolekulare Dehydrati­ sierung von Verbindungen der Formel in der die Substituenten R¹, R², R³, R⁴ und R⁵ die dafür in Formel II angegebene Bedeutung haben, an festen Katalysatoren in der Gasphase, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dehydratisierung an einem Schalenkatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchführt oder einen Schalenkatalysator einsetzt, der durch Imprägnieren von metallischen Träger­ materialien mit einer katalytisch aktiven Masse erhältlich ist, die Elemente der Alkali-, Erdalkali- und/oder Lanthanidengruppe des Periodischen Systems enthält.7. Process for the preparation of aziridines of the formula in which R¹, R², R³, R⁴ and R⁵ independently of one another are H or C₁- to C₈-alkyl or aryl and R⁵ additionally represents cyclohexyl, phenyl, benzyl, C₁- to C₈-hydroxyalkyl or C₁- to C₈-aminoalkyl, by intramolecular dehydration of compounds of the formula in which the substituents R¹, R², R³, R⁴ and R⁵ have the meanings given for this in formula II, on solid catalysts in the gas phase, characterized in that the dehydration is carried out on a coated catalyst according to one of claims 1 to 5 or a coated catalyst uses, which is obtainable by impregnating metallic support materials with a catalytically active composition which contains elements of the alkali, alkaline earth and / or lanthanide group of the periodic table.
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