-
Verfahren zur Darstellung eines Aluminiumoxydkatalysators Bekanntlich
gibt es verschiedene Arten von Aluminium. oxyd, die sich u. a. dadurch unterscheiden,
daß sie ganz verschiedene katalytische Wirkungen haben. Zum Beispiel ist gefälltes
und unterhalb Rotglut entwässertes Aluminiumoxyd schon lange als wasserabspaltend
wirkender Katalysator von hoher Aktivität bekannt, während z. B. geglühtes oder
durch thermische Zersetzung von Aluminiumverbindungen hergestelltes Oxyd diese Eigenschaft
nicht oder nur in ganz untergeordnetem Maße besitzt. Die der wendung der in diesem
Sinne aktiven Arten von Aluminiumoxyd geschah bisher in der Weise, daß man das Oxyd
auf geeignete indifferente Träger, z. B. Bimsstein, brachte oder in Form von Stücken
verwendete.
-
Die Nachteile dieser Art der Herstellung und Verwendung der Ivatalysatoren
sind hauptsächlich: Schlechte Wärmeleitfähigkeit der in Stücken zur Verwendung kommenden
Katalysatoren oder der als Träger verwendeten porösen Massen und scMechte Ausnutzung
des Kontaktraumes. Vor allem bei der Durchführung von Reaktionen in größerem Maßstab
bereiten diese Nachteile Schwierigkeiten, deren Überwindung erhebliche Kosten verursacht.
-
Wenn auch Metalle, im besonderen auch Aluminiummetall, als Träger
für viele Katalysatoren verwendet werden, so war doch kein Verfahren bekannt, nach
dem man auf einfache Weise Aluminiumoxyd der für Wasserabspaltungen besonders geeigneten
Form auf einem Metallträger erzeugen kann.
-
Dies gelingt gemäß der vorliegenden Erfindung in sehr v, ollkommener
Weise auf folgendem Wege: Aluminium oder Aluminiumlegierungen werden nach gründlicher
Reinigung, oberflächlich amalgamiert, indem man sie kurz in metallisches Quecksilber
taucht oder mit Quecksilbersalzlösungen kurz behandelt; es bildet sich eine dünne
Amalgamschicht auf der Oberfläche des Metalls, die man, gegebenenfalls nach Befeuchten
mit Wasser, mit dem anhaftenden Wasser. reagieren läßt.
-
Die gesamte Metalloberfläche überzieht sich hierbei mit einer Schicht
von Aluminiumhydroxyd. Durch mehr oder weniger starkes Abschleudern des anhaftenden
Wassers kann die Menge und Schichtdicke des zu erzeugenen Hydroxyds variiert werden.
Nachdem Entwässern durch Erhitzen auf höhere Temperaturen, z. B. auf 4000 C, oder
durch Üblerleiten von Gasen oder Dämpfen bei oberhalb 2000 C liegenden Temperaturen,
ist das Metall gegen Wasser beständig, und das so hergestellte AIunriniumoxyd zeigt
analoge katalytische Eigenschaften wie das aus Salzlösungen gefällte und entwässerte.
-
Die Wirksamkeit des Katalysators kann noch gesteigert werden, wenn
man ihn nach der stürmisch verlaufenden Reaktion mit dem anhaftenden Wasser und
vor dem Erhitzen einer Nachbehandlung unterwirft, indem man längere Zeit bei gewöhnlicher
oder nur wenig -erhöhter Temperatur, die möglichst unterhalb
100°
C liegen soll, Wasserdampf in geringer Konzentration einwirken läßt. Man ereicht
dies z. B. dadurch, -daß man ihn einige Tage offen liegen läßt oder einige Stunden
in einen feuchten warmen Raum bringt oder einen mit Wasserdampf gesättigten warmen
Luftstrom überleitet, bis sich leine größere-Menge Hydroxyd nachgebildet hat.
-
Durch dieses Verfahren erhält man ein Aluminiumoxyd von vorzüglicher
katalytischer Wirksamkeit auf einem sehr gut leitenden metallischen Träger. Da dieser
in beliebiger Form, z. 3. als engmaschigies drahtgewebe, verwendet werden kann,
ist außerdem auch die denkbar günstigste Raumausnutzung-gewährleistet. Die vorzügliche
Wärmeleirfähig. keit des Alummiumm-etallträgers gestattet ferner bei der Durchführung
der Reaktionen in größerem Maßstab die Verwendung von Kontaktröhren mit sehr viel
größerem Durchmesser, was eine wesentliche Vereinfachung der benötigten Apparatur
zur Folge hat.
-
Vergleichsversuche haben gezeigt, daß der neue Katalysator unter
völlig gleichen Verhältnissen beispielsweise bei der Herstellung von Dimethyläther
aus Alkohol und bei der Methylierung von Anilin durch Überleiten von Anilin zusammen
mit Methylalkohol die mehrfache Wirkung gegenüber gefälltem und entwässertem Aluminiumoxyd
hatte, das auf etwa erhsengroßen Bimssteinstücken aufge. tragen war.
-
Es ist bekannt, daß .amalgamiertes Aluminiummetall in Berührung mit
Wasser zu Aluminiumhydroxyd zerfällt und daß diese Umsetzung bei genügend langer
Einwirkungsdauer vollständig ist. Es war jedoch nicht bekannt, daß das so erhaltene
Hydroxyd nach dem Entwässern einen Katalysator von derartig guter katalytischer
Wirkung darstellt. Ferner ist es durch die Eigenart des beschriebenen Herstellungsverfahrens
ermög licht, ein Aluminiumoxyd von sehr guter katalytischer Wirksamkeit auf einem
metallischen Träger zu erhalten, indem unter Entfernung des Quecksilbers durch Erhitzen
allein oder durch Überleiten indifferenter Gase oder von Wasserdampf in der Hitze
die Zersetzung des Metalls durch Wasser in jedem beliebigen Stadium unterbrochen
werden kann. Auf diese Weise bleibt das Metall als Träger erhalten..
-
Beispiele I. Eine in einen geeigneten Röhrenofen passende Rolle aus
Aluminiumdrahtgewebe wird nach gründlicher Reinigung einige Minuten in eine verdünnte
wässerige Sublixnatlösung getaucht, kurz mit Wasser abgespült und dann sich selbst
überlas. sen. Nach kurzer Zeit überzieht sich das Metall, unter kräftiger Reaktion
mit dem anhaftenden Wasser, mit einer Schicht von Aluminiumhydroxyd. Die Rolle wird
nun in den Ofen eingeschoben und einige Stunden ein bei etwa 500 C mit Wasserdampf
gesättigter Luftstrom so langsam übergeleitet, daß eine stärkere Erwärmung der Netzrolle
vermieden wird. Die Katalysatormasse wird hierauf bei einer unterhalb Rotglut liegenden
Temperatur entwässert. Bei 2500 C wird Methylalkoholdampf übergeleitet. Dem sich
einstellenden chemischen Gleichgewicht entsprechend wird der Alkohol zum größten
- Teil in Dimethyl äther und Wasser gespalten. Die Ausbeute des Dimethyläthers,
bezogen auf den umgewandelten Teil des Alkohols, ist quantitativ.
-
2. Über den nach Beispiel 1 hergestellten Katalysator wird bei 260
bis 280°C ein Gemenge von Anilin und der doppelten theoretisch erforderlichen Menge
Methylalkohol geleitet. Es wird ein dien chemischen Gleichgewicht entsprechendes
Gemisch von Mono- und Dimethylaliilin erhalten, das noch geringe Mengen Anilin enthält.
Neb. enreaktionen, die zu Verlusten führen, finden nicht statt.
-
Der auf die hier beschriebene Weise hergestellte Katalysator eignet
sich z. B. für die Herstellung von Äthern, Estern, Nitrilen und Ketonen.