DE550933C

DE550933C - Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren durch Behandlung von Metallen bzw. Metallverbindungen mit Phosphorsaeure

Info

Publication number: DE550933C
Application number: DE1930550933D
Authority: DE
Inventors: Dr Leonid Andrussow; Dr Felix Duerr
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1930-03-14
Filing date: 1930-03-14
Publication date: 1932-05-23

Description

Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren durch Behandlung von Metallen bzw. Metallverbindungen mit Phosphorsäure Es wurde gefunden, daß man zu Katalysatoren von hervorragender Aktivität, hoher Porosität und Hitzebeständigkeit gelangt, wenn man Metalle, deren Phosphate in Wasser schwer löslich sind, oder ihre Salze oder Oxyde oder Gemische dieser in überschüssiger konzentrierter Phosphorsäure, zweckmäßig unter Erhitzen, löst und die so erhaltenen hochkomplexen Metallphosphate durch Eingießen der Lösung in einen großen Überschuß von Wasser u. dgl. ausfällt. Die flockig ausfallenden Phosphate lassen sich meistens gut dekantieren; sie werden abgenutscht, gewaschen und getrocknet. Unter Umständen ist es vorteilhaft, die Fällung mit verdünnter Säure, Alkali- oder Salzlösung auszuführen.
Zur Herstellung von Katalysatoren nach der erwähnten Methode haben sich namentlich die Verbindungen nachfolgender Metalle als geeignet erwiesen: Cer, Thor, seltene Erdmetalle, Uran, ferner, zweckmäßig im Gemisch mit den erstgenannten, die Verbindungen von Aluminium, Antimon, Blei, Cadmium, Chrom, Kobalt, Eisen, Kupfer, Magnesium, Mangan, Nickel, Silber, Wismut, Wolfram, Zink, Zinn.
Nach vorliegendem Verfahren können auch unwirksam gewordene Phosphatkatalysatoren leicht regeneriert werden, indem diese als Ausgangsmaterial dienen.
Beispiel I 2 Gewichtsteile Uranoxyd und I Teil Wismutchlorid werden in 10 Teilen 8gO/oiger Phosphorsäure bei 1600 gelöst, worauf die Lösung nach dem Erkalten in 75 Teile Wasser gegossen wird. Das Phosphat scheidet sich hierbei in flockiger Form aus. Man dekantiert das Fällungsprodukt mehrmals, nutscht ab, wäscht und trocknet bei 1200. Der so gewonnene Katalysator kann z. B. mit Vorteil zur Herstellung von Acetaldehyd aus Acetylen verwendet werden, indem dieses z. B. mit dem Iofachen Volumen Wasserdampf bei 350 bis 450° umgesetzt wird. Der Katalysator ist hinsichtlich der Dauer seiner Verwendbarkeit den nach anderen Methoden hergestellten Phosphatkatalysatoren weit überlegen.
Beispiel 2 I Teil Cerdioxyd (CeO) wird in 6 Teilen iooO/oiger Phosphorsäure bei- I500 gelöst.
Der Flüssigkeit wird nach dem Erkalten I Teil Zinntetrachlorid zugegeben, das ganze erwärmt und nach abermaligem Erkalten in 60 Teile Wasser gegossen und wie in Beispiel 1 behandelt.
Unter Anwendung von 100 ccm dieses Katalysators wurde bei einem Stundendurchsatz von 50 1 Methan und 50 1 Luft durch Umsetzung bei 7200 eine Ausbeute von 5 Gewichtsprozent Formaldehyd (bezogen auf das angewandte Methan) erhalten. Etwas bessere Ausbeuten wurden erhalten mit einem Katalysator, dessen Ausfällung und Auswaschen statt mit Wasser mit n/2 Salzsäure vorgenommen war. Nach anderen Methoden, z. B. durch Fällen mit sekundärem Natrium. phosphat, gewonnene Cer-, Cer-Wismut- oder Cer-Zinn-Phosphate lieferten nur einige Promille Formaldehyd.
Statt des obengenannten Zinntetrachlorids kann zur Herstellung des Katalysators auch Wismutchlorid oder -oxyd verwendet werden.
Beispiel 3 Die Nitrate von Cadmium, Eisen, Aluminium und Thor werden im Gewichtsverhältnis 3 : 2 : 2 : 5 in 40 Gewichtsteilen 890/oiger Phosphorsäure bei 1700 gelöst; nach Aufhören der Entwicklung von nitrosen Gasen wird die Lösung erkalten gelassen und darauf in 400 Teile Wasser gegossen. Das -Aockig ausfallende Produkt wird wie in Beispiel 1 behandelt. Der so gewonnene Katalysator zeigt, ebenso wie die Katalysatoren von Beispiel 1 und 2, eine hohe Hitzebeständigkeit; er konnte lange Zeit über 8500 erhitzt werden, ohne seine hochporöse Struktur zu verlieren. Bei seiner Verwendung zur Oxydation von Methan zu Formaldehyd war eine Verminderung seiner Wirksamkeit nach der Hitzebehandlung nicht festzustellen.
Beispiel 4 Ein nach Beispiel 2 hergestellter Cer-Wismut-Phosphat-Katalysator, dessen Wirksamkeit nach mehrmonatiger Benutzung nachgelassen hatte, wird zwecks Regenerierung gemahlen, in der zweifachen Gewichtsmenge 890/oiger Phosphorsäure gelöst und in 30 Gewichtsteilen Wasser ausgefällt. Das Fällungsprodukt wird in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise weiterbehandelt. Der Katalysator gewinnt durch diese Behandlung seine ursprüngliche Wirksamkeit zurück.
Man hat zwar schon Phosphatkatalysatoren durch Lösen von Carbonaten oder Oxyden solcher Metalle, deren Phosphate in Wasser schwer löslich sind, in wäßriger Phosphorsäure und Ausscheidung der gebildeten Phosphate durch Verdampfen des Wassers hergestellt. Demgegenüber wird bei dem vortiegenden Verfahren mit konzentrierter Phosphorsäure gearbeitet, was die Bildung hochkomplexer Phosphate bewirkt, die dann durch Eingießen in Wasser oder wäßrige Lösungen ausgefällt werden. Der hierbei erhaltene Katalysator zeichnet sich gegenüber den auf bekannte Weise hergestellten Phosphatkatalysatoren vor allem durch hervorragende Wirksamkeit, hohe Porosität und Hitzebeständigkeit aus. Während z. B. der nach dem bekannten Verfahren hergestellte, auf Trägersubstanzen niedergeschlagene Katalysator nur zwischen 200 und 4000 zu benutzen ist, hält der nach vorliegendem Verfahren hergestellte, ohne Zuhilfenahme einer Trägaersubstanz und ohne seine hochporöse Struktur zu verlieren, Temperaturen von goo bis 10000 ohne weiteres aus. Die erhöhte Wirksamkeit wird durch folgende Vergleichsversuche dar-Methan: Werden 2 cbm eines aus gleichen Volumenteilen Äthylen und Luft bestehenden Gemisches pro Stunde bei 400 bis 4500 einmal über I 1 eines nach dem bekannten Verfahren (durch Einwirkung von wäßriger Phosphorsäure auf die Metalloxyde und Eindampfen) hergestellten Cer.Wismat-Phosphat-Katalysa. tors und das andere Mal über die gleiche Menge eines gemäß dem vorliegenden Verfahren aus den gleichen Komponenten erzeugten hochporösen komplexen Phosphatkatalysators geleitet, so erhält man in letzterem Falle 6 bis 8 Volumenprozent Formaldehyd bei einmaligem Durchleiten gegenüber etwa I Volumenprozent beim Arbeiten mit dem bekannten Katalysator.
Ähnliche Verhältnisse ergeben sich bei der Umsetzung von Acetylen mit Wasserdampf zu Acetaldehyd.
PATENTANSFRUCH: Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren durch Behandlung von Metallen bzw.

Claims

Metallverbindungen mit Phosphorsäure, gekennzeichnet durch Lösen von Metallen, deren Phosphate in Wasser schwer löslich sind, oder ihren Salzen oder Oxyden oder Gemischen dieser in konzentrierter Phosphorsäure und Ausfällen durch Eingießen in Wasser oder wäßrige Lösungen.