DE575767C - Process for the production of formaldehyde from methyl alcohol - Google Patents
Process for the production of formaldehyde from methyl alcoholInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Formaldehyd aus Methylalkohol und Sauerstoff bzw. diesen enthaltenden Gasgemischen bei höheren Temperaturen und in Gegenwart von Katalysatoren.The present invention relates to the production of formaldehyde from methyl alcohol and oxygen or gas mixtures containing these at higher temperatures and in the presence of catalysts.
Es ist bekannt, daß aus Methylalkohol durch Oxydation mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen, wie z. B. Luft, Formaldehyd hergestellt werden kann, und daß es von Vorteil ist, hierbei gewisse Beschleuniger zu verwenden. Als Katalysatoren kann man u. a. metallisches - Kupfer, Silber, Vanadiumoxyde usw. verwenden. It is known that from methyl alcohol by oxidation with oxygen or oxygen-containing Gases such as B. air, formaldehyde can be produced, and that it is advantageous is to use certain accelerators for this. Catalysts that can be used include metallic - Use copper, silver, vanadium oxides, etc.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von gewissen gemischten Katalysatoren für die Herstellung von Formaldehyd, in denen Molybdänoxyde einen wesentlichen Bestandteil bilden und in einer Menge von mindestens 40 Gewichtsprozent oder mehr enthalten sind. Die Wirkung der Molybdänoxyde wird in den erfindungsgemäß zusammengesetzten Katalysatoren durch Hinztifügen von Oxyden oder Oxydmischungen der Metalle: Eisen, Lanthan, Thorium, Neodym, Zink und Zinn, ferner durch einen Zusatz von Vanadiumoxyd gesteigert. Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Oxyde der obenerwähnten Metalle beschränkt. Es ist möglich, daß während des Gebrauchs die ursprünglich anwesenden Oxyde oder einige von diesen ganz oder teilweise zu niedrigeren Oxyden reduziert werden, so daß die genaue Zusammensetzung des wirksamen Katalysators unbestimmt ist. Gute Resultate können mit Mischungen erzielt werden, die anfangs gleiche Gewichtsteile von Molybdänoxyd MoO3 und dem Beschleunigeroxyd enthielten, wie z. B. V2O5, FeO u. dgl.The present invention relates to the use of certain mixed catalysts for the production of formaldehyde in which molybdenum oxides are an essential component and are contained in an amount of at least 40 percent by weight or more. The effect of the molybdenum oxides is increased in the catalysts composed according to the invention by adding oxides or oxide mixtures of the metals: iron, lanthanum, thorium, neodymium, zinc and tin, and also by adding vanadium oxide. The invention is not limited to particular oxides of the metals mentioned above. It is possible that during use the oxides originally present or some of them are reduced in whole or in part to lower oxides, so that the exact composition of the active catalyst is indeterminate. Good results can be achieved with mixtures which initially contained equal parts by weight of molybdenum oxide MoO 3 and the accelerator oxide, such as. B. V 2 O 5 , FeO and the like.
Man kann erfindungsgemäß sowohl binäre Mischungen als auch ternäre Mischungen oder noch mehr Bestandteile enthaltende Mischungen verwenden. Gute Resultate wurden beispielsweise mit einem Katalysator erhalten, der etwa je 45% Molybdän- und Vanadiumoxyd enthielt sowie etwa io°/0 Eisenoxyd. Eine andere ausgezeichnete Mischung enthält etwa 5o°/0 MoO3, 40% V2O5 und io0/0FeO. Diese Zusammensetzung kann abgeändert werden, indem die Menge von Molybdän- oder Vanadiumoxyd oder beider erhöht wird, während man die Eisenoxydmenge verringert, da geringe Prozentsätze, wie 1 oder 2% Eisenoxyd, die Leistungsfähigkeit des Katalysators und die Geschwindigkeit der Reaktion merklich steigern.According to the invention, both binary mixtures and ternary mixtures or mixtures containing even more components can be used. Good results have been obtained for example with a catalyst comprising about 45% each of molybdenum and vanadium contained and about io ° / 0 ferric oxide. Another excellent blend contains about 5o ° / 0 MoO 3, 40% V 2 O 5 and io 0/0 FeO. This composition can be altered by increasing the amount of molybdenum or vanadium oxide, or both, while decreasing the amount of iron oxide, since low percentages, such as 1 or 2% iron oxide, markedly increase the efficiency of the catalyst and the rate of the reaction.
Die Temperatur des Katalysators kann sehr verschieden sein. Sie ist von verschiedenen Umständen abhängig, z. B. von der Berührungszeit zwischen den Gasen und dem Katalysator, der Zusammensetzung des Katalysators usw. Im allgemeinen kann die Temperatur zwischen 225 ° und 500° liegen. Verwendet man Mischungen, die Molybdänoxyd und Eisenoxyd oder Vanadiumoxjrd enthalten, so liegt die optimale Temperatur zwischen etwa 340 ° und 370°. -The temperature of the catalyst can vary widely. It is different Depending on circumstances, e.g. B. on the contact time between the gases and the catalyst, the composition of the catalyst, etc. In general, the temperature can be between 225 ° and 500 ° lie. If one uses mixtures, the molybdenum oxide and iron oxide or Contain vanadium oxide, the optimal temperature is between about 340 ° and 370 °. -
Das Verhältnis zwischen Methylalkohol und Luft bei dem vorliegenden Verfahren kann auch beträchtlich schwanken, wenn auch im allgemeinen größere Mengen Luft Verwendung finden, als theoretisch für die Oxydation vonThe ratio between methyl alcohol and air in the present process can also be vary considerably, although in general larger amounts of air are used than theoretically for the oxidation of
Alkohol zu Formaldehyd erforderlich sind Mischungen von 5 bis 15 Gewichtsteilen Luf auf einen Gewichtsteil Methylalkohol in Dampfform werden mit gutem Erfolg verwendet. Vorzugsweise verwendet man jedoch etwa 8 Gewichtsteile Luft auf ι Gewichtsteil Methylalkohol. Alcohol to formaldehyde are required mixtures of 5 to 15 parts by weight of air to one part by weight of methyl alcohol in vapor form have been used with good success. Preferably however, about 8 parts by weight of air are used per part by weight of methyl alcohol.
Die Berührungszeit der Gase mit dem Katalysator hängt von der Temperatur, der Zusammensetzung und Beschaffenheit des Katalysators ab sowie von anderen Faktoren und kann daher in sehr weiten Grenzen schwanken. Eine kurze Berührungszeit ist jedoch empfehlenswert, und man hat gefunden, daß eine Berührung während einer Zeitspanne von 1J10 bis x/2 Sekunde genügt. Eine Kontaktzeit von nur 1Z100 Sekunde ist unter bestimmten Bedingungen als ausreichend gefunden worden. Man trägt den Katalysator vorzugsweise auf einen Träger oder ?.o eine Unterlage auf oder überzieht letztere damit. Der Träger besteht am besten aus einem Metall, das ein guter Wärmeleiter ist. Es ist bisher üblich gewesen, als Träger für den Katalysator Körper zu verwenden, die eine große Berührungsfläche haben, wie z. B. körnige Stoffe, Bänder, Stäbe, Körper von gerippter Struktur u. dgl. Im Gegensatz hierzu hat man gefunden, daß man viel bessere Resultate erhält, wenn man solche Katalysatorträger benutzt; die einen großen oder maximalen Rauminhalt je Flächeneinheit haben, wie z. B. Kugeln oder kugelförmige Körper, die man etwas verlängern kann, oder Würfel oder andere geometrische Formen mit abgerundeten Ecken oder ähnliche Formen, 5 die nachfolgend als sphäroide Körper oder Metallsphäroide bezeichnet werden. Wenn man als Träger derartige sphäroide Körper verwendet, die vorzugsweise von einheitlicher Form und aus Metall von hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt sind, sichert man sich zwei deutliche Vorteile: Die verhältnismäßig große Metallmasse dient als Wärmespeicher und hilft, die Temperatur zu regulieren, und die abgerundeten Körper sichern einen gleichmäßigen und regelmäßigen ■J5 Gasstrom. Sphäroide Körper von etwa 4 bis 5 mm Durchmesser haben sich als zufriedenstellend erwiesen. Sie können natürlich auch größer oder kleiner sein.The contact time of the gases with the catalyst depends on the temperature, the composition and nature of the catalyst as well as on other factors and can therefore vary within very wide limits. However, a short contact time is recommended, and it has been found that a contact for a period of 1 J 10 to x / 2 seconds is sufficient. A contact time of only 1 in 100 seconds has been found to be sufficient under certain conditions. The catalyst is preferably applied to a support or a support, or the latter is covered with it. The carrier is best made of a metal that is a good conductor of heat. It has hitherto been customary to use bodies as supports for the catalyst which have a large contact area, such as e.g. B. granular materials, ribbons, rods, bodies of ribbed structure, etc. In contrast, it has been found that much better results are obtained when using such catalyst supports; which have a large or maximum volume per unit area, such as B. spheres or spherical bodies that can be lengthened somewhat, or cubes or other geometric shapes with rounded corners or similar shapes, 5 which are hereinafter referred to as spheroid bodies or metal spheroids. If you use such spheroidal bodies as a carrier, which are preferably made of uniform shape and made of metal with high thermal conductivity, you secure two clear advantages: The relatively large metal mass serves as a heat store and helps to regulate the temperature, and secure the rounded body an even and regular ■ J5 gas flow. Spheroid bodies about 4 to 5 mm in diameter have been found to be satisfactory. They can of course also be larger or smaller.
Durch die Verwendung der beschriebenen Oxydmischungen kann man bessere Resultate erzielen als durch den Gebrauch der bisher bekanntgewordenen Katalysatoren. Man erhält eine vollständigere Umwandlung des Methylalkohols und eine höhere Ausbeute an Formaldehyd. Im Vergleich mit Vanadiumoxyden allein verursachen die beschriebenen Metalloxydmischungen geringere Verbrennungsverluste und liefern weniger Nebenprodukte und insbesondere weniger Säure. Die Anwesenheit fio von Säure in Formaldehyd ist bekanntlich nicht wünschenswert. Im Vergleich zu der Verwendung von metallischem Kupfer oder Silber als Katalysator ist das vorliegende Verfahren auch viel leistungsfähiger, und die Katalysatoren sind weniger kostspielig als Silber. Sie ermögliehen im wesentlichen eine vollständige Umwandlung des Alkohols, so daß die Destillation des Produkts zwecks Entfernung des nicht in Reaktion getretenen Alkohols sich erübrigt, falls ein alkoholfreies Produkt gewünscht wird. Ferner sind die erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren viel widerstandsfähiger und vielen Giftstoffen gegenüber bei weitem nicht so empfindlich wie Silber.By using the oxide mixtures described you can get better results than through the use of the previously known catalysts. You get a more complete conversion of the methyl alcohol and a higher yield of formaldehyde. In comparison with vanadium oxides alone, the described metal oxide mixtures cause lower combustion losses and deliver fewer by-products and especially less acid. The presence fio of acid in formaldehyde is known to be undesirable. Compared to the use of metallic copper or silver as a catalyst is the present process also much more powerful, and the catalysts are less expensive than silver. They enable essentially a complete conversion of the alcohol, so that the distillation of the product to remove the unreacted alcohol is unnecessary, if an alcohol-free product is desired. Furthermore, those used according to the invention are Catalysts are much more resistant and not nearly as good to many toxins sensitive like silver.
75 Beispiel 1 75 Example 1
Ein Katalysator, bestehend aus gleichen Gewichtsteüen Molybdänoxyd (als Mo O3 berechnet) und Vanadiumoxyd (als V2O6 berechnet) wird auf einen metallischen Träger, z. B. auf Stahlkugeln, niedergeschlagen. Man erhitzt den Katalysator an der Luft 1J2 Stunde lang auf 350 ° und leitet dann über denselben eine Mischung von 10 Gewichtsprozent Methanol mit Luft bei Temperaturen zwischen 325 und 375 °. Die Verluste betragen, auf das in Reaktion getretene Methanol berechnet, etwa 5 bis lo°/o und sind weitgehend davon abhängig, wie weit die Oxydation von Methanol vervollständigt wurde. Man kann ein von Methanol im wesentlichen freies Produkt erhalten, wobei ein Verlust von nicht mehr als io°/o eintritt.A catalyst consisting of equal parts by weight of molybdenum oxide (calculated as Mo O 3 ) and vanadium oxide (calculated as V 2 O 6 ) is applied to a metallic support, e.g. B. on steel balls, knocked down. The catalyst is heated in air for 1 J for 2 hours at 350 ° and a mixture of 10 percent by weight of methanol with air is then passed over the same at temperatures between 325 and 375 °. The losses, calculated on the methanol which has reacted, amount to about 5 to 10% and are largely dependent on how far the oxidation of methanol has been completed. A product essentially free of methanol can be obtained with a loss of not more than 10%.
Ein Katalysator aus gleichen Gewichtsteilen Molybdänoxyd (als Mo O3 berechnet) und Eisenoxyd (als FeO berechnet) wird, wie in Beispiel 1, auf einen Träger niedergeschlagen und x/2 Stunde lang auf 375 ° erhitzt. Dann leitet man ein Gemisch von 92% Luft und 8°/o Methanol durch den Katalysator bei 320 bis 360 °. Die Verluste betragen, auf das in Reaktion getretene Methanol berechnet, etwa 5 bis 8%, und eine vollständige Umwandlung des Methanols kann bei einem Verlust von 8% herbeigeführt werden.A catalyst consisting of equal parts by weight of molybdenum oxide (as calculated Mo O 3) and iron oxide (calculated as FeO), as in Example 1, deposited on a support and x / heated for 2 hour at 375 °. A mixture of 92% air and 8% methanol is then passed through the catalyst at 320 to 360 °. The losses, calculated on the methanol reacted, are about 5 to 8%, and complete conversion of the methanol can be brought about with a loss of 8%.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Acetaldehyd durchkatalytische Oxydation aus Aethylalkohol herzustellen, wobei als Beschleuniger molybdänhaltige Oxydmischungen verwendet wurden. Im Gegensatz zu diesem bekannten Verfahren handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung lediglich um die Herstellung von Formaldehyd aus Methylalkohol. Es war ferner bekannt, bei der Herstellung von Formaldehyd aus Methylalkohol durch Oxydation mit sauerstoffhaltigen Gasen Vanadiumoxyde als Katalysator zu benutzen oder die Oxydation bei etwa ° in Gegenwart einer Kontaktmasse auszuführen, die außer Cadmium noch Oxyde des 'hroms und Mangans enthält. Im Gegensatz zu den letztgenannten Vorschlägen verwendet man bei der Ausführung des vorliegenden VerfahrensIt has already been proposed to use acetaldehyde by catalytic oxidation from ethyl alcohol using molybdenum-containing oxide mixtures as accelerators. In contrast to this well-known Process is in the present invention only to the production of Formaldehyde from methyl alcohol. It was also known in the production of formaldehyde from methyl alcohol by oxidation with oxygen-containing gases vanadium oxides as a catalyst to use or to carry out the oxidation at about ° in the presence of a contact mass, which, in addition to cadmium, also contains oxides of chromium and manganese. In contrast to the latter suggestions are used in carrying out the present process
Katalysatoren von der oben beschriebenen Zusammensetzung, wobei man unter Anwendung relativ niedriger Temperaturen unter Vermeidung von Verlusten und mit äußerst günstigen Ausbeuten arbeiten kann.Catalysts of the composition described above, using can work relatively low temperatures while avoiding losses and with extremely favorable yields.
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1063141B (en) * | 1954-08-27 | 1959-08-13 | Reichhold Chemicals Inc | Process for the production of an iron oxide-molybdenum oxide catalyst applied to a carrier for the production of formaldehyde by the oxidation of methanol |
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| DE1063141C2 (en) * | 1954-08-27 | 1960-01-21 | Reichhold Chemicals Inc | Process for the production of an iron oxide-molybdenum oxide catalyst applied to a carrier for the production of formaldehyde by oxidation of methanol |
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