DE69201995T2 - Verfahren zur Herstellung von Nitrilen. - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Nitrilen.

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DE69201995T2
DE69201995T2 DE69201995T DE69201995T DE69201995T2 DE 69201995 T2 DE69201995 T2 DE 69201995T2 DE 69201995 T DE69201995 T DE 69201995T DE 69201995 T DE69201995 T DE 69201995T DE 69201995 T2 DE69201995 T2 DE 69201995T2
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Kazunori Oshima
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Nitrilen.
  • Nitrile, wie Acrylnitril und Methacrylnitril, sind industriell als wichtige Zwischenprodukte für die Herstellung von beispielsweise Fasern, Kunstharzen und synthetischen Kautschuke hergestellt worden. Das populärste Verfahren zur Herstellung derartiger Nitrile ist es, ein Olefin, wie Propylen oder Isobuten, einer Umsetzung mit Ammoniak und Sauerstoff in Gegenwart eines Katalysators zu unterwerfen, und zwar in gasförmiger Phase bei einer hohen Temperatur.
  • Andererseits wurde im Hinblick auf den Preisunterschied zwischen Propan und Propylen oder zwischen Isobutan und Isobuten der Entwicklung einer Methode Aufmerksamkeit geschenkt, mit der Acrylnitril oder Methacryl durch eine sogenannte Ammooxidationsreaktion erzeugt werden kann. Bei dieser Methode wird ein niedriges Alkan, wie Propan oder Isopropan, als ein Ausgangsmaterial verwendet. Diese Niederalkan wird katalytische mit Ammoniak und Sauerstoff in einer Gasphase in Gegenwart eines Katalysators umgesetzt. Katalysatoren, die bisher verwendet wurden, sind ein Mo-Bi-P-O-Katalysator (JP-A-16887/1973), ein V-Sb-O-Katalysatcr (JP-A-33783/1972, JP-B-23016/1975 und JP-A-268668/1989), ein Sb-U-V-Ni-O-Katalysator (JP-B-14371 /1972), ein Sb-Sn-O-Katalysator (JP-B-28940/1975), ein V-Sb-W- P-O-Katalysator (JP-A-95439/1990), ein Katalysator, der erhalten wurde, indem man ein V-Sb-W-O-Oxid und ein Bi-Ce-MO-W-O- Oxid mechanisch mischt (JP-A-38051/1989), und ein Mo-V-Te-Nb-O- Katalysator (JP-A-257/1990 und US-A-5,049,692).
  • Mit keiner dieser Methoden wird jedoch eine vollständig zufriedenstellende Ausbeute der Nitrile erhalten. Um die Ausbeute zu verbessern, ist vorgeschlagen worden, eine geringe Menge eines organischen Halogenids, eines anorganischen Halogenids oder einer Schwefelverbindung zuzusetzen, oder Wasser zu dem Reaktionssystem zu geben. Die erstere Methode führt jedoch zu Problemen einer möglichen Korrosion des Reaktionsapparats, während die letztere Methode das Problem der Bildung von Nebenprodukten durch Nebenreaktionen hat oder ein Problem bei deren Behandlung. Jede dieser Methoden führt somit bei der industriellen Anwendung zu praktischen Problemen.
  • Methoden, bei denen herkömmliche Katalysatoren verwendet werden, die nicht der Mo-V-Te-Nb-O-Katalysator sind, erfordern gewöhnlich eine sehr hohe Reaktionstemperatur von mindestens 500 ºC. Derartige Methoden sind daher mit Nachteilen behaftet, beispielsweise hinsichtlich des Reaktormaterials und der Produktionskosten.
  • Es wurde nun überraschend festgestellt, das es möglich ist, ein gewünschtes Nitril in einer besseren Ausbeute als mit den herkömmlichen Methoden bei einer relativ niedrigen Temperatur von 400 bis 450 ºC zu erhalten, und zwar ohne ein Halogenid oder Wasser zu dem Reaktionssystem zu geben, indem man das Alkan und Ammoniak in gasförmigem Zustand der katalytischen Oxidation unterwirft in Gegenwart eines Oxids, das Molybdän (Mo), Vanadium (B), Tellur (Te), Niob (Nb) und bestimmte andere Metalle umfaßt, oder in Gegenwart eines Oxids, das Molybdän (Mo), Vanadium (B), Tellur (Te) und bestimmte andere Metalle als ein komplexes Oxid umfaßt.
  • Von der vorliegenden Erfindung wird somit ein Verfahren zur Herstellung eines Nitrils geschaffen, wobei man ein Alkan und Ammoniak im gasförmigen Zustand der katalytischen Oxidation unterwirft in Gegenwart eines Oxids der empirischen Formel:
  • MoVbTecNbdXxOn (I)
  • dabei bedeutet:
  • X mindestens eines von Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ga, Tl, In, Ti, Zr, Hf, Ta, Cr, Mn, W, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Pt, Zn, Sn, Pb, As, Sb, Bi, La und Ce;
  • b beträgt von 0,01 bis 1,0;
  • c beträgt von 0,01 bis 1,0;
  • d beträgt von 0 bis 1,0;
  • x beträgt von 0,0005 bis 1,0; und
  • n ist eine solche Zahl, dar die Gesamtvalenz der Metallelemente befriedigt ist.
  • X ist besonders bevorzugt Mg, Ca, Ba, Al, Ta, Cr, Mn, W, Fe, Co, Ni, Pd, Zn, Sn, Sb oder Bi. Es ist bevorzugt, daß b von 0,1 bis 0,6 (insbesondere 0,1 bis 0,5) beträgt, c von 0,05 bis 0,4 beträgt und x von 0,005 bis 0,6 (insbesondere 0,05 bis 0,6) beträgt.
  • Ein derartiges komplexes Oxid kann mit der folgenden Methode hergestellt werden.
  • Beispielsweise wird im Falle von MoVbTecNbdSnxOn zu einer wässrigen Lösung, welche eine vorbestimmte Menge an Ammoniummetavandat enthält, nacheinander eine wässrige Lösung von Zinnoxalat, eine wässrige Lösung von Tellursäure, eine wässrige Lösung von Ammoniumnioboxalat und eine wässrige Lösung von Ammoniumparamolybdat in solchen Mengen gegeben, daß die Atomverhältnisse der jeweiligen Metallelemente in die angegebenen Bereiche fallen. Das Gemisch wird zur Trockene eingedampft bei einer Temperatur von 100 bis 200 ºC und das getrocknete Produkt wird bei einer Temperatur von 350 bis 700 ºC calciniert, um ein gewünschtes komplexes Oxid zu erhalten.
  • Die Materialien für das komplexe Oxid sind nicht auf die oben angegebenen beschränkt. Beispielsweise kann man V&sub2;O&sub5;, V&sub2;O&sub3;, VOCl&sub4; anstelle von Ammoniummetavanadat verwenden und man kann Zinnnitrat, Zinnacetat, SnCl&sub2;, SnCl&sub4;, SnO oder SnO&sub2; anstelle des oben erwähnten Zinnoxalats verwenden. In ähnlicher Weise kann TeO&sub2; anstelle von Tellursäure verwendet werden; NbCl&sub5;, Nb&sub2;O&sub5; oder Niobsäure können anstelle von Ammoniumnioboxalat verwendet werden, und MoO&sub3;, MoCl&sub5;, Phosphomolybdänsäure oder Silicomolybdänsäure können anstelle von Ammoniumpermolybdat verwendet werden. Außerdem ist es möglich, eine Heteropolysäure zu verwenden, welche gemischt koordiniertes Molybdän und Vandium enthält, wie beispielsweise Molybdovanadophosphorsäure.
  • Ein derartiges komplexes Oxid kann allein verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, es zusammen mit einem herkömmlichen Träger wie Silica (Siliciumoxid), Aluminia (Aluminiumoxid), Titania (Titanoxid), Aluminosilicat oder Diatomeenerde zu verwenden. Außerdem kann es, abhängig von der Reaktionsgröße oder dem Reaktionssystem, zu einer zweckentsprechenden Gestalt und Teilchengröße geformt werden.
  • Bei der vorliegenden Erfindung unterliegt das als Ausgangsmaterial verwendete Alkan keinen speziellen Beschränkungen und es kann beispielsweise Methan, Ethan, Propan, Butan, Isobutan, Pentan, Hexan, Heptan oder Cyclohexan sein. Im Hinblick auf die industrielle Anwendung der Nitrile, die erzeugt werden sollen, ist es besonders bevorzugt, ein niederes Alkan mit bis 4 Kohlenstoffatomen einzusetzen, insbesondere Propan oder Isobutan.
  • Es besteht noch kein klares Verständniss hinsichtlich des genauen Mechanismus der erfindungsgemäßen Oxidationsreaktion. Die Oxidationsreaktion wird jedoch durch die in dem obigen komplexen Oxid vorliegenden Sauerstoffatome oder durch den molekularen Sauerstoff durchgeführt, der in dem Speisegas vorhanden ist. Falls molekularer Sauerstoff dem Speisegas einverleibt wird, kann der Sauerstoff reines Sauerstoffgas sein. Da jedoch Reinheit nicht gefordert wird, ist es gewöhnlich wirtschaftlicher, ein sauerstoffhaltiges Gas, wie beispielsweise Luft, zu verwenden. Falls kein Sauerstoff dem Speisegas einverleibt wird, ist es ratsam, das Alkan-Ammoniakgasgemisch und das sauerstoffhaltige Gas alternierend einzuspeisen, um eine Beeinträchtigung des komplexen Oxids durch Reduktion zu verhindern, oder eine Methode anzuwenden, bei der mittels eines Reaktors vom Typ mit beweglichem Bett das komplexe Oxid kontinuierlich einem oxidativen Regenerator zugeführt wird, so daß es für die Wiederverwendung regeneriert wird.
  • Die vorliegende Erfindung wird jetzt mit größerer Genauigkeit bei einem Fall beschrieben, bei dem Propan als Alkan und Luft als Sauerstoffquelle verwendet werden. Der Anteil an Luft, der der Reaktion zugeführt wird, ist wichtig im Hinblick auf Selektivität für das resultierende Acrylnitril. Hohe Selektivität für Acrylnitril wird erhalten, falls Luft innerhalb eines Bereichs von höchstens 25 Mol, insbesondere von 1 bis 15 Mol, pro Mol Propan eingespeist wird. Der Anteil an Ammoniak, der der Reaktion zugeführt wird, liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,2 bis 5 Mol, insbesondere von 0,5 bis 3 Mol, pro Mol Propan. Diese Reaktion wird gewöhnlich unter atmosphärischem Druck durchgeführt, kann jedoch auch unter einem geringfugig erhöhtem Druck oder einem geringfügig reduzierten Druck durchgeführt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei einer Temperatur von z.B. 380 ºC bis 480 ºC durchgeführt werden, was niedriger ist als die Temperatur für die herkömmliche Ammooxidation von Alkanen. Vorzugsweise beträgt die Temperatur von 400 bis 450 ºC. Die Gasraumgeschwindigkeit SV in der Gasphasenreaktion liegt gewöhnlich in einem Bereich von 100 bis 10 000 h&supmin;¹, vorzugsweise von 300 bis 2 000 h&supmin;¹. Als Verdünnungsgas zur Einstellung der Raumgeschwindigkeit und des Sauerstoffpartialdrucks kann ein Inertgas, wie Stickstoff, Argon oder Helium, eingesetzt werden. Wenn Ammooxidation von Propan mit dem erfindungsgemäßen Vefahren durchgeführt wird, werden zusätzlich zu Acrylnitril beispielsweise Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Acetonitril, Cyanwasserstoffsäure und Acrolein als Nebenprodukte gebildet, deren Mengen sind jedoch sehr klein.
  • Die Erfindung wird jetzt an Hand der folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele noch genauer erläutert.
  • In den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen sind die Umwandlung (%), die Selektivität (%) und die Ausbeute (%) durch die folgenden Formeln angegeben:
  • Umwandlung von Alkan (%) = Mol verbrauchtes Alkan/Mol zugeführtes Alkan x 100
  • Selektivität des angestrebten Nitrils (%) = erhaltene Mol des angestrebten Nitrils/Mol verbrauchtes Alkan x 100
  • Ausbeute des angestrebten Nitrils (%) = Mol des eingespeisten Alkans/erhaltenen Mol des angestrebten Nitrils x 100
    • Beispiel
  • Ein komplexes Oxid mit einer empirischen Formel Mo&sub1;V0.4Te0.2Nb0.1Mn0.1On wird wie folgt hergestellt:
  • In 117 ml warmen Wasser werden 4,21 g Ammoniummetavanadat aufgelöst und 4,13 g Tellursäure, 15,89 g Ammoniumparamolybdat und 3,99 g Manganacetattetrahydrat werden nacheinander zugegeben, um eine einförmige wässrige Lösung zu erhalten. Außerdem werden 3,99 Ammoniumnioboxalat in 17.9 ml Wasser aufgelöst und zugegeben. Die erhaltene wässrige Lösung wird bei etwa 150 ºC zur Trockene eingedampft, wobei man ein festes Material erhält.
  • Dieses feste Material wird mit einer Tablettiermaschine zu einer Tablette von 5 mm Durchmesser und 3 mm Länge geformt. Anschließend wird pulverisiert und gesiebt, um ein Pulver von 16 bis 28 mesh zu erhalten. Das Pulver wird bei einer Temperatur von 350 ºC calciniert und anschließend für die Reaktion verwendet.
  • 0,5 ml des so erhaltenen komplexen Oxids werden in einen Reaktor gefüllt und anschließend wird eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt bei einer Reaktionstemperatur von 440 ºC und bei einer Raumgeschwindigkeit SV von 1000 h&supmin;¹ , indem man ein Speisegas in einem molaren Verhältnis von Propan: Ammoniak:Luft = 1:1,2:10 zuführt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.
    • Beispiel 2
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 2,24 g Nickelacetattetrahydrat an Stelle von Manganacetattetrahydrat verwendet werden. Die Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Nb0.1Ni0.1On.
  • Außerdem wird eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 einspeist (Reaktionstemperatur 440 ºC). Die Ergebnisse sind in Tabelle I gezeigt.
    • Beispiel 3
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, daß 1,34 g Magnesiumoxalatdihydrat an Stelle von Magnesiumacetattetrahydrat verwendet werden. Die Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Teo.2 Nb0.1Mg0.1On.
  • Außerdem wird eine katalytische Gasphasereaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einspeist (Reaktionstemperatur: 450 ºC). Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
    • Beispiel 4
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel hergestellt mit der Ausnahme, daß 3,85 g Ammoniumeisenoxalattrihydrat an Stelle von Magnesiumacetattetrahydrat verwendet werden. Die Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Nb0.1Fe0.1On.
  • Außerdem wird eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einspeist (Reaktionstemperatur: 420 ºC). Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
    • Beispiel 5
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, daß 2,13 g Zinnacetattetrahydrat an Stelle von Magnesiumacetattetrahydrat verwendet werden. Die Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Nb0.1Sn0.1On.
  • Außerdem wird eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einspeist (Reaktionstemperatur: 440 ºC, SV: 2000 h&supmin;¹). Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
    • Beispiel 6
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, daß 0,24 g Cobaltacetattetrahydrat an Stelle von Magnesiumacetattetrahydrat verwendet werden. Die Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Nb0.1Co0.1On
  • Außerdem wird eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einspeist (Reaktionstemperatur: 450 ºC, SV: 500 h&supmin;¹). Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
    • Vergleichsbeispiel 1
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel hergestellt, mit der Ausnahme, daß Niob und Mangan nicht verwendet werden. Die Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2On.
  • Außerdem wird eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einspeist (Reaktionstemperatur: 450 ºC, SV: 500 h&supmin;¹ und 1 000 h&supmin;¹). Die Ergebnisse sind in Tabelle gezeigt.
    • Vergleichsbeispiel 2
  • 1 hergestellt, mit der Ausnahme> daß die Mangankomponente nicht verwendet wird. Die Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Nb0.1On.
  • Außerdem wird eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einspeist (Reaktionstemperatur: 420 ºC, SV: 500 h&supmin;¹ und Reaktionstemperatur: 440 ºC, SV: 1000 h&supmin;¹ ). Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tebelle 1 Komplexes Oxid (Atomverhält.) Temp. (ºC) Umwandlung Propan (%) Selectivität für Acrylnitril (%) Ausbeute an Acrylnitril (%) Beispiel Vergleichbeispiel
    • Beispiel 7
  • Ein komplexes Oxid mit der empirischen Formel Mo&sub1;V0.4Te0.2Fe0.1On wird wie folgt hergestellt:
  • In 65 ml warmem Wasser werden 2,34 g Ammoniummetavanadat aufgelöst und 2,3 g Tellursäure, 8,83 Ammoniumparamolybdat und 2,14 g Ammoniumferrioxalat werden nacheinander zugegeben, um eine einförmige wässrige Lösung zu erhalten. Diese Lösung wird erhitzt und dann bei etwa 150 ºC zur Trockene eingedampft, um ein festes Material zu erhalten.
  • Dieses feste Material wird mit einer Tablettiermaschine in eine Tablette von 5 mm Durchmesser und 3 mm Länge geformt und anschließend wird pulverisiert und gesiebt, um ein Pulver von 16 bis 28 mesh zu erhalten. Das Pulver wird bei 350 ºC während 3 h unter einem Luftstrom calciniert und dann für die Reaktion verwendet.
  • 0,5 ml des so erhaltenen komplexen Oxids werden in einen Reaktor eingefüllt und es wird eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt bei einer Reaktionstemperatur von 420 ºC bei einer Raumgeschwindigkeit SV 500 h&supmin;¹, indem man ein Speisegas in einem molaren Verhältnis von Propan: Ammoniak: Luft = 1:1,2:10 einspeist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
    • Beispiel 8
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 1,28 g Magnesiumnitrathexahydrat an Stelle von Ammoniumferrioxalat verwendet werden. Die empirische Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Mg0.1On.
  • Es wird außerdem eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einspeist (Reaktionstemperatur: 420 ºC). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
    • Beispiel 9
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 1,88 g Aluminiumnitrattrihydrat an Stelle von Ammoniumferrioxalat verwendet werden.
  • Die empirische Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Al0.1On.
  • Es wird außerdem eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einspeist (Reaktionstemperatur: 420 ºC). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
    • Beispiel 10
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 1,18 g Calciumnitrattetrahydrat an Stelle von Ammoniumferrioxalat verwendet werden. Die empirische Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids st Mo&sub1;V0.4Te0.2Ca0.1On.
  • Es wird außerdem eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einspeist (Reaktionstemperatur: 400 ºC). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
    • Beispiel 11
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, dar 1,31 g Bariumnitrat an Stelle von Ammoniumferrioxalat verwendet werden. Die empirische Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Ba0.1On.
  • Es wird außerdem eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einspeist (Reaktionstemperatur: 400 ºC). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
    • Beispiel 12
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 1,87 g Antimonchloroxid an Stelle von Ammoniumferrioxalat verwendet werden. Die empirische Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Sb0.1On.
  • Es wird außerdem eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 einspeist (Reaktionstemperatur: 400 ºC). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
    • Beispiel 13
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 8 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 2,43 g Bismutnitratpentahydrat an Stelle von Ammoniumferrioxalat verwendet werden. Die empirische Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Bi0.1On.
  • Es wird außerdem eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 8 einspeist (Reaktionstemperatur: 400 ºC). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
    • Beispiel 14
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 1,49 g Zinknitrathexahydrat an Stelle von Ammoniumferrioxalat verwendet werden. Die empirische Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Zn0.1On.
  • Es wird außerdem eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 einspeist (Reaktionstemperatur: 420 ºC). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
    • Beispiel 15
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 4,01 g Tantaloxalat an Stelle von Ammoniumferrioxalat verwendet werden. Die empirische Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Ta0.2On.
  • Es wird außerdem eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 einspeist (Reaktionstemperatur: 420 ºC). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
    • Beispiel 16
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 2,32 g Ammoniummetawolframat an Stelle von Ammoniumferrioxalat verwendet werden. Die empirische Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2W0.1On.
  • Es wird außerdem eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 einspeist (Reaktionstemperatur: 400 ºC). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
    • Beispiel 17
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 1,44 g Mangannitrathexahydrat an Stelle von Ammoniumferrioxalat verwendet werden. Die empirische Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Mn0.1On.
  • Es wird außerdem eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 einspeist (Reaktionstemperatur: 400 ºC). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
    • Beispiel 18
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 1,46 g Cobaltnitrathexahydrat an Stelle von Ammoniumferrioxalat verwendet werden. Die empirische Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Co0.1On.
  • Es wird außerdem eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 einspeist (Reaktionstemperatur: 420 ºC). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
    • Beispiel 19
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 1,45 g Nickelnitrathexahydrat an Stelle von Ammoniumferrioxalat verwendet werden. Die empirische Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Ni0.1On.
  • Es wird außerdem eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 einspeist (Reaktionstemperatur: 420 ºC). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
    • Beispiel 20
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, dar 2,00 g Chromnitratnonahydrat an Stelle von Ammoniumferrioxalat verwendet werden. Die empirische Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Cr0.1On
  • Es wird außerdem eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einspeist (Reaktionstemperatur: 420 ºC). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt
    • Vergleichsbeispiel 3
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, daß keine Eisenkomponente verwendet wird Die empirische Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2On.
  • Es wird außerdem eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Luft auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 einspeist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 Komplexes Oxid (Atomverhält.) Temp (ºC) Umwandlung Propan (%) Ausbeute an Acrylnitril (%) Beispiel Vergleichsbeispiel
    • Beispiel 21 bis 23
  • Unter Verwendung von komplexen Oxiden, die auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 7, 13 und 17 hergestellt wurden, werden katalytische Gasphasenreaktionen von Propan und Ammoniak durchgeführt. In jedem Fall werden 0,5 ml des komplexen Oxids in einen Reaktor eingefüllt und die katalytische Gasphasenreaktion wird bei einer Reaktionstemperatur von 400 ºC bei einer Raumgeschwindigkeit SV von 1 000 h&supmin;¹ durchgeführt, indem man ein Speisegas in einem molaren Verhältnis von Propan: Ammoniak : Luft =1:1,2:10 einspeist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
    • Veraleichsbeispiel 4
  • Unter Verwendung eines komplexen Oxids der empirischen Zusammensetzung Mo&sub1;V0.4Te0.2Ox, das auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 3 hergestellt wurde, wird eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 21. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tebelle 3 Komplexes Oxid (Atomverhält.) Umwandlung von Propan (%) Ausbeute an Acrylnitril (%) Beispiel Vergleichbeispiel
    • Beispiel 24
  • 0,2 cc des in Beispiel 7 erhaltenen Oxids werden in einen Reaktor gefüllt und es wird eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt bei einer Reaktionstemperatur von 440 ºC bei einer Raumgeschwindigkeit von 2 000 h&supmin;¹ , indem man ein Reaktionsgas in einem molaren Verhältnis von Propan: Ammoniak: Stickstoff = 10:1,6:11,2 3 min lang einspeist, d.h. in Abwesenheit von Sauerstoff. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
    • Beispiel 25
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 24,86 g Ammoniumtitanoxalat an Stelle von Ammoniumferrioxalat verwendet werden. Die Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Ti0.4On.
  • Es wird außerdem eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Stickstoff auf die gleiche Weise wie in Beispiel 24 einspeist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
    • Beispiel 26
  • Ein komplexes Oxid wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 0,593 g Stannioxalat an Stelle von Ammoniumferrioxalat verwendet werden. Die Zusammensetzung des erhaltenen komplexen Oxids ist Mo&sub1;V0.4Te0.2Sn0,1On.
  • Es wird außerdem eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Stickstoff auf die gleiche Weise wie in Beispiel 24 einspeist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
    • Beispiel 27
  • Unter Verwendung eines komplexen Oxids, das auf die gleiche Weise wie in Beispiel 9 hergestellt wurde, wird eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Stickstoff in der gleichen Weise wie in Beispiel 24 einspeist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
    • Vergleichsbeispiel 5
  • Unter Verwendung eines komplexen Oxids mit der empirischen Zusammensetzung Mo&sub1;V0.4Te0.2Ox, hergestellt auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 3, wird eine katalytische Gasphasenreaktion durchgeführt, indem man Propan, Ammoniak und Stickstoff auf die gleiche Weise wie in Beispiel 24 einspeist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4 Komplexes Oxid (Atomverhält.) Umwandlung von Propan (%) Ausbeute an Acrylnitril (%) Beispiel Vergleichbeispiel
    • Beispiel 28
  • Ein komplexes Oxid mit der empirischen Zusammensetzung Mo&sub1;V0.4Te0.2Nb0.1Pd0.0008On wird wie folgt hergestellt. In 117 ml warmem Wasser werden 4,21 g Ammoniummetavanadat aufgelöst und 4,54 g Tellursäure, 15,89 g Ammoniumparamolybdat und 1,4 ml einer wässrigen Palladiumnitratlösung (Konzentration an Pd: 5,32 g/l) werden nacheinander zugegeben) um eine einförmige wässrige Lösung zu erhalten. Ferner werden 3,99 g Ammoniumnioboxalat in 17,9 ml Wasser aufgelöst und zugegeben. Die dabei erhaltene wässrige Lösung wird bei etwa 150 ºC zur Trockene eingedampft, um ein festes Material zu erhalten. Dieses feste Material wird mit einer Tablettiermaschine in eine Tablette von 5 mm Durchmesser und 3 mm Länge geformt. Anschließend wird pulverisiert und gesiebt, um ein Pulver von 16 bis 28 mesh zu erhalten. Das Pulver wird bei einer Temperatur von mindestens 350 ºC calciniert und dann für die Reaktion verwendet.
  • 0,5 ml des so erhaltenen komplexen Oxids werden in einen Reaktor gefüllt und eine katalytische Gasphasenreaktion wird bei einer Reaktionstemperatur von 440 ºC bei einer Raumgeschwindigkeit von 2 000 h&supmin;¹ durchgeführt, indem man ein Speisegas mit einem molaren Verhältnis von Propan: Ammoniak: Luft = 1:1.2:10 einspeist. Als Ergebnis stellt man eine Umwandlung von Propan von 62,2 % fest, eine Selektivität für Acrylnitril von 51.9 % und eine Ausbeute an Acrylnitril von 32,3 %.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann durch Verwendung eines neuen komplexen Oxids bei Verwendung eines Alkans als Ausgangsmaterial ein gewünschtes Nitril in guter Ausbeute produziert werden. Eine relativ niedrige Temperatur von 380 bis 480 ºC kann beispielsweise verwendet werden, ohne daß die Anwesenheit eines Halogenids oder Wassers in dem Reaktionssystem erforderlich ist.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Nitrils, wobei ein Alkan und Ammoniak im gasförmigen Zustand der katalytischen Oxidation unterworfen werden in Gegenwart eines Oxids der empirischen Formel
    Mo&sub1;VbTecNbdXxOn (1)
    wobei:
    x mindestens eines von Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ga, Tl, In, Ti, Zr, Hf, Ta, Cr, Mn, W, Fe, Ru, Co, Rh, , Pd, Pt, Zn, Sn, Pbs, Sb, Bi, La und Ce ist;
    b beträgt von 0,01 bis 1,0;
    c beträgt von 0,01 bis 1,0;
    d beträgt von 0 bis 1,0;
    x beträgt von 0,0005 bis 1,0; und
    n ist eine solche Zahl, dar die Gesamtvalenz der Metallelemente befriedigt ist.
  2. 2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei
    b von 0,1 bis 0,6 beträgt;
    c von 0,05 bis 0,4 beträgt; und
    x von 0,005 bis 0,6 beträgt.
  3. 3. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, das in Anwesenheit von molekularem Sauerstoff durchgeführt wird.
  4. 4. Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Alkan von 1 bis 4 Kohlenstoffatome hat.
  5. 5. Ein Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Alkan Propan ist.
  6. 6. Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ammoniak in einer Menge von 0> 2 bis 5 Mol pro Mol des Alkans vorliegt.
  7. 7. Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, das bei einer Temperatur von 380 bis 480 ºC durchgeführt wird.
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