EP2271424A2 - Shell catalyst containing a multi-metal oxide containing a molybdenum - Google Patents

Shell catalyst containing a multi-metal oxide containing a molybdenum

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EP2271424A2
EP2271424A2 EP09730114A EP09730114A EP2271424A2 EP 2271424 A2 EP2271424 A2 EP 2271424A2 EP 09730114 A EP09730114 A EP 09730114A EP 09730114 A EP09730114 A EP 09730114A EP 2271424 A2 EP2271424 A2 EP 2271424A2
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EP
European Patent Office
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molybdenum
layer
oxide
carrier body
coated
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09730114A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Alexander Czaja
Martin Kraus
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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Definitions

  • Shell catalysts containing a molybdenum-containing multimetal Shell catalysts containing a molybdenum-containing multimetal
  • the present invention relates to coated catalysts comprising a catalytically active, molybdenum-containing multimetal.
  • the active Mass is a molybdenum-containing multimetal.
  • the term multimetal oxide expresses the fact that the active mass in addition to molybdenum and oxygen still contains at least one other chemical element.
  • Catalysts of the aforementioned type are suitable, for example, for the catalysis of the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid.
  • EP-A 990636 and EP-A 1106598 suggest that the reduction in the activity of the fixed catalyst bed is largely compensated for by the fact that the temperature of the fixed catalyst bed is gradually increased in the course of the operating time under otherwise largely constant operating conditions in order to reduce the acrolein conversion once Passage of the reaction gas mixture through the fixed catalyst bed substantially maintain.
  • a disadvantage of this procedure is that as the temperature of the fixed catalyst bed increases, the aging process accelerates progressively. Finally, the catalyst bed must be completely replaced.
  • DE-A 102004025445 proposes the long-term operation of the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid, the deactivation of the catalyst. Counteract catalyst fixed bed by the fact that the working pressure in the gas phase is increasingly increased with increasing service life of the fixed catalyst bed. A disadvantage of this procedure is that with increasing working pressure in the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation increased compression powers are required gene.
  • EP-A 614872 recommends prolonging the service life of the fixed catalyst bed by interrupting the partial oxidation process after several years of operation of the fixed catalyst bed and passing a regeneration gas mixture of oxygen, water vapor and inert gas through the catalyst catalyst bed at elevated temperature, followed by partial oxidation continues.
  • EP-A 0 630 879 describes a process for the catalytic oxidation of propene, isobutene or tert-butanol over a multimetal oxide catalyst comprising molybdenum, bismuth and iron, in the presence of a molybdenum oxide which is essentially catalytically inactive.
  • the presence of the molybdenum oxide inhibits the deactivation of the multimetal oxide catalyst.
  • the molybdenum oxide can be present in the form of separate molybdenum oxide particles, optionally on a support, in admixture with particles of the multimetal oxide catalyst. It is also possible to prepare a mixture of pulverulent molybdenum oxide and pulverulent multimetal oxide catalyst and to extrude the mixture into shaped catalyst bodies or to apply it to a support.
  • German patent application DE 10 2007 010 422 describes a deactivation of shell catalysts for the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid, the active composition of which is a finely divided multi-element oxide containing Mo and V applied to a support body. that the catalytically active material from the Mo and V-containing multimetal oxide, an oxide of molybdenum or a compound fertilize the molybdenum, from which forms an oxide of molybdenum admixed.
  • the shell catalyst is coated with a mixture of molybdenum oxide or the precursor compound and the multimetal oxide.
  • the object of the invention is to provide catalysts based on molybdenum-containing multi-metal oxides which have improved deactivation behavior.
  • a shell catalyst comprising
  • the object is further achieved by a process for the preparation of the coated catalysts according to the invention, in which applying a first layer of a molybdenum oxide or a precursor compound which forms molybdenum oxide on a carrier body by means of a binder, optionally drying the coated with the first layer carrier body and calcined, and applied to the first layer by means of a binder, a second layer of a molybdenum-containing multimetal, and drying and calcining the coated with the first and second layer carrier body.
  • the object is further achieved by the use of the coated catalysts according to the invention in processes for the catalytical gas-phase oxidation of organic compounds.
  • the first layer may comprise a molybdenum oxide or a precursor compound which forms molybdenum oxide.
  • the precursor compound is a compound of molybdenum from which an oxide of molybdenum forms under the action of elevated temperature and in the presence of molecular oxygen.
  • the action of the elevated temperature and of the molecular oxygen can take place following the application of the precursor compound to the surface of the carrier body.
  • a thermal treatment z. B. under an oxygen or air atmosphere.
  • suitable precursor compounds other than an oxide of molybdenum include ammonium molybdate [(NH 4 J 2 MoO 4 ] and ammonium polymolybdate such as ammonium heptamolybdate tetrahydrate [(NH 4 J 6 Mo 7 O 24 • 4 H 2 O].
  • ammonium molybdate [(NH 4 J 2 MoO 4 ]
  • ammonium polymolybdate such as ammonium heptamolybdate tetrahydrate [(NH 4 J 6 Mo 7 O 24 • 4 H 2 O].
  • molybdenum oxide hydrate MoO 3 ⁇ xH 2 O
  • molybdenum hydroxides are also suitable precursor compounds of this type.
  • the conversion of the precursor compound into an oxide of molybdenum by the action of heat and oxygen can also be carried out only during the use of the catalyst in the catalytic gas phase oxidation.
  • the first layer preferably already contains an oxide of molybdenum.
  • an oxide of molybdenum This is understood as meaning a substance which consists of ⁇ 98% by weight, preferably ⁇ 99% by weight and more preferably ⁇ 99.9% by weight and more, only of Mo and O.
  • Particularly preferred molybdenum oxide is molybdenum trioxide (MoO 3 ).
  • molybdenum oxides are, for example Mo 18 O 52, Mo 8 O 23 and Mo 4 O 11 (see, e.g., Surface Sc;.. Ence 292 (1993) 261-6, or J. Solid State Chem 124 (1996) 104th ).
  • the specific surface area 0 M of a suitable molybdenum oxide is ⁇ 10 2 m 2 / g, preferably ⁇ 5 m 2 / g and particularly preferably ⁇ 2 m 2 / g. In general, however, the specific surface area 0 M will be ⁇ 0.01 m 2 / g, frequently ⁇ 0.05 m 2 / g and in many cases 0.1 m 2 / g.
  • the specific surface area is understood to mean the BET surface area (determined by gas adsorption (N 2 ) according to Brunauer-Emmet-Teller (BET)).
  • BET Brunauer-Emmet-Teller
  • the above statements regarding O M apply in particular when the finely divided molybdenum oxide is MoO 3 .
  • the advantageousness of a low value for O M is due to the fact that a molybdenum oxide with a low value for O M is largely inert in the context of an oxidative alkane dehydrogenation.
  • Particle diameter distributions and particle diameters d x taken from them (eg d 10 , or d 50 , or d 90 ) refer to determinations according to ISO 13320 with the Malvern Mastersizer S laser diffraction spectrometer (Malvern Instruments, Worcestshire WR 14 1AT, United Kingdom).
  • the particle diameter d x indicated as the measurement result is defined such that X% of the total particle volume consists of particles with this or a smaller diameter.
  • precursor compounds or molybdenum oxides are generally used for which 0.1 ⁇ m ⁇ d 50 ⁇ 800 ⁇ m, preferably 0.5 ⁇ m ⁇ d 50 ⁇ 600 ⁇ m, particularly preferably 0.75 ⁇ m ⁇ d 50 ⁇ 400 ⁇ m, and most preferably 1 ⁇ m ⁇ d 50 ⁇ 200 ⁇ m.
  • the grain size of the precursor compound or the molybdenum oxide is adapted to the desired thickness D A of the first layer on the surface of the carrier body.
  • d is 50 ⁇ D A, preferably ⁇ 0,75 • D A, particularly preferably ⁇ 0.5 • D A and very particularly preferably ⁇ 0.3 • D A. Normalerwei- However, d 50 will be ⁇ 0.001 • D A , or> 0.01 • D A , often ⁇ 0.05 • D A and often> 0.1 • D A.
  • a suitable molybdenum oxide (eg MoO 3 ) can be produced from a precursor compound containing another Mo.
  • z. B. of ammonium heptamolybdate tetrahydrate [(NH 4 ) B Mo 7 O 24 • 4 H 2 O] are assumed.
  • thermal treatment at 350 0 C in likewise a temperature of 350 0 C having air flow this is converted into MoO 3 .
  • the grain size of the MoO 3 can be adjusted as required by appropriate grinding and sieving.
  • the specific surface area of the MoO 3 can be adjusted as desired. With increasing duration of the thermal treatment and / or increase in the temperature of the thermal treatment (after MoO 3 has been formed under inert gas or under a molecular oxygen-containing gas atmosphere, eg air), the specific surface area decreases.
  • MoO 3 is suitable for the Climax Molybdenum Marketing Corporation (Phoenix, USA), which has a Mo content of 66.60% by weight and a specific surface O M of 3.7 m 2 / g (trade name : "Pure Mooney Oxide Crystalline POC").
  • the aforementioned MoO 3 additionally has the following foreign constituent specification: Na ⁇ 8 ppm by weight, K ⁇ 29 ppm by weight, Fe ⁇ 4 ppm by weight, Pb ⁇ 1 ppm by weight, Al ⁇ 4% by weight ppm, Cr ⁇ 2 ppm by weight, Ca ⁇ 2 ppm by weight, Cu ⁇ 2 ppm by weight, Mg ⁇ 5 ppm by weight, Ni ⁇ 2 ppm by weight, Si ⁇ 5% by weight. ppm, Sn ⁇ 1 ppm by weight, and Ti ⁇ 2 ppm by weight.
  • MoO 3 from Climax Molybdenum Marketing Corporation of the "POS" type of trade can also be used according to the invention
  • MoO 3 from the company HC Starck, D-38615 Goslar can be used for the process according to the invention as commercial MoO 3 (trade name: "Molybdenum Trioxide I"). This has a specific surface O M of 1 m 2 / g. The Mo content of this MoO 3 is 66.6 wt .-%.
  • MoO 3 from the following manufacturers can also be used:
  • the catalytically active, molybdenum-containing multimetal oxide may be, for example, a Mo and V-containing multimetal oxide of the general formula (I),
  • X 2 Cu, Ni, Co, Fe, Mn and / or Zn,
  • X 3 Sb and / or Bi
  • X 4 one or more alkali metals (Li, Na, K, Rb, Cs) and / or H,
  • Such molybdenum and vanadium-containing multimetal oxides are known as catalysts for the selective gas phase oxidation of propene to acrolein.
  • the catalytically active molybdenum-containing multimetal oxide is preferably a multimetal oxide of the general formula II
  • X 2 Si and / or Al
  • X 3 Li, Na, K, Cs and / or Rb, 0.2 ⁇ a ⁇ 1,
  • the stoichiometric coefficient a is preferably 0.4 ⁇ a ⁇ 1, more preferably 0.4 ⁇ a ⁇ 0.95.
  • the stoichiometric coefficient b is preferably in the range 0.1 ⁇ b ⁇ 2, and particularly preferably in the range 0.1 ⁇ b ⁇ 1.
  • the stoichiometric coefficient c is preferably in the range 4 ⁇ c ⁇ 8, and particularly preferably in the range 6 ⁇
  • the value for the variable d is advantageously in the range 1 ⁇ d ⁇ 5 and with particular advantage in the range 2 ⁇ d ⁇ 4.
  • the stoichiometric coefficient f is expediently> 0. Preferably, 0.01 ⁇ f ⁇ 0 , 5 and more preferably 0.05 ⁇ f ⁇ 0.2.
  • Coated catalysts according to the invention with catalytically active oxide whose molar ratio of Co / Ni is at least 2: 1, preferably at least 3: 1 and more preferably at least 4: 1. The best is only Co.
  • Such molybdenum-containing multimetal oxides are not only suitable for the selective gas phase oxidation of propene to acrolein, but also for the partial gas phase oxidation of other alkenes, alkanes, alkanones or alkanols to alpha, beta-unsaturated aldehydes and / or carboxylic acids.
  • Examples include the preparation of methacrolein and methacrylic acid from isobutene, isobutane, tert-butanol or tert-butyl methyl ether.
  • Preferred gas phase oxidations for which the coated catalysts according to the invention are used are oxidative dehydrogenations of alkenes to 1,3-dienes, in particular of 1-butene and / or 2-butene to 1,3-butadiene.
  • one of the starting compounds of the elemental constituents of the catalytically active oxide material produces an intimate dry mixture and treating the intimate dry blend at a temperature of 150 to 350 0 C thermally.
  • suitable finely divided multimetal oxide masses starting from known starting compounds of the elemental constituents of the desired multimetal oxide composition in the respective stoichiometric ratio is started, and from these produces a very intimate, preferably finely divided dry mixture, which then undergoes thermal treatment is subjected.
  • the sources can either already be oxides, or those compounds which can be converted into oxides by heating in the presence of oxygen.
  • suitable starting compounds are, in particular, halides, nitrates, formates, oxalates, acetates, carbonates or hydroxides.
  • Suitable starting compounds of Mo are also its oxo compounds (lybdate) or derived from these acids.
  • Suitable starting compounds of Bi, Fe and Co are in particular their nitrates.
  • the intimate mixing of the starting compounds can in principle be carried out in dry or in the form of aqueous solutions or suspensions.
  • the intimate mixing takes place in the form of aqueous solutions or aqueous suspensions.
  • Particularly intimate dry mixtures are obtained in the described mixing process when starting exclusively from sources and starting compounds present in dissolved form.
  • the solvent used is preferably water.
  • the aqueous mass (solution or suspension) is dried and the resulting intimate dry mixture optionally directly thermally treated.
  • the drying process is carried out by spray drying (the outlet temperatures are generally 100 to 150 0 C) and immediately after the completion of the aqueous solution or suspension.
  • the resulting powder for immediate further processing often proves to be too finely divided, it is expediently kneaded with the addition of water.
  • a lower organic carboxylic acid eg acetic acid
  • Typical additional amounts are from 5 to 10 wt .-%, based on the powder mass.
  • Support materials suitable for shell-type catalysts obtainable according to the invention are e.g. porous or preferably non-porous aluminum oxides, silicon dioxide, zirconium oxide, silicon carbide or silicates such as magnesium or aluminum silicate (for example C 220 steatite from CeramTec).
  • the materials of the carrier bodies are chemically inert.
  • the carrier bodies may be regularly or irregularly shaped, with regularly shaped carrier bodies having a distinct surface roughness, e.g. B. balls, cylinders or hollow cylinder with chippings, are preferred. Their longest extent is usually 1 to 10 mm.
  • the support materials may be porous or non-porous.
  • the carrier material is preferably non-porous (total volume of the pores based on the volume of the carrier body preferably ⁇ 1% by volume).
  • An increased surface roughness of the carrier body usually requires an increased adhesive strength of the applied shell of the first and second layers.
  • the surface roughness R z of the carrier body is in the range of 30 to 100 ⁇ m, preferably 50 to 70 ⁇ m (determined according to DIN 4768 Part 1 with a "Hommel tester for DIN-ISO surface measurement quantities" from Hommelwerke).
  • Surface-roughened carrier bodies from CeramTec made of steatite C 220 are particularly preferred.
  • Particularly suitable according to the invention is the use of substantially nonporous, surface-rough, spherical supports made of steatite (eg steatite of the C 220 type from CeramTec) whose diameter is 1 to 8 mm, preferably 2 to 6 mm, particularly preferably 2 to 3 or 4 to 5 mm.
  • steatite eg steatite of the C 220 type from CeramTec
  • cylinders as support bodies whose length is 2 to 10 mm and whose outer diameter is 4 to 10 mm.
  • the wall thickness is usually 1 to 4 mm.
  • annular support body Preferably to be used annular support body have a length of 2 to 6 mm, an outer diameter of 4 to 8 mm and a wall thickness of 1 to 2 mm.
  • rings of geometry 7 mm x 3 mm x 4 mm outer diameter x length x inner diameter
  • the shell thickness D A of the applied on the support body first layer of molybdenum oxide or the precursor compound is usually at 5 to 1000 microns. Preferred are 10 to 500 microns, more preferably 20 to 250 microns and most preferably 30 to 150 microns.
  • the shell thickness D 8 of the second layer of a molybdenum-containing multimetal oxide material applied to the first layer is generally from 5 to 1000 ⁇ m. Preferred are 10 to 500 microns, more preferably 20 to 250 microns and most preferably 30 to 150 microns.
  • the grain size (fineness) of the Mo-containing finely divided multimetal oxide is adjusted in the same way as the grain size of the molybdenum oxide or the precursor compound to the desired shell thickness D B. All statements made with regard to the longitudinal expansion d L of the molybdenum oxide or of the precursor compound therefore apply correspondingly to the longitudinal expansion d L of the finely divided Mo-containing multimetal oxide.
  • the mass ratio of the second layer of multimetal oxide to the first layer of molybdenum oxide in the final calcined catalyst is generally from 100: 1 to 1: 1, preferably from 50: 1 to 5: 1.
  • the application of the finely divided masses (molybdenum oxide or precursor compound or molybdenum-containing multimetal oxide) to the surface of the carrier body can in accordance with the methods described in the prior art, for example as described in US-A 2006/0205978 and EP-A 0 714 700.
  • the finely divided masses are applied to the surface of the carrier body or to the surface of the first layer by means of a liquid binder.
  • a liquid binder z.
  • water an organic solvent or a solution of an organic substance (eg., An organic solvent) in water or in an organic solvent into consideration.
  • organic binders mono- or polyhydric organic alcohols such as ethylene glycol, 1, 4-butanediol, 1, 6-hexanediol or glycerol, mono- or polyvalent organic carboxylic acids such as propionic acid, oxalic acid, malonic acid, glutaric acid or maleic acid, amino alcohols such as ethanolamine or diethanolamine and mono- or polyhydric organic amides such formamide.
  • organic soluble organic binder promoters are, for.
  • monosaccharides and oligosaccharides such as glucose, fructose, sucrose and lactose suitable.
  • the liquid binder used is particularly advantageously a solution consisting of 20 to 98% by weight of water and 2 to 80% by weight of an organic compound.
  • the organic content of the aforementioned liquid binders is 2 to 50 and more preferably 5 to 20 wt .-%.
  • the boiling point or sublimation point of such organic binders or binder constituents is at the same time below the highest calcination temperature used in the preparation of the finely divided multimetal oxide containing the Mo moieties.
  • Ub SHORT- is this highest calcination temperature at ⁇ 600 0 C, often at ⁇ 500 0 C or at ⁇ 400 0 C, sometimes even at ⁇ 300 0 C.
  • Particularly preferred liquid binders are solutions which consist of 20 to 98% by weight of water and 2 to 80% by weight of glycerol.
  • the proportion of glycerol in these aqueous solutions is preferably 2 to 50% by weight and more preferably 5 to 20% by weight.
  • the application of the molybdenum oxide or the precursor compound and the Mo-containing finely divided multimetal oxide can be carried out in such a way that the finely divided ge substance disperses dispersed in the liquid binder and sprayed the resulting suspension to moving and optionally hot carrier body, as described in DE-A 1642921, DE-A 2106796 and DE-A 2626887.
  • the coated carrier body After application of the first layer of molybdenum oxide or the precursor compound, the coated carrier body can be dried and calcined. Subsequently, in the same manner, the second layer of Mo-containing multimetal oxide is applied to the first layer, dried and calcined. However, it is also possible to apply the second layer directly to the first layer in the manner described above without drying and calcining beforehand, and drying and calcining first the carrier body coated with first and second layers. Preferably, after application of the first layer, the coated carrier body is dried.
  • the carrier body is first moistened with the liquid binder, and subsequently the finely divided mass (molybdenum oxide or precursor compound) is applied to the surface of the carrier body moistened with the binder by rolling the moistened carrier body in the finely divided mass.
  • the method described above is preferably repeated several times, i. H. the base-coated carrier body is moistened again and then coated by contact with dry finely divided mass.
  • the coated carrier body After application of the first layer of molybdenum oxide or the precursor compound, the coated carrier body can be dried and calcined. Subsequently, the second layer of multimetal oxide is applied in the same manner, and dried the first and second layer coated carrier body and calcined.
  • the coated carrier body is calcined at a temperature of 150 to 600 0 C, preferably from 270 to 500 0 C.
  • the calcination time is generally 2 to 24 hours, preferably 5 to 20 hours.
  • the calcination is carried out in an oxygen-containing atmosphere, preferably air and / or lean air.
  • the calcination is carried out according to a temperature program in which a total of 2 to 10 h at temperatures between 150 and 350 0 C, preferably calcined 200 to 300 0 C and then calcined at temperatures between 350 and 550 0 C, preferably 400 to 500 0 C calcined.
  • a calcining temperature of about 300 0 C is sufficient, wherein after application of the second layer is preferably calcined at at least 400 0 C.
  • the molybdenum oxide, the molybdenum oxide-forming precursor compound and the catalytically active molybdenum-containing multimetal oxide composition may each contain a pore-forming agent. This may be contained in the finely divided masses or added to the liquid binder.
  • Suitable pore formers are, for example, malonic acid, melamine, nonylphenol ethoxylate, stearic acid, glucose, starch, fumaric acid and succinic acid. Preference is given to stearic acid, nonylphenol ethoxylate and melamine.
  • Pore formers are generally present in amounts of from 1 to 40% by weight, preferably from 1 to 20% by weight, in the masses applied to the carrier body, these details being based on the sum of all components of the respective layer (molybdenum oxide or precursor compound, Pore-forming agent, binder or multimetal oxide, pore-forming agent, binder).
  • the carrier bodies to be coated are filled into a preferably inclined (the angle of inclination is generally 30 to 90 °) rotating rotary container (eg turntable or coating pan).
  • the rotating rotary container guides the in particular spherical, cylindrical or hollow-cylindrical carrier bodies under two metering devices arranged at a certain distance one after the other.
  • the first of the two metering devices is expediently a nozzle, through which the carrier bodies rolling in the rotating turntable are sprayed with the liquid binder to be used and moistened in a controlled manner.
  • the second metering device is located outside of the atomizing cone of the sprayed liquid binder and serves to supply the finely divided mass, for example via a vibrating trough.
  • the controlled moistened carrier balls take up the supplied active mass powder, which compacts by the rolling movement on the outer surface of the cylindrical or spherical carrier body to form a coherent shell.
  • the support body coated in this way in the course of the subsequent revolution, in turn, passes through the spray nozzle, is moisturized in a controlled manner in order to receive a further layer of finely divided mass in the course of the further movement can, etc.
  • An intermediate drying is usually not required.
  • the removal of the liquid binder used in the invention may, partially or completely, by final heat, for. B. by the action of hot gases such as N 2 or air done.
  • a particular advantage of the above-described embodiment of the method according to the invention is that shell catalysts with shells consisting of two or more different masses can be produced in one operation.
  • the method according to the invention in this case brings about both a fully satisfactory adhesion of the successive layers to one another, as well as the base layer on the surface of the carrier body. This also applies in the case of annular carrier bodies.
  • the present invention also provides for the use of the shell catalysts according to the invention in processes for the catalytic gas-phase oxidation of organic compounds, for example from propene to acrolein, from acrolein to acrylic acid, from isobutene or tert-butanol to methacrolein or methacrylic acid, or in processes for oxidative Dehydrogenation of olefins to serve.
  • organic compounds for example from propene to acrolein, from acrolein to acrylic acid, from isobutene or tert-butanol to methacrolein or methacrylic acid, or in processes for oxidative Dehydrogenation of olefins to serve.
  • the use of the coated catalysts in processes for the oxidative dehydrogenation of olefins to dienes, especially 1-butene and / or 2-butene to butadiene is particularly preferred.
  • the solution B was pumped to solution A by means of a hose pump within 15 min. During the addition and then by means of an intensive mixer (Ultra-Turrax) was stirred. After completion of the addition, stirring was continued for a further 5 minutes.
  • an intensive mixer Ultra-Turrax
  • the suspension obtained was spray-dried in a spray tower from NIRO (spray head No. FO A1, rotational speed 25,000 rpm) over a period of 1.5 h.
  • the original temperature was kept at 60 0 C.
  • the gas inlet temperature of the spray tower was 300 0 C, the gas outlet temperature 110 0 C.
  • the obtained powder had a particle size (d90) of less than 40 microns.
  • the resulting powder was calcined batchwise (500 g) in a covered porcelain dish in a convection oven (500 Nl / h) at 460 ° C.
  • the finely powdered precursor composition A was introduced into the drum via a powder screw, with the point of powder addition being within the unrolling section but below the spray cone. The powder addition was metered so that a uniform distribution of the powder on the surface was formed. After completion of the coating, the resulting coated catalyst from precursor material A and the support body was dried in a drying oven at 120 ° C. for 2 hours.
  • the shell catalyst was then calcined at 455 ° C. in a convection oven from Heraeus, DE (type K, 750/2 S, internal volume 55 l).
  • Pore former, 2nd layer precursor material A with melamine as pore former
  • the coated catalyst S2 was prepared:
  • the shell catalyst S3 was prepared:
  • the coated catalyst S4 was prepared as follows: 49.5 g precursor A was applied to 425 g S4a according to the procedure at VS1. The consumption of binder was 31 ml, the application time was 36 min. The resulting double-shelled catalyst was S4.

Abstract

The invention relates to a shell catalyst comprising: (a) a support body, (b) a first layer containing a molybdenum oxide or a precursor compound forming molybdenum oxide, (c) a second layer containing a multi-metal oxide containing a molybdenum and at least one other metal. Preferably, the molybdenum oxide of the first layer is MoO3 and the multi-metal oxide of the second layer is a multi-metal oxide represented by general formula (Il): Mo12BiaCrbX1 cFedX2 eX3 fOy.

Description

Schalenkatalysatoren enthaltend ein Molybdän enthaltendes Multimetalloxid Shell catalysts containing a molybdenum-containing multimetal
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft Schalenkatalysatoren enthaltend ein katalytisch aktives, Molybdän enthaltendes Multimetalloxid.The present invention relates to coated catalysts comprising a catalytically active, molybdenum-containing multimetal.
Verfahren zur Herstellung von Schalenkatalysatoren der zuvor genannten Art sind be- kannt, beispielsweise aus WO 95/11081 , WO 2004/108267, WO 2004/108284, US-A 2006/0205978, EP-A 714700 und DE-A 102005010645. Die aktive Masse ist dabei ein Molybdän enthaltendes Multimetalloxid. Die Bezeichnung Multimetalloxid bringt dabei zum Ausdruck, dass die aktive Masse neben Molybdän und Sauerstoff noch wenigstens ein weiteres chemisches Element enthält.Processes for the production of coated catalysts of the aforementioned type are known, for example from WO 95/11081, WO 2004/108267, WO 2004/108284, US-A 2006/0205978, EP-A 714700 and DE-A 102005010645. The active Mass is a molybdenum-containing multimetal. The term multimetal oxide expresses the fact that the active mass in addition to molybdenum and oxygen still contains at least one other chemical element.
Katalysatoren der vorgenannten Art eignen sich beispielsweise für die Katalyse der heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation von Acrolein zu Acrylsäure.Catalysts of the aforementioned type are suitable, for example, for the catalysis of the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid.
Aus DE-A 10350822 und aus DE-A 102004025445 ist bekannt, dass die heterogen katalysierten Gasphasenpartialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure an ein und demselben Katalysatorfestbett im Wesentlichen kontinuierlich über längere Zeiträume betrieben werden kann. Allerdings verschlechtert sich die Aktivität des Katalysatorfestbetts im Laufe des Betriebs.It is known from DE-A 10350822 and DE-A 102004025445 that the heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of acrolein to acrylic acid can be operated essentially continuously over a longer period of time on one and the same fixed catalyst bed. However, the activity of the fixed catalyst bed deteriorates during operation.
Um das Katalysatorfestbett, dessen Austausch vergleichsweise aufwendig und kostspielig ist, trotzdem möglichst lange betreiben zu können, wird im Stand der Technik auf unterschiedlichste Art und Weise versucht, dem Alterungsprozess des Katalysatorfestbetts entgegenzuwirken.In order to be able to operate the fixed catalyst bed, the replacement of which is comparatively complicated and costly, as long as possible, attempts are made in the prior art to counteract the aging process of the fixed catalyst bed in various ways.
Die EP-A 990636 und die EP-A 1106598 schlagen vor, die Minderung der Aktivität des Katalysatorfestbetts dadurch weitgehend zu kompensieren, dass im Verlauf der Betriebszeit unter ansonsten weitgehend gleichbleibenden Betriebsbedingungen die Temperatur das Katalysatorfestbetts nach und nach erhöht wird, um den Acroleinumsatz bei einmaligem Durchgang des Reaktionsgasgemischs durch das Katalysatorfestbett im wesentlichen beizubehalten. Nachteilig an dieser Verfahrensweise ist, dass mit zunehmender Erhöhung der Temperatur des Katalysatorfestbetts sich der Alterungsprozess zunehmend beschleunigt. Schließlich muss das Katalysatorbett vollständig ausgetauscht werden.EP-A 990636 and EP-A 1106598 suggest that the reduction in the activity of the fixed catalyst bed is largely compensated for by the fact that the temperature of the fixed catalyst bed is gradually increased in the course of the operating time under otherwise largely constant operating conditions in order to reduce the acrolein conversion once Passage of the reaction gas mixture through the fixed catalyst bed substantially maintain. A disadvantage of this procedure is that as the temperature of the fixed catalyst bed increases, the aging process accelerates progressively. Finally, the catalyst bed must be completely replaced.
Die DE-A 102004025445 schlägt zum Langzeitbetrieb der heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation von Acrolein zu Acrylsäure vor, der Deaktivierung des Ka- talysatorfestbetts dadurch entgegenzuwirken, dass der Arbeitsdruck in der Gasphase mit zunehmender Betriebsdauer des Katalysatorfestbetts zunehmend erhöht wird. Nachteilig an dieser Verfahrensweise ist, dass mit zunehmendem Arbeitsdruck bei der heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation erhöhte Kompressionsleistun- gen erforderlich sind.DE-A 102004025445 proposes the long-term operation of the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid, the deactivation of the catalyst. Counteract catalyst fixed bed by the fact that the working pressure in the gas phase is increasingly increased with increasing service life of the fixed catalyst bed. A disadvantage of this procedure is that with increasing working pressure in the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation increased compression powers are required gene.
Die EP-A 614872 empfiehlt, die Standzeit des Katalysatorfestbetts dadurch zu verlängern, dass man nach mehrjähriger Betriebsdauer des Katalysatorfestbetts das Verfahren der Partialoxidation unterbricht, und bei erhöhter Temperatur durch das Katalysa- torfestbett ein Regeneriergasgemisch aus Sauerstoff, Wasserdampf und Inertgas führt und anschließend die Partialoxidation fortsetzt.EP-A 614872 recommends prolonging the service life of the fixed catalyst bed by interrupting the partial oxidation process after several years of operation of the fixed catalyst bed and passing a regeneration gas mixture of oxygen, water vapor and inert gas through the catalyst catalyst bed at elevated temperature, followed by partial oxidation continues.
Den vorstehend beschriebenen Verfahren des Standes der Technik zur Verlängerung der Standzeit des Katalysatorfestbetts ist gemeinsam, dass sie nicht präventiv der De- aktivierung des Katalysatorfestbetts entgegenwirken, sondern versuchen, den Folgen der bereits eingetretenen Deaktivierung entgegenzuwirken.The above-described prior art methods for extending the service life of the fixed catalyst bed have in common that they do not preventively counteract the deactivation of the fixed catalyst bed, but rather try to counteract the consequences of deactivation which has already taken place.
EP-A 0 630 879 beschreibt ein Verfahren zur katalytischen Oxidation von Propen, Isobuten oder tert.-Butanol an einem Multimetalloxid-Katalysator enthaltend Molybdän, Wismut und Eisen, wobei in Gegenwart eines Molybdänoxids, das im Wesentlichen katalytisch inaktiv ist, gearbeitet wird. Durch die Gegenwart des Molybdänoxids wird die Deaktivierung des Multimetalloxid-Katalysators inhibiert. Das Molybdänoxid kann in Form separater Molybdänoxid-Partikel, gegebenenfalls auf einem Träger, im Gemisch mit Partikeln des Multimetalloxid-Katalysators vorliegen. Erwähnt wird auch die Mög- lichkeit, ein Gemisch aus pulverförmigem Molybdänoxid und pulverförmigem Multime- talloxidkatalysator herzustellen und das Gemisch zu Katalysatorformkörpern zu extru- dieren oder auf einen Träger aufzubringen.EP-A 0 630 879 describes a process for the catalytic oxidation of propene, isobutene or tert-butanol over a multimetal oxide catalyst comprising molybdenum, bismuth and iron, in the presence of a molybdenum oxide which is essentially catalytically inactive. The presence of the molybdenum oxide inhibits the deactivation of the multimetal oxide catalyst. The molybdenum oxide can be present in the form of separate molybdenum oxide particles, optionally on a support, in admixture with particles of the multimetal oxide catalyst. It is also possible to prepare a mixture of pulverulent molybdenum oxide and pulverulent multimetal oxide catalyst and to extrude the mixture into shaped catalyst bodies or to apply it to a support.
In der nicht-vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 010 422 ist beschrieben, einer Deaktivierung von Schalenkatalysatoren für die heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation von Acrolein zu Acrylsäure, deren Aktivmasse ein auf einen Trägerkörper aufgebrachtes Mo und V enthaltendes feinteiliges Multiele- mentoxid ist, dadurch entgegenzuwirken, dass man der katalytisch aktiven Masse aus dem Mo und V enthaltenden Multimetalloxid ein Oxid des Molybdäns oder eine Verbin- düngen des Molybdäns, aus der sich ein Oxid des Molybdäns bildet, beimischt. Der Schalenkatalysator ist mit einem Gemisch aus Molybdänoxid oder der Vorläuferverbindung und dem Multimetalloxid beschichtet. Aufgabe der Erfindung ist es, Katalysatoren auf Basis von Molybdän enthaltenden MuI- timetalloxiden bereitzustellen, welche ein verbessertes Deaktivierungsverhalten aufweisen.German patent application DE 10 2007 010 422 describes a deactivation of shell catalysts for the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid, the active composition of which is a finely divided multi-element oxide containing Mo and V applied to a support body. that the catalytically active material from the Mo and V-containing multimetal oxide, an oxide of molybdenum or a compound fertilize the molybdenum, from which forms an oxide of molybdenum admixed. The shell catalyst is coated with a mixture of molybdenum oxide or the precursor compound and the multimetal oxide. The object of the invention is to provide catalysts based on molybdenum-containing multi-metal oxides which have improved deactivation behavior.
Gelöst wird die Aufgabe durch einen Schalenkatalysator, umfassendThe problem is solved by a shell catalyst, comprising
(a) einen Trägerköper,(a) a carrier,
(b) eine erste Schicht enthaltend Molybdänoxid oder eine Vorläuferverbindung, die Molybdänoxid bildet, (c) eine zweite Schicht enthaltend ein Molybdän und mindestens ein weiteres Metall enthaltendes katalytisch aktives Multimetalloxid.(b) a first layer containing molybdenum oxide or a precursor compound forming molybdenum oxide, (c) a second layer containing a molybdenum and at least one further metal-containing catalytically active multimetal oxide.
Gelöst wird die Aufgabe weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schalenkatalysatoren, bei dem man auf einen Trägerkörper mittels eines Bindemittels eine erste Schicht aus einem Molybdänoxid oder aus einer Vorläuferverbindung, die Molybdänoxid bildet, aufbringt, den mit der ersten Schicht beschichteten Trägerkörper gegebenenfalls trocknet und calciniert, und auf die erste Schicht mittels eines Bindemittels eine zweite Schicht aus einem Molybdän enthaltenden Multimetalloxid aufbringt, und den mit der ersten und zweiten Schicht beschichteten Trägerkörper trocknet und calciniert.The object is further achieved by a process for the preparation of the coated catalysts according to the invention, in which applying a first layer of a molybdenum oxide or a precursor compound which forms molybdenum oxide on a carrier body by means of a binder, optionally drying the coated with the first layer carrier body and calcined, and applied to the first layer by means of a binder, a second layer of a molybdenum-containing multimetal, and drying and calcining the coated with the first and second layer carrier body.
Gelöst wird die Aufgabe weiterhin durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Schalenkatalysatoren in Verfahren zur katälytischen Gasphasenoxidation von organischen Verbindungen.The object is further achieved by the use of the coated catalysts according to the invention in processes for the catalytical gas-phase oxidation of organic compounds.
Die erste Schicht kann ein Molybdänoxid oder eine Vorläuferverbindung, die Molybdänoxid bildet, aufweisen. Bei der Vorläuferverbindung handelt es sich um eine Verbindung des Molybdäns, aus der sich unter der Einwirkung von erhöhter Temperatur und in Gegenwart von molekularem Sauerstoff ein Oxid des Molybdäns bildet. Die Einwirkung der erhöhten Temperatur und des molekularen Sauerstoffs kann im An- schluss an das Aufbringen der Vorläuferverbindung auf die Oberfläche des Trägerkörpers erfolgen. Hierzu kann eine thermische Behandlung z. B. unter einer Sauerstoffoder Luftatmosphäre erfolgen.The first layer may comprise a molybdenum oxide or a precursor compound which forms molybdenum oxide. The precursor compound is a compound of molybdenum from which an oxide of molybdenum forms under the action of elevated temperature and in the presence of molecular oxygen. The action of the elevated temperature and of the molecular oxygen can take place following the application of the precursor compound to the surface of the carrier body. For this purpose, a thermal treatment z. B. under an oxygen or air atmosphere.
Als Beispiele für geeignete Vorläuferverbindungen, die von einem Oxid des Molybdäns verschieden sind, seien Ammoniummolybdat [(NH4J2MoO4] sowie Ammoniumpolymo- lybdate wie Ammoniumheptamolybdattetrahydrat [(NH4J6Mo7O24 • 4 H2O] genannt. Ein weiteres Beispiel ist Molybdänoxidhydrat (MoO3 • xH2O). Aber auch Molybdänhydroxide kommen als solche Vorläuferverbindungen in Betracht. Die Umwandlung der Vorläuferverbindung in ein Oxid des Molybdäns durch Einwirkung von Wärme und Sauerstoff kann auch erst während des Einsatzes des Katalysators in der katalytischen Gasphasenoxidation erfolgen.Examples of suitable precursor compounds other than an oxide of molybdenum include ammonium molybdate [(NH 4 J 2 MoO 4 ] and ammonium polymolybdate such as ammonium heptamolybdate tetrahydrate [(NH 4 J 6 Mo 7 O 24 • 4 H 2 O]. Another example is molybdenum oxide hydrate (MoO 3 · xH 2 O), but molybdenum hydroxides are also suitable precursor compounds of this type. The conversion of the precursor compound into an oxide of molybdenum by the action of heat and oxygen can also be carried out only during the use of the catalyst in the catalytic gas phase oxidation.
Bevorzugt enthält die erste Schicht jedoch bereits ein Oxid des Molybdäns. Darunter wird eine Substanz verstanden, die zu ≥ 98 Gew.-%, vorzugsweise zu ≥ 99 Gew.-% und besonders bevorzugt zu ≥ 99,9 Gew.-% und mehr nur aus Mo und O besteht. Besonders bevorzugtes Molybdänoxid ist Molybdäntrioxid (MoO3).However, the first layer preferably already contains an oxide of molybdenum. This is understood as meaning a substance which consists of ≥98% by weight, preferably ≥99% by weight and more preferably ≥99.9% by weight and more, only of Mo and O. Particularly preferred molybdenum oxide is molybdenum trioxide (MoO 3 ).
Weitere geeignete Molybdänoxide sind beispielsweise Mo18O52, Mo8O23 und Mo4O11 (vgl. z. B. Surface Sc;ence 292 (1993) 261-6, oder J. Solid State Chem. 124 (1996) 104).Additional suitable molybdenum oxides are, for example Mo 18 O 52, Mo 8 O 23 and Mo 4 O 11 (see, e.g., Surface Sc;.. Ence 292 (1993) 261-6, or J. Solid State Chem 124 (1996) 104th ).
Im Allgemeinen beträgt die spezifische Oberfläche 0M eines geeigneten Molybdänoxids ≤ 1O m2/g, bevorzugt ≤ 5 m2/g und besonders bevorzugt ≤ 2 m2/g. In der Regel wird die spezifische Oberfläche 0M jedoch ≥ 0,01 m2/g, häufig ≥ 0,05 m2/g und vielfach ≥ 0,1 m2/g betragen. Unter der spezifischen Oberfläche wird dabei die BET-Oberfläche verstanden (bestimmt durch Gasadsorption (N2) nach Brunauer-Emmet-Teller (BET)). Die vorgenannten Aussagen bezüglich OM treffen insbesondere dann zu, wenn das feinteilige Molybdänoxid MoO3 ist. Die Vorteilhaftigkeit eines geringen Wertes für OM liegt darin begründet, dass ein Molybdänoxid mit einem niedrigen Wert für OM sich im Rahmen einer oxidativen Alkandehydrierung weitgehend inert verhält.In general, the specific surface area 0 M of a suitable molybdenum oxide is ≦ 10 2 m 2 / g, preferably ≦ 5 m 2 / g and particularly preferably ≦ 2 m 2 / g. In general, however, the specific surface area 0 M will be ≥ 0.01 m 2 / g, frequently ≥ 0.05 m 2 / g and in many cases 0.1 m 2 / g. The specific surface area is understood to mean the BET surface area (determined by gas adsorption (N 2 ) according to Brunauer-Emmet-Teller (BET)). The above statements regarding O M apply in particular when the finely divided molybdenum oxide is MoO 3 . The advantageousness of a low value for O M is due to the fact that a molybdenum oxide with a low value for O M is largely inert in the context of an oxidative alkane dehydrogenation.
Partikeldurchmesserverteilungen sowie aus diesen entnommene Partikeldurchmesser dx (z. B. d10, oder d50, oder d90) beziehen sich auf Bestimmungen nach ISO 13320 mit dem Laserbeugungsspektrometer Malvern Mastersizer S (Malvern Instruments, Worcestshire WR 14 1AT, United Kingdom). Die als Messergebnis angegebenen Partikeldurchmesser dx sind dabei so definiert, dass X% des Gesamtpartikelvolumens aus Partikeln mit diesem oder einem kleineren Durchmesser bestehen.Particle diameter distributions and particle diameters d x taken from them (eg d 10 , or d 50 , or d 90 ) refer to determinations according to ISO 13320 with the Malvern Mastersizer S laser diffraction spectrometer (Malvern Instruments, Worcestshire WR 14 1AT, United Kingdom). The particle diameter d x indicated as the measurement result is defined such that X% of the total particle volume consists of particles with this or a smaller diameter.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Katalysatoren werden im Allgemeinen Vorläuferverbindungen oder Molybdänoxide, insbesondere MoO3 verwendet, für die 0,1 μm ≤ d50 ≤ 800 μm, vorzugsweise 0,5 μm ≤ d50 ≤ 600 μm, besonders bevorzugt 0,75 μm ≤ d50 ≤400 μm und ganz besonders bevorzugt 1 μm ≤ d50 ≤ 200 μm beträgt. Grundsätzlich wird dabei die Körnung der Vorläuferverbindung oder des Molybdänoxids (z. B. MoO3) an die angestrebte Dicke DA der ersten Schicht auf der Oberfläche des Trägerkörpers angepasst. In der Regel wird d50 ≤ DA, vorzugsweise ≤0,75 • DA, besonders bevorzugt ≤ 0,5 • DA und ganz besonders bevorzugt ≤ 0,3 • DA betragen. Normalerwei- se wird d50 jedoch ≥ 0,001 • DA, bzw. > 0,01 • DA, häufig ≥ 0,05 • DA und vielfach > 0,1 • DA betragen.For the preparation of the catalysts according to the invention, precursor compounds or molybdenum oxides, in particular MoO 3, are generally used for which 0.1 μm ≦ d 50 ≦ 800 μm, preferably 0.5 μm ≦ d 50 ≦ 600 μm, particularly preferably 0.75 μm ≦ d 50 ≤400 μm, and most preferably 1 μm ≤ d 50 ≤ 200 μm. In principle, the grain size of the precursor compound or the molybdenum oxide (eg MoO 3 ) is adapted to the desired thickness D A of the first layer on the surface of the carrier body. In general, d is 50 ≤ D A, preferably ≤0,75 • D A, particularly preferably ≤ 0.5 • D A and very particularly preferably ≤ 0.3 • D A. Normalerwei- However, d 50 will be ≥ 0.001 • D A , or> 0.01 • D A , often ≥ 0.05 • D A and often> 0.1 • D A.
Grundsätzlich kann ein geeignetes Molybdänoxid (z.B. MoO3) aus einer anderen Mo enthaltenden Vorläuferverbindung erzeugt werden. Zu diesem Zweck kann z. B. von Ammoniumheptamolybdattetrahydrat [(NH4)BMo7O24 • 4 H2O] ausgegangen werden. Durch z. B. 3-stündiges thermisches Behandeln bei 350 0C im ebenfalls eine Temperatur von 350 0C aufweisenden Luftstrom wird dieses in MoO3 umgewandelt. Die Körnung des MoO3 kann durch entsprechendes Mahlen und Sieben in beliebiger Weise bedarfsgerecht eingestellt werden. In entsprechender Weise kann auch die spezifische Oberfläche des MoO3 nach Wunsch eingestellt werden. Mit zunehmender Dauer der thermischen Behandlung und/oder Erhöhung der Temperatur der thermischen Behandlung (nach erfolgter MoO3-Bildung unter Inertgas oder unter molekularen Sauerstoff enthaltender Gasatmosphäre, z. B. Luft) nimmt die spezifische Oberfläche ab.In principle, a suitable molybdenum oxide (eg MoO 3 ) can be produced from a precursor compound containing another Mo. For this purpose, z. B. of ammonium heptamolybdate tetrahydrate [(NH 4 ) B Mo 7 O 24 • 4 H 2 O] are assumed. By z. B. 3 hours of thermal treatment at 350 0 C in likewise a temperature of 350 0 C having air flow this is converted into MoO 3 . The grain size of the MoO 3 can be adjusted as required by appropriate grinding and sieving. Similarly, the specific surface area of the MoO 3 can be adjusted as desired. With increasing duration of the thermal treatment and / or increase in the temperature of the thermal treatment (after MoO 3 has been formed under inert gas or under a molecular oxygen-containing gas atmosphere, eg air), the specific surface area decreases.
Nach erfolgter Bildung des MoO3 bei 350 0C ist in der Regel ein A- bis 8-stündiges thermisches Behandeln bei 550 bis 650 0C im eine entsprechende Temperatur aufweisenden Luftstrom ausreichend, um die spezifische Oberfläche OM des MoO3 auf einen Wert von ≤ 2 m2/g zu reduzieren.After the formation of MoO 3 at 350 0 C is usually a A to 8 hours of thermal treatment at 550 to 650 0 C in a corresponding temperature having air flow sufficient to the specific surface O M of MoO 3 to a value of ≤ 2 m 2 / g.
Es können aber auch handelsübliche Molybdänoxide verwendet werden. Beispielsweise eignet sich für das erfindungsgemäße Verfahren MoO3 der Climax Molybdenum Marketing Corporation (Phoenix, USA), das einen Mo-Gehalt von 66,60 Gew.-% und eine spezifische Oberfläche OM von 3,7 m2/g aufweist (Handelsname: „pure MoIy Oxide Crystalline POC").However, it is also possible to use commercial molybdenum oxides. For example, for the process according to the invention MoO 3 is suitable for the Climax Molybdenum Marketing Corporation (Phoenix, USA), which has a Mo content of 66.60% by weight and a specific surface O M of 3.7 m 2 / g (trade name : "Pure Mooney Oxide Crystalline POC").
In der Regel weist das vorgenannte MoO3 zusätzlich die nachfolgende Fremdbestandteilsspezifikation auf: Na ≤ 8 Gew.-ppm, K < 29 Gew.-ppm, Fe ≤ 4 Gew.-ppm, Pb ≤ 1 Gew.-ppm, AI ≤ 4 Gew.-ppm, Cr ≤ 2 Gew.-ppm, Ca ≤ 2 Gew.-ppm, Cu ≤ 2 Gew.-ppm, Mg ≤ 5 Gew.-ppm, Ni ≤ 2 Gew.-ppm, Si ≤ 5 Gew.-ppm, Sn ≤ 1 Gew.-ppm, und Ti ≤ 2 Gew.-ppm.In general, the aforementioned MoO 3 additionally has the following foreign constituent specification: Na ≦ 8 ppm by weight, K <29 ppm by weight, Fe ≦ 4 ppm by weight, Pb ≦ 1 ppm by weight, Al ≦ 4% by weight ppm, Cr ≤ 2 ppm by weight, Ca ≤ 2 ppm by weight, Cu ≤ 2 ppm by weight, Mg ≤ 5 ppm by weight, Ni ≤ 2 ppm by weight, Si ≤ 5% by weight. ppm, Sn ≦ 1 ppm by weight, and Ti ≦ 2 ppm by weight.
Es kann aber auch MoO3 der Climax Molybdenum Marketing Corporation vom Handelstyp „POS" erfindungsgemäß eingesetzt werden. Alternativ kann als handelsübli- ches MoO3 auch MoO3 der Fa. H. C. Starck, D-38615 Goslar für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden (Handelsname: „Molybdenum Trioxide I"). Dieses besitzt eine spezifische Oberfläche OM von 1 m2/g. Der Mo-Gehalt dieses MoO3 liegt bei 66,6 Gew.-%. Dieses weist die nachfolgende Fremdkomponentenspezifikation auf:NH4 ≤ 0,01 Gew.-%, AI < 10 Gew.-ppm, Ca < 5 Gew.-ppm, Co ≤ 10 Gew.-ppm, Cr < 5 Gew.-ppm, Cu ≤ 5 Gew.-ppm, Fe ≤ 10 Gew.-ppm, K ≤ 80 Gew.-ppm, Mg ≤ 5 Gew.-ppm Mn < 10 Gew.-ppm, Na < 20 Gew.-ppm, Ni ≤ 5 Gew.-ppm, P < 10 Gew.-ppm, Pb < 10 Gew.-ppm, Si < 10 Gew.-ppm, Sn < 10 Gew.-ppm, Ti ≤ 5 Gew.-ppm, V < 10 Gew.- ppm, Zn ≤ 10 Gew.-ppm, und Zr ≤ 10 Gew.-ppm.However, MoO 3 from Climax Molybdenum Marketing Corporation of the "POS" type of trade can also be used according to the invention Alternatively, MoO 3 from the company HC Starck, D-38615 Goslar can be used for the process according to the invention as commercial MoO 3 (trade name: "Molybdenum Trioxide I"). This has a specific surface O M of 1 m 2 / g. The Mo content of this MoO 3 is 66.6 wt .-%. This has the following foreign component specification: NH 4 ≦ 0.01% by weight, Al <10 ppm by weight, Ca <5 ppm by weight, Co ≦ 10 ppm by weight, Cr <5 Ppm by weight, Cu ≦ 5 ppm by weight, Fe ≦ 10 ppm by weight, K ≦ 80 ppm by weight, Mg ≦ 5 ppm by weight Mn <10 ppm by weight, Na <20% by weight. ppm, Ni ≦ 5 wt ppm, P <10 wt ppm, Pb <10 wt ppm, Si <10 wt ppm, Sn <10 wt ppm, Ti ≤ 5 wt ppm, V <10 wt ppm, Zn ≤ 10 wt ppm, and Zr ≤ 10 wt ppm.
Es kann aber auch "Molybdenum Trioxide" der „Il"-Typen der Fa. H. C. Starck verwendet werden. Im Übrigen kann auch MoO3 der folgenden Hersteller eingesetzt werden:However, it is also possible to use "Molybdenum Trioxide" of the "II" types from HC Starck, Incidentally, MoO 3 from the following manufacturers can also be used:
- Fa. Metal-Tech.-Ltd. (Israel), Reinheit > 98 Gew.-%, OM = 1 ,1 m2/g; - GuIf Chemical (Texas, USA), 65,76 Gew.-% Mo, OM = 1 ,2 m2/g;- Metal-Tech.-Ltd. (Israel), purity> 98% by weight, O M = 1.1 m 2 / g; Guill Chemical (Texas, USA), 65.76 wt.% Mo, O M = 1.2 m 2 / g;
- Nanjing Chemical Industries (China), 66,6 Gew.-% Mo, OM = 0,8 m2/g;Nanjing Chemical Industries (China), 66.6 wt% Mo, O M = 0.8 m 2 / g;
- Kankal Exports (Indien), Reinheit > 99 Gew.-%, OM = 1 ,7 m2/g;Kankal Exports (India), purity> 99% by weight, O M = 1.7 m 2 / g;
- Taiyo Koko Co., Ltd. (Japan), Reinheit ≥ 99,7 Gew.-%, OM = 1 ,6 m2/g;- Taiyo Koko Co., Ltd. (Japan), purity ≥ 99.7 wt%, O M = 1.6 m 2 / g;
- Anhui Chizhou Huangshanling Lead and Zinc Mine (China), Reinheit ≥ 99,7 Gew.-%, 66,5 Gew.-% Mo, OM = 0,3 m2/g;- Anhui Chizhou Huangshanling Lead and Zinc Mine (China), purity ≥ 99.7 wt .-%, 66.5 wt .-% Mo, O M = 0.3 m 2 / g;
- CCI MoIy B. V. (Niederlande), Reinheit > 99,5 Gew.-%, > 66 Gew.-% Mo, OM = 2,5 m2/g.- CCI MoIy BV (Netherlands), purity> 99.5 wt .-%,> 66 wt .-% Mo, O M = 2.5 m 2 / g.
Das katalytisch aktive, Molybdän enthaltende Multimetalloxid kann beispielsweise ein Mo und V enthaltendes Multimetalloxid der allgemeinen Formel (I) sein,The catalytically active, molybdenum-containing multimetal oxide may be, for example, a Mo and V-containing multimetal oxide of the general formula (I),
12VaX1 bX2 cX3dX4eX5fX6gOn (I),12 V a X 1 b X 2 c X 3 dX 4 eX 5 fX 6 g ON (I),
in der die Variablen folgende Bedeutung haben: X1 = W, Nb, Ta, Cr und/oder Ce,in which the variables have the following meaning: X 1 = W, Nb, Ta, Cr and / or Ce,
X2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn und/oder Zn,X 2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn and / or Zn,
X3 = Sb und/oder Bi,X 3 = Sb and / or Bi,
X4 = einer oder mehrere Alkalimetalle (Li, Na, K, Rb, Cs) und/oder H,X 4 = one or more alkali metals (Li, Na, K, Rb, Cs) and / or H,
X5 = eines oder mehrere Erdalkalimetalle (Mg, Ca, Sr, Ba), X6 = Si, AI, Ti und/oder Zr, a = 1 bis 6, b = 0,2 bis 4, c = 0 bis 18, vorzugsweise 0,5 bis 18, d = 0 bis 40, e = 0 bis 2, f = 0 bis 4, g = 0 bis 40 und n = eine Zahl, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in I bestimmt wird. Derartige Molybdän und Vanadium enthaltende Multimetalloxide sind als Katalysatoren für die selektive Gasphasenoxidation von Propen zu Acrolein bekannt.X 5 = one or more alkaline earth metals (Mg, Ca, Sr, Ba), X 6 = Si, Al, Ti and / or Zr, a = 1 to 6, b = 0.2 to 4, c = 0 to 18, preferably 0.5 to 18, d = 0 to 40, e = 0 to 2, f = 0 to 4, g = 0 to 40 and n = a number determined by the valency and frequency of the elements other than oxygen in I. becomes. Such molybdenum and vanadium-containing multimetal oxides are known as catalysts for the selective gas phase oxidation of propene to acrolein.
Das katalytisch aktive, Molybdän enthaltende Multimetalloxid ist vorzugsweise ein MuI- timetalloxid der allgemeinen Formel IlThe catalytically active molybdenum-containing multimetal oxide is preferably a multimetal oxide of the general formula II
Mo12BiaCrbX1 cFedX2 eX3 fOy (II),Mo 12 Bi a Cr b X 1 c Fe d X 2 e X 3 f O y (II)
mitWith
X1= Co und/oder Ni,X 1 = Co and / or Ni,
X2= Si und/oder AI,X 2 = Si and / or Al,
X3= Li, Na, K, Cs und/oder Rb, 0,2 ≤ a ≤ 1 ,X 3 = Li, Na, K, Cs and / or Rb, 0.2 ≤ a ≤ 1,
0 ≤ b ≤ 20 ≤ b ≤ 2
2 < c < 10,2 <c <10,
0,5 < d < 10,0.5 <d <10,
0 < e < 10, 0 < f < 0,5 und y= eine Zahl, die unter der Voraussetzung der Ladungsneutralität durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in Il bestimmt wird.0 <e <10, 0 <f <0.5 and y = a number determined on the assumption of charge neutrality by the valency and frequency of the elements other than oxygen in Il.
Bevorzugt sind solche Schalenkatalysatoren, deren katalytisch aktive Oxidmasse als X1 nur Co aufweist. Bevorzugtes X2 ist Si und X3 ist vorzugsweise K, Na und/oder Cs, besonders bevorzugt ist X3 = K.Preference is given to those shell catalysts whose catalytically active oxide material has only Co as X 1 . Preferred X 2 is Si and X 3 is preferably K, Na and / or Cs, more preferably X 3 = K.
Der stöchiometrische Koeffizient a beträgt vorzugsweise 0,4 ≤ a ≤ 1 , besonders bevorzugt 0,4 ≤ a < 0,95. Der stöchiometrische Koeffizient b liegt bevorzugt im Bereich 0,1 ≤ b ≤ 2, und besonders bevorzugt im Bereich 0,1 ≤ b ≤ 1. Der stöchiometrische Koeffizient c liegt bevorzugt im Bereich 4 ≤ c ≤ 8, und besonders bevorzugt im Bereich 6 ≤ c ≤ 8. Der Wert für die Variable d liegt mit Vorteil im Bereich 1 ≤ d ≤ 5 und mit besonderem Vorteil im Bereich 2 ≤ d ≤ 4. Der stöchiometrische Koeffizient f ist zweckmäßigerweise > 0. Bevorzugt ist 0,01 ≤ f ≤ 0,5 und besonders bevorzugt gilt 0,05 ≤ f ≤ 0,2.The stoichiometric coefficient a is preferably 0.4 ≦ a ≦ 1, more preferably 0.4 ≦ a <0.95. The stoichiometric coefficient b is preferably in the range 0.1 ≦ b ≦ 2, and particularly preferably in the range 0.1 ≦ b ≦ 1. The stoichiometric coefficient c is preferably in the range 4 ≦ c ≦ 8, and particularly preferably in the range 6 ≦ The value for the variable d is advantageously in the range 1 ≤ d ≤ 5 and with particular advantage in the range 2 ≤ d ≤ 4. The stoichiometric coefficient f is expediently> 0. Preferably, 0.01 ≤ f ≤ 0 , 5 and more preferably 0.05 ≤ f ≤ 0.2.
Der Wert für den stöchiometrischen Koeffizienten des Sauerstoff y ergibt sich aus der Wertigkeit und Häufigkeit der Kationen unter der Voraussetzung der Ladungsneutralität. Günstig sind erfindungsgemäße Schalenkatalysatoren mit katalytisch aktiven Oxid- massen, deren molares Verhältnis von Co/Ni wenigstens 2:1 , bevorzugt wenigstens 3:1 und besonders bevorzugt wenigstens 4:1 beträgt. Am besten liegt nur Co vor.The value for the stoichiometric coefficient of the oxygen y results from the valence and frequency of the cations under the assumption of charge neutrality. Coated catalysts according to the invention with catalytically active oxide whose molar ratio of Co / Ni is at least 2: 1, preferably at least 3: 1 and more preferably at least 4: 1. The best is only Co.
Derartige Molybdän enthaltenden Multimetalloxide eignen sich nicht nur für die selekti- ve Gasphasenoxidation von Propen zu Acrolein, sondern auch für die partielle Gas- phasenoxidation von anderen Alkenen, Alkanen, Alkanonen oder Alkanolen zu alpha, beta-ungesättigten Aldehyden und/oder Carbonsäuren. Beispielhaft genannt seien die Herstellung von Methacrolein und Methacrylsäure aus iso-Buten, iso-Butan, tert.- Butanol oder tert.-Butylmethylether.Such molybdenum-containing multimetal oxides are not only suitable for the selective gas phase oxidation of propene to acrolein, but also for the partial gas phase oxidation of other alkenes, alkanes, alkanones or alkanols to alpha, beta-unsaturated aldehydes and / or carboxylic acids. Examples include the preparation of methacrolein and methacrylic acid from isobutene, isobutane, tert-butanol or tert-butyl methyl ether.
Bevorzugte Gasphasenoxidationen, für die die erfindungsgemäßen Schalenkatalysatoren verwendet werden, sind oxidative Dehydrierungen von Alkenen zu 1 ,3-Dienen, insbesondere von 1 -Buten und/oder 2-Buten zu 1 ,3-Butadien.Preferred gas phase oxidations for which the coated catalysts according to the invention are used are oxidative dehydrogenations of alkenes to 1,3-dienes, in particular of 1-butene and / or 2-butene to 1,3-butadiene.
Erfindungsgemäß zu verwendende feinteilige Mo enthaltende Multimetalloxide sind grundsätzlich dadurch erhältlich, dass man von Ausgangsverbindungen der elementaren Konstituenten der katalytisch aktiven Oxidmasse ein inniges Trockengemisch erzeugt und das innige Trockengemisch bei einer Temperatur von 150 bis 350 0C thermisch behandelt.According to the invention to be used in finely divided Mo multimetal oxides containing are obtainable in principle that one of the starting compounds of the elemental constituents of the catalytically active oxide material produces an intimate dry mixture and treating the intimate dry blend at a temperature of 150 to 350 0 C thermally.
Zur Herstellung von solchen und anderen geeigneten feinteiligen Multimetalloxidmas- sen geht man von bekannten Ausgangsverbindungen der von Sauerstoff verschiedenen elementaren Konstituenten der gewünschten Multimetalloxidmasse im jeweiligen stöchiometrischen Verhältnis aus, und erzeugt aus diesen ein möglichst inniges, vor- zugsweise feinteiliges Trockengemisch, welches dann der thermischen Behandlung unterworfen wird. Dabei kann es sich bei den Quellen entweder bereits um Oxide handeln, oder um solche Verbindungen, die durch Erhitzen in Anwesenheit von Sauerstoff in Oxide überführbar sind. Neben den Oxiden kommen daher als Ausgangsverbindungen vor allem Halogenide, Nitrate, Formiate, Oxalate, Acetate, Carbonate oder Hydroxide in Betracht.To prepare such and other suitable finely divided multimetal oxide masses, starting from known starting compounds of the elemental constituents of the desired multimetal oxide composition in the respective stoichiometric ratio is started, and from these produces a very intimate, preferably finely divided dry mixture, which then undergoes thermal treatment is subjected. In this case, the sources can either already be oxides, or those compounds which can be converted into oxides by heating in the presence of oxygen. In addition to the oxides, therefore, suitable starting compounds are, in particular, halides, nitrates, formates, oxalates, acetates, carbonates or hydroxides.
Geeignete Ausgangsverbindungen des Mo sind auch dessen Oxoverbindungen (Mo- lybdate) oder die von diesen abgeleiteten Säuren.Suitable starting compounds of Mo are also its oxo compounds (lybdate) or derived from these acids.
Geeignete Ausgangsverbindungen des Bi, Fe und Co sind insbesondere deren Nitrate.Suitable starting compounds of Bi, Fe and Co are in particular their nitrates.
Das innige Vermischen der Ausgangsverbindungen kann prinzipiell in trockener oder in Form wässriger Lösungen oder Suspensionen erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das innige Vermischen in Form wässriger Lösungen oder wässri- ger Suspensionen. Besonders innige Trockengemische werden beim beschriebenen Mischverfahren dann erhalten, wenn ausschließlich von in gelöster Form vorliegenden Quellen und Ausgangsverbindungen ausgegangen wird. Als Lösungsmittel wird bevor- zugt Wasser eingesetzt. Anschließend wird die wässrige Masse (Lösung oder Suspension) getrocknet und das so erhaltene innige Trockengemisch gegebenenfalls unmittelbar thermisch behandelt. Vorzugsweise erfolgt der Trocknungsprozess durch Sprühtrocknung (die Austrittstemperaturen betragen in der Regel 100 bis 1500C) und unmittelbar im Anschluss an die Fertigstellung der wässrigen Lösung oder Suspension.The intimate mixing of the starting compounds can in principle be carried out in dry or in the form of aqueous solutions or suspensions. Preferably, the intimate mixing takes place in the form of aqueous solutions or aqueous suspensions. Particularly intimate dry mixtures are obtained in the described mixing process when starting exclusively from sources and starting compounds present in dissolved form. The solvent used is preferably water. Subsequently, the aqueous mass (solution or suspension) is dried and the resulting intimate dry mixture optionally directly thermally treated. Preferably, the drying process is carried out by spray drying (the outlet temperatures are generally 100 to 150 0 C) and immediately after the completion of the aqueous solution or suspension.
Erweist sich das dabei anfallende Pulver für eine unmittelbare Weiterverarbeitung häufig als zu feinteilig, wird es unter Zusatz von Wasser zweckmäßigerweise geknetet. Vielfach erweist sich beim Kneten ein Zusatz einer niederen organischen Carbonsäure (z. B. Essigsäure) als vorteilhaft. Typische Zusatzmengen liegen bei 5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf eingesetzte Pulvermasse. Die anfallende Knetmasse wird anschließend zweckmäßiger Weise zu Stränglingen geformt, diese werden wie bereits beschrieben thermisch behandelt und danach zu einem feinteiligen Pulver vermählen.If the resulting powder for immediate further processing often proves to be too finely divided, it is expediently kneaded with the addition of water. In many cases, the addition of a lower organic carboxylic acid (eg acetic acid) proves advantageous during kneading. Typical additional amounts are from 5 to 10 wt .-%, based on the powder mass. The resulting plasticine is then suitably shaped into strands, these are thermally treated as already described and then ground to a finely divided powder.
Für erfindungsgemäß erhältliche Schalenkatalysatoren geeignete Trägermaterialien sind z.B. poröse oder bevorzugt unporöse Aluminiumoxide, Siliciumdioxid, Zirkondi- oxid, Siliciumcarbid oder Silikate wie Magnesium- oder Aluminiumsilicat (z.B. Steatit des Typs C 220 der Fa. CeramTec). Die Materialien der Trägerkörper sind chemisch inert.Support materials suitable for shell-type catalysts obtainable according to the invention are e.g. porous or preferably non-porous aluminum oxides, silicon dioxide, zirconium oxide, silicon carbide or silicates such as magnesium or aluminum silicate (for example C 220 steatite from CeramTec). The materials of the carrier bodies are chemically inert.
Die Trägerkörper können regelmäßig oder unregelmäßig geformt sein, wobei regelmäßig geformte Trägerkörper mit deutlich ausgebildeter Oberflächenrauhigkeit, z. B. Kugeln, Zylinder oder Hohlzylinder mit Splittauflage, bevorzugt werden. Ihre Längstausdehnung beträgt in der Regel 1 bis 10 mm.The carrier bodies may be regularly or irregularly shaped, with regularly shaped carrier bodies having a distinct surface roughness, e.g. B. balls, cylinders or hollow cylinder with chippings, are preferred. Their longest extent is usually 1 to 10 mm.
Die Trägermaterialien können porös oder nicht porös sein. Vorzugsweise ist das Trägermaterial nicht porös (Gesamtvolumen der Poren auf das Volumen des Trägerkörpers bezogen vorzugsweise ≤ 1 Vol.-%). Eine erhöhte Oberflächenrauhigkeit des Trägerkörpers bedingt in der Regel eine erhöhte Haftfestigkeit der aufgebrachten Schale aus erster und zweiter Schicht.The support materials may be porous or non-porous. The carrier material is preferably non-porous (total volume of the pores based on the volume of the carrier body preferably ≦ 1% by volume). An increased surface roughness of the carrier body usually requires an increased adhesive strength of the applied shell of the first and second layers.
Vorzugsweise liegt die Oberflächenrauhigkeit Rz des Trägerkörpers im Bereich von 30 bis 100 μm, vorzugsweise 50 bis 70 μm (bestimmt gemäß DIN 4768 Blatt 1 mit einem „Hommel Tester für DIN-ISO-Oberflächenmessgrößen" der Fa. Hommelwerke). Be- sonders bevorzugt sind oberflächenrauhe Trägerkörper der Fa. CeramTec aus Steatit C 220.Preferably, the surface roughness R z of the carrier body is in the range of 30 to 100 μm, preferably 50 to 70 μm (determined according to DIN 4768 Part 1 with a "Hommel tester for DIN-ISO surface measurement quantities" from Hommelwerke). Surface-roughened carrier bodies from CeramTec made of steatite C 220 are particularly preferred.
Erfindungsgemäß besonders geeignet ist die Verwendung von im wesentlichen nicht porösen, oberflächenrauhen, kugelförmigen Trägern aus Steatit (z. B. Steatit des Typs C 220 der Fa. CeramTec), deren Durchmesser 1 bis 8 mm, bevorzugt 2 bis 6 mm, besonders bevorzugt 2 bis 3 oder 4 bis 5 mm beträgt. Geeignet ist aber auch die Verwendung von Zylindern als Trägerkörper, deren Länge 2 bis 10 mm und deren Außendurchmesser 4 bis 10 mm beträgt. Im Fall von Ringen als Trägerkörper liegt die Wand- dicke darüber hinaus üblicherweise bei 1 bis 4 mm. Bevorzugt zu verwendende ringförmige Trägerkörper besitzen eine Länge von 2 bis 6 mm, einen Außendurchmesser von 4 bis 8 mm und eine Wanddicke von 1 bis 2 mm. Geeignet sind vor allem auch Ringe der Geometrie 7 mm x 3 mm x 4 mm (Außendurchmesser x Länge x Innendurchmesser) als Trägerkörper.Particularly suitable according to the invention is the use of substantially nonporous, surface-rough, spherical supports made of steatite (eg steatite of the C 220 type from CeramTec) whose diameter is 1 to 8 mm, preferably 2 to 6 mm, particularly preferably 2 to 3 or 4 to 5 mm. However, it is also suitable to use cylinders as support bodies whose length is 2 to 10 mm and whose outer diameter is 4 to 10 mm. In addition, in the case of rings as a carrier body, the wall thickness is usually 1 to 4 mm. Preferably to be used annular support body have a length of 2 to 6 mm, an outer diameter of 4 to 8 mm and a wall thickness of 1 to 2 mm. Particularly suitable are rings of geometry 7 mm x 3 mm x 4 mm (outer diameter x length x inner diameter) as a carrier body.
Die Schalendicke DA der auf den Trägerkörper aufgebrachten ersten Schicht aus Molybdänoxid bzw. der Vorläuferverbindung liegt in der Regel bei 5 bis 1000 μm. Bevorzugt sind 10 bis 500 μm, besonders bevorzugt 20 bis 250 μm und ganz besonders bevorzugt 30 bis 150 μm.The shell thickness D A of the applied on the support body first layer of molybdenum oxide or the precursor compound is usually at 5 to 1000 microns. Preferred are 10 to 500 microns, more preferably 20 to 250 microns and most preferably 30 to 150 microns.
Die Schalendicke D8 der auf die erste Schicht aufgebrachten zweiten Schicht aus einer Molybdän enthaltenden Multimetalloxidmasse liegt in der Regel bei 5 bis 1000 μm. Bevorzugt sind 10 bis 500 μm, besonders bevorzugt 20 bis 250 μm und ganz besonders bevorzugt 30 bis 150 μm.The shell thickness D 8 of the second layer of a molybdenum-containing multimetal oxide material applied to the first layer is generally from 5 to 1000 μm. Preferred are 10 to 500 microns, more preferably 20 to 250 microns and most preferably 30 to 150 microns.
Die Körnung (Feinheit) des Mo enthaltenden feinteiligen Multimetalloxids wird in gleicher Weise wie die Körnung des Molybdänoxids bzw. der Vorläuferverbindung an die angestrebte Schalendicke DB angepasst. Alle bezüglich der Längstausdehnung dL des Molybdänoxids bzw. der Vorläuferverbindung gemachten Aussagen gelten daher in entsprechender Weise für die Längstausdehnung dL des feinteiligen Mo enthaltenden Multimetalloxids.The grain size (fineness) of the Mo-containing finely divided multimetal oxide is adjusted in the same way as the grain size of the molybdenum oxide or the precursor compound to the desired shell thickness D B. All statements made with regard to the longitudinal expansion d L of the molybdenum oxide or of the precursor compound therefore apply correspondingly to the longitudinal expansion d L of the finely divided Mo-containing multimetal oxide.
Das Massenverhältnis der zweiten Schicht aus Multimetalloxid zu der ersten Schicht aus Molybdänoxid in dem fertigen, calcinierten Katalysator beträgt im Allgemeinen von 100 : 1 bis 1 : 1 , vorzugsweise von 50 : 1 bis 5 : 1.The mass ratio of the second layer of multimetal oxide to the first layer of molybdenum oxide in the final calcined catalyst is generally from 100: 1 to 1: 1, preferably from 50: 1 to 5: 1.
Das Aufbringen der feinteiligen Massen (Molybdänoxid oder Vorläuferverbindung bzw. Molybdän enthaltendes Multimetalloxid) auf die Oberfläche des Trägerkörpers kann entsprechend den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren erfolgen, beispielsweise wie in US-A 2006/0205978 sowie EP-A 0 714 700 beschrieben.The application of the finely divided masses (molybdenum oxide or precursor compound or molybdenum-containing multimetal oxide) to the surface of the carrier body can in accordance with the methods described in the prior art, for example as described in US-A 2006/0205978 and EP-A 0 714 700.
Im Allgemeinen werden die feinteiligen Massen auf die Oberfläche des Trägerkörpers bzw. auf die Oberfläche der ersten Schicht mit Hilfe eines flüssigen Bindemittels aufgebracht. Als flüssiges Bindemittel kommt z. B. Wasser, ein organisches Lösungsmittel oder eine Lösung einer organischen Substanz (z. B. eines organischen Lösungsmittels) in Wasser oder in einem organischen Lösungsmittel in Betracht.In general, the finely divided masses are applied to the surface of the carrier body or to the surface of the first layer by means of a liquid binder. As a liquid binder z. As water, an organic solvent or a solution of an organic substance (eg., An organic solvent) in water or in an organic solvent into consideration.
Beispielhaft genannt seien als organische Bindemittel ein- oder mehrwertige organische Alkohole wie z. B. Ethylenglykol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol oder Glycerin, ein- oder mehrwertige organische Carbonsäuren wie Propionsäure, Oxalsäure, Malonsäu- re, Glutarsäure oder Maleinsäure, Aminoalkohole wie Ethanolamin oder Diethanolamin sowie ein- oder mehrwertige organische Amide wie Formamid. Als in Wasser, in einer organischen Flüssigkeit oder in einem Gemisch aus Wasser und einer organischen Flüssigkeit lösliche organische Bindemittelpromotoren sind z. B. Monosaccharide und Oligosaccharide wie Glucose, Fructose, Saccharose und Lactose geeignet.Examples which may be mentioned as organic binders mono- or polyhydric organic alcohols such. As ethylene glycol, 1, 4-butanediol, 1, 6-hexanediol or glycerol, mono- or polyvalent organic carboxylic acids such as propionic acid, oxalic acid, malonic acid, glutaric acid or maleic acid, amino alcohols such as ethanolamine or diethanolamine and mono- or polyhydric organic amides such formamide. As in water, in an organic liquid or in a mixture of water and an organic liquid soluble organic binder promoters are, for. As monosaccharides and oligosaccharides such as glucose, fructose, sucrose and lactose suitable.
Besonders vorteilhaft wird als flüssiges Bindemittel eine Lösung bestehend aus 20 bis 98 Gew.-% Wasser und 2 bis 80 Gew.-% einer organischen Verbindung verwendet. Vorzugsweise beträgt der organische Anteil an den vorgenannten flüssigen Bindemitteln 2 bis 50 und besonders bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%.The liquid binder used is particularly advantageously a solution consisting of 20 to 98% by weight of water and 2 to 80% by weight of an organic compound. Preferably, the organic content of the aforementioned liquid binders is 2 to 50 and more preferably 5 to 20 wt .-%.
Bevorzugt sind generell solche organischen Bindemittel bzw. Bindemittelanteile, deren Siedpunkt oder Sublimationstemperatur bei Normaldruck (1 atm) ≥ 100 0C, vorzugsweise ≥ 150 0C beträgt. Ganz besonders bevorzugt liegt der Siedepunkt oder Sublimationspunkt solcher organischen Bindemittel bzw. Bindemittelanteile bei Normaldruck gleichzeitig unterhalb der im Rahmen der Herstellung des die Elemente Mo enthaltenden feinteiligen Multimetalloxids angewandten höchsten Calcinierungstemperatur. Ub- licherweise liegt diese höchste Calcinierungstemperatur bei ≤ 600 0C, häufig bei ≤ 500 0C oder bei < 400 0C, manchmal sogar bei < 300 0C.Preferably, generally are those organic binders or binder components whose boiling point or sublimation temperature at atmospheric pressure (1 atm) ≥ 100 0 C, preferably ≥ 150 0 C. At very low atmospheric pressure, the boiling point or sublimation point of such organic binders or binder constituents is at the same time below the highest calcination temperature used in the preparation of the finely divided multimetal oxide containing the Mo moieties. Ub SHORT- is this highest calcination temperature at ≤ 600 0 C, often at ≤ 500 0 C or at <400 0 C, sometimes even at <300 0 C.
Besonders bevorzugte flüssige Bindemittel sind Lösungen, die aus 20 bis 98 Gew.-% Wasser und 2 bis 80 Gew.-% Glycerin bestehen. Vorzugsweise beträgt der Glycerinan- teil in diesen wässrigen Lösungen 2 bis 50 Gew.-% und besonders bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%.Particularly preferred liquid binders are solutions which consist of 20 to 98% by weight of water and 2 to 80% by weight of glycerol. The proportion of glycerol in these aqueous solutions is preferably 2 to 50% by weight and more preferably 5 to 20% by weight.
Das Aufbringen des Molybdänoxids oder der Vorläuferverbindung und des Mo enthaltenden feinteiligen Multimetalloxids kann in der Weise erfolgen, dass man die feinteili- ge Substanz in dem flüssigen Bindemittel dispers verteilt und die dabei resultierende Suspension auf bewegte und gegebenenfalls heiße Trägerkörper aufsprüht, wie beschrieben in DE-A 1642921 , DE-A 2106796 und die DE-A 2626887.The application of the molybdenum oxide or the precursor compound and the Mo-containing finely divided multimetal oxide can be carried out in such a way that the finely divided ge substance disperses dispersed in the liquid binder and sprayed the resulting suspension to moving and optionally hot carrier body, as described in DE-A 1642921, DE-A 2106796 and DE-A 2626887.
Nach Beendigung des Aufsprühens kann, wie in DE-A 2909670 beschrieben, durch Überleiten von heißer Luft der Feuchtigkeitsgehalt der resultierenden Schalenkatalysatoren verringert werden.After completion of spraying, as described in DE-A 2909670, by passing hot air, the moisture content of the resulting coated catalysts can be reduced.
Nach Aufbringen der ersten Schicht aus Molybdänoxid oder der Vorläuferverbindung kann der beschichtete Trägerkörper getrocknet und calciniert werden. Anschließend wird in der gleichen Weise die zweite Schicht aus Mo enthaltendem Multimetalloxid auf die erste Schicht aufgebracht, getrocknet und calciniert. Es kann aber auch in der vorstehend beschriebenen Weise die zweite Schicht direkt auf die erste Schicht aufge- bracht werden, ohne dass zuvor getrocknet und calciniert wurde, und erst der mit erster und zweiter Schicht beschichtete Trägerkörper getrocknet und calciniert werden. Bevorzugt wird, nach Aufbringen der ersten Schicht, der beschichtete Trägerkörper getrocknet.After application of the first layer of molybdenum oxide or the precursor compound, the coated carrier body can be dried and calcined. Subsequently, in the same manner, the second layer of Mo-containing multimetal oxide is applied to the first layer, dried and calcined. However, it is also possible to apply the second layer directly to the first layer in the manner described above without drying and calcining beforehand, and drying and calcining first the carrier body coated with first and second layers. Preferably, after application of the first layer, the coated carrier body is dried.
Bevorzugt wird man aber die Trägerkörper zunächst mit dem flüssigen Bindemittel befeuchten und nachfolgend die feinteilige Masse (Molybdänoxid oder Vorläuferverbindung) dadurch auf die Oberfläche des mit Bindemittel angefeuchteten Trägerkörpers aufbringen, dass man die befeuchteten Trägerkörper in der feinteiligen Masse wälzt. Zur Erzielung der gewünschten Schichtdicke wird das vorstehend beschriebene Ver- fahren vorzugsweise mehrmals wiederholt, d. h. der grundbeschichtete Trägerkörper wird wiederum befeuchtet und dann durch Kontakt mit trockener feinteiliger Masse beschichtet.Preferably, however, the carrier body is first moistened with the liquid binder, and subsequently the finely divided mass (molybdenum oxide or precursor compound) is applied to the surface of the carrier body moistened with the binder by rolling the moistened carrier body in the finely divided mass. To achieve the desired layer thickness, the method described above is preferably repeated several times, i. H. the base-coated carrier body is moistened again and then coated by contact with dry finely divided mass.
Nach Aufbringen der ersten Schicht aus Molybdänoxid oder der Vorläuferverbindung kann der beschichtete Trägerkörper getrocknet und calciniert werden. Anschließend wird in der gleichen Weise die zweite Schicht aus Multimetalloxid aufgebracht, und der mit erster und zweiter Schicht beschichtete Trägerkörper getrocknet und calciniert.After application of the first layer of molybdenum oxide or the precursor compound, the coated carrier body can be dried and calcined. Subsequently, the second layer of multimetal oxide is applied in the same manner, and dried the first and second layer coated carrier body and calcined.
Im Allgemeinen wird der beschichtete Trägerkörper bei einer Temperatur von 150 bis 600 0C, vorzugsweise von 270 bis 500 0C calciniert. Die Calcinierungsdauer beträgt im Allgemeinen 2 bis 24 h, vorzugsweise 5 bis 20 h. Die Calcinierung wird in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre, vorzugsweise Luft und/oder Magerluft, durchgeführt. In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Calcinierung gemäß einem Temperaturprogramm, bei dem insgesamt 2 bis 10 h bei Temperaturen zwischen 150 und 350 0C, vorzugsweise 200 bis 300 0C calciniert und anschließend bei Temperaturen zwischen 350 und 550 0C, vorzugsweise 400 bis 500 0C calciniert wird. Für eine Calcinierung der ersten Schicht vor Aufbringen der zweiten Schicht ist eine Calcinierungstemperatur von ca. 300 0C ausreichend, wobei nach Aufbringen der zweiten Schicht vorzugsweise bei mindestens 400 0C calciniert wird.In general, the coated carrier body is calcined at a temperature of 150 to 600 0 C, preferably from 270 to 500 0 C. The calcination time is generally 2 to 24 hours, preferably 5 to 20 hours. The calcination is carried out in an oxygen-containing atmosphere, preferably air and / or lean air. In one embodiment of the invention, the calcination is carried out according to a temperature program in which a total of 2 to 10 h at temperatures between 150 and 350 0 C, preferably calcined 200 to 300 0 C and then calcined at temperatures between 350 and 550 0 C, preferably 400 to 500 0 C calcined. For a calcination of the first layer before applying the second layer, a calcining temperature of about 300 0 C is sufficient, wherein after application of the second layer is preferably calcined at at least 400 0 C.
Das Molybdänoxid, die Molybdänoxid bildende Vorläuferverbindung und die katalytisch aktive, Molybdän enthaltende Multimetalloxidmasse können jeweils einen Porenbildner enthalten. Dieser kann in den feinteiligen Massen enthalten sein oder dem flüssigen Bindemittel zugegeben werden. Geeignete Porenbildner sind beispielsweise Malonsäu- re, Melamin, Nonylphenolethoxylat, Stearinsäure, Glucose, Stärke, Fumarsäure und Bernsteinsäure. Bevorzugt sind Stearinsäure, Nonylphenolethoxylat und Melamin. Porenbildner sind im Allgemeinen in Mengen von 1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-%, in den auf den Trägerkörper aufgebrachten Massen enthalten, wobei sich diese Angaben auf die Summe aller Komponenten der jeweiligen Schicht (Molybdänoxid oder Vorläuferverbindung, Porenbildner, Bindemittel bzw. Multimetalloxid, Porenbildner, Bindemittel) beziehen.The molybdenum oxide, the molybdenum oxide-forming precursor compound and the catalytically active molybdenum-containing multimetal oxide composition may each contain a pore-forming agent. This may be contained in the finely divided masses or added to the liquid binder. Suitable pore formers are, for example, malonic acid, melamine, nonylphenol ethoxylate, stearic acid, glucose, starch, fumaric acid and succinic acid. Preference is given to stearic acid, nonylphenol ethoxylate and melamine. Pore formers are generally present in amounts of from 1 to 40% by weight, preferably from 1 to 20% by weight, in the masses applied to the carrier body, these details being based on the sum of all components of the respective layer (molybdenum oxide or precursor compound, Pore-forming agent, binder or multimetal oxide, pore-forming agent, binder).
Für eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im technischen Maßstab empfiehlt sich die Anwendung des in der DE-A 2909671 offenbarten Verfahrens, jedoch vorzugsweise unter Verwendung der in der EP-A 714700 empfohlenen Bindemittel. D. h., die zu beschichtenden Trägerkörper werden in einen vorzugsweise geneigten (der Neigungswinkel beträgt in der Regel 30 bis 90°) rotierenden Drehbehälter (z. B. Drehteller oder Dragierkessel) gefüllt. Der rotierende Drehbehälter führt die insbeson- dere kugelförmigen, zylindrischen oder hohlzylindrischen Trägerkörper unter zwei in bestimmtem Abstand aufeinander folgend angeordneten Dosiervorrichtungen hindurch. Die erste der beiden Dosiervorrichtungen ist zweckmäßiger Weise eine Düse, durch die die im rotierenden Drehteller rollenden Trägerkörper mit dem zu verwendenden flüssigen Bindemittel besprüht und kontrolliert befeuchtet werden. Die zweite Dosier- Vorrichtung befindet sich außerhalb des Zerstäubungskegels des eingesprühten flüssigen Bindemittels und dient dazu, die feinteilige Masse zuzuführen, beispielsweise über eine Schüttelrinne. Die kontrolliert befeuchteten Trägerkugeln nehmen das zugeführte Aktivmassenpulver auf, das sich durch die rollende Bewegung auf der äußeren Oberfläche der zylinder- oder kugelförmigen Trägerkörper zu einer zusammenhängenden Schale verdichtet.For carrying out the process according to the invention on an industrial scale, it is advisable to use the process disclosed in DE-A 2909671, but preferably using the binders recommended in EP-A 714700. In other words, the carrier bodies to be coated are filled into a preferably inclined (the angle of inclination is generally 30 to 90 °) rotating rotary container (eg turntable or coating pan). The rotating rotary container guides the in particular spherical, cylindrical or hollow-cylindrical carrier bodies under two metering devices arranged at a certain distance one after the other. The first of the two metering devices is expediently a nozzle, through which the carrier bodies rolling in the rotating turntable are sprayed with the liquid binder to be used and moistened in a controlled manner. The second metering device is located outside of the atomizing cone of the sprayed liquid binder and serves to supply the finely divided mass, for example via a vibrating trough. The controlled moistened carrier balls take up the supplied active mass powder, which compacts by the rolling movement on the outer surface of the cylindrical or spherical carrier body to form a coherent shell.
Bei Bedarf durchläuft der so grundbeschichtete Trägerkörper im Verlauf der darauf folgenden Umdrehung wiederum die Sprühdüse, wird dabei kontrolliert befeuchtet, um im Verlauf der Weiterbewegung eine weitere Schicht feinteiliger Masse aufnehmen zu können usw.. Eine Zwischentrocknung ist in der Regel nicht erforderlich. Die Entfernung des erfindungsgemäß verwendeten flüssigen Bindemittels kann, teilweise oder vollständig, durch abschließende Wärmezufuhr, z. B. durch Einwirkung von heißen Gasen wie N2 oder Luft, erfolgen.If necessary, the support body coated in this way in the course of the subsequent revolution, in turn, passes through the spray nozzle, is moisturized in a controlled manner in order to receive a further layer of finely divided mass in the course of the further movement can, etc. An intermediate drying is usually not required. The removal of the liquid binder used in the invention may, partially or completely, by final heat, for. B. by the action of hot gases such as N 2 or air done.
Ein besonderer Vorzug der vorstehend beschriebenen Ausführungsform des erfindun- gemäßen Verfahrens besteht darin, dass in einem Arbeitsgang Schalenkatalysatoren mit schichtförmig aus zwei oder mehr unterschiedlichen Massen bestehenden Schalen hergestellt werden können. Bemerkenswerterweise bewirkt das erfindungsgemäße Verfahren dabei sowohl eine voll befriedigende Haftung der aufeinander folgenden Schichten aneinander, als auch der Grundschicht auf der Oberfläche des Trägerkörpers. Dies gilt auch im Fall von ringförmigen Trägerkörpern.A particular advantage of the above-described embodiment of the method according to the invention is that shell catalysts with shells consisting of two or more different masses can be produced in one operation. Remarkably, the method according to the invention in this case brings about both a fully satisfactory adhesion of the successive layers to one another, as well as the base layer on the surface of the carrier body. This also applies in the case of annular carrier bodies.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungsge- mäßen Schalenkatalysatoren in Verfahren zur katalytischen Gasphasenoxidation von organischen Verbindungen, beispielsweise von Propen zu Acrolein, von Acrolein zu Acrylsäure, von Isobuten oder tert.-Butanol zu Methacrolein oder Methacrylsäure, oder in Verfahren zur oxidativen Dehydrierung von Olefinen zu Dienen. Von den oben beschriebenen Verwendungen ist die Verwendung der Schalenkatalysatoren in Verfahren zur oxidativen Dehydrierung von Olefinen zu Dienen, insbesondere von 1 -Buten und/oder 2-Buten zu Butadien, besonders bevorzugt.The present invention also provides for the use of the shell catalysts according to the invention in processes for the catalytic gas-phase oxidation of organic compounds, for example from propene to acrolein, from acrolein to acrylic acid, from isobutene or tert-butanol to methacrolein or methacrylic acid, or in processes for oxidative Dehydrogenation of olefins to serve. Of the uses described above, the use of the coated catalysts in processes for the oxidative dehydrogenation of olefins to dienes, especially 1-butene and / or 2-butene to butadiene, is particularly preferred.
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert.The invention is further illustrated by the following examples.
BeispieleExamples
Beispiel 1 Herstellung einer Vorläufermasse A der StöchiometrieExample 1 Preparation of precursor mass A of stoichiometry
Mθi2Cθ7Fe3Ko,o8Bio,6Cro,5Mθi2Cθ7Fe3Ko, o 8 Bio, 6Cro, 5
Lösung A:Solution A:
In einem 10 I-Edelstahltopf wurden 3200 g Wasser vorgelegt. Unter Rühren mittels eines Ankerrührers wurden 4,9 g einer KOH Lösung (32 Gew. % KOH) zum vorgelegten Wasser zugegeben. Die Lösung wurde auf 600C erwärmt. Nun wurden 1066 g ei- ner Ammoniumheptamolybdatlösung ((NH4)6Mo7θ24*4 H2O, 54 Gew. % Mo) portionsweise über einen Zeitraum von 10 Minuten zugegeben. Die erhaltene Suspension wurde noch 10 Minuten nachgerührt. Lösung B:In a 10 l stainless steel pot 3200 g of water were submitted. With stirring by means of an anchor stirrer, 4.9 g of a KOH solution (32 wt.% KOH) was added to the initially charged water. The solution was heated to 60 0 C. Now, 1066 g of an ammonium heptamolybdate solution ((NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 * 4H 2 O, 54% by weight Mo) were added in portions over a period of 10 minutes. The suspension obtained was stirred for a further 10 minutes. Solution B:
In einem 5 I-Edelstahltopf wurden 1663 g einer Kobalt(ll)-nitratlösung (12,4 Gew.-% Co) vorgelegt und unter Rühren (Ankerrührer) auf 600C erhitzt. Nun wurden 616 g ei- ner Fe(lll)-nitratlösung (13,6 Gew.-% Fe) über einen Zeitraum von 10 Minuten portionsweise unter Aufrechterhaltung der Temperatur zugegeben. Die entstandene Lösung wurde 10 min nachgerührt. Nun wurden 575 g einer Bismutnitratlösung (10,9 Gew.-% Bi) unter Aufrechterhaltung der Temperatur zugegeben. Nach weiteren 10 Minuten Nachrühren wurden 102 g Chrom(lll)-nitrat portionsweise fest zugegeben und die entstandene dunkelrote Lösung 10 min weitergerührt.In a 5 liter stainless steel pot 1663 g of a cobalt were (II) nitrate solution introduced (12.4 wt .-% Co) and with stirring (anchor stirrer) was heated to 60 0 C. Now, 616 g of a Fe (III) nitrate solution (13.6% by weight of Fe) was added portionwise while maintaining the temperature over a period of 10 minutes. The resulting solution was stirred for 10 min. Now, 575 g of a bismuth nitrate solution (10.9 wt% Bi) was added while maintaining the temperature. After stirring for a further 10 minutes, 102 g of chromium (III) nitrate were added in portions and the resulting dark red solution was stirred for a further 10 minutes.
Fällung:Precipitation:
Unter Beibehaltung der 600C wurde innerhalb von 15 min die Lösung B zur Lösung A mittels Schlauchpumpe zugepumpt. Während der Zugabe und danach wurde mittels eines Intensivmischers (Ultra-Turrax) gerührt. Nach vollendeter Zugabe wurde noch 5 min weitergerührt.While maintaining the 60 0 C, the solution B was pumped to solution A by means of a hose pump within 15 min. During the addition and then by means of an intensive mixer (Ultra-Turrax) was stirred. After completion of the addition, stirring was continued for a further 5 minutes.
Sprühtrocknung:Spray drying:
Die erhaltene Suspension wurde in einem Sprühturm der Fa. NIRO (Sprühkopf-Nr. FO A1 , Drehzahl 25000 U/min) über einen Zeitraum von 1 ,5 h sprühgetrocknet. Dabei wurde die Vorlagetemperatur bei 600C gehalten. Die Gaseingangstemperatur des Sprühturmes betrug 3000C, die Gasausgangstemperatur 1100C. Das erhaltene Pulver hatte eine Partikelgröße (d90) kleiner 40 μm.The suspension obtained was spray-dried in a spray tower from NIRO (spray head No. FO A1, rotational speed 25,000 rpm) over a period of 1.5 h. The original temperature was kept at 60 0 C. The gas inlet temperature of the spray tower was 300 0 C, the gas outlet temperature 110 0 C. The obtained powder had a particle size (d90) of less than 40 microns.
Calcinierung:calcination:
Das erhaltene Pulver wurde chargenweise (500 g) in einer abgedeckten Porzellanschale in einem Umluftofen (500 Nl/h) bei 460 0C calciniert.The resulting powder was calcined batchwise (500 g) in a covered porcelain dish in a convection oven (500 Nl / h) at 460 ° C.
Nach beendeter Calcinierung und Abkühlen wurden 296 g hellbraunes Pulver (Vorläufermasse A) erhalten.After completion of calcination and cooling, 296 g of light brown powder (precursor A) were obtained.
VergleichsbeispielComparative example
Herstellung eines Vergleichs-Schalenkatalysators VS1 49,5 g der Vorläufermasse A wurden auf 424 g Trägerkörper (Steatitkugeln mit 2-3 mm Durchmesser mit Splittauflage) aufgebracht. Dazu wurde der Träger in einer Dragiertrommel (2 I Innenvolumen, Neigungswinkel der Trommelmittelachse gegen die Horizontale = 30°) vorgelegt. Die Trommel wurde in Rotation versetzt (25 U7min). Über eine mit Druckluft betriebenen Zerstäuberdüse wurden über ca. 30 min hinweg ca. 32 ml flüssiges Bindemittel (Mischung Glycerin:Wasser 10:1) auf den Träger gesprüht (Sprühluft 500 NUh). Die Düse war dabei derart installiert, dass der Sprühkegel die in der Trommel beförderten Trägerkörper in der oberen Hälfte der Abrollstrecke benetzte. Die feinpulvrige Vorläufermasse A wurde über eine Pulverschnecke in die Trommel eingetragen, wobei der Punkt der Pulverzugabe innerhalb der Abrollstrecke, aber unterhalb des Sprühkegels lag. Die Pulverzugabe wurde dabei so dosiert, dass eine gleichmäßige Verteilung des Pulvers auf der Oberfläche entstand. Nach Abschluss der Beschichtung wurde der entstandene Schalenkatalysator aus Vorläufermasse A und dem Trägerkörper in einem Trockenschrank bei 1200C für 2 Stunden getrocknet.Preparation of a Comparative Shell Catalyst VS1 49.5 g of the precursor material A were applied to 424 g of carrier body (steatite balls with 2-3 mm diameter with chippings). For this purpose, the carrier was placed in a coating drum (2 l internal volume, angle of inclination of the center axis of the drum against the horizontal = 30 °). The drum was rotated (25 rpm). About 32 ml of liquid binder (mixture glycerol: water 10: 1) were sprayed onto the support over a spray nozzle operated with compressed air for about 30 minutes (spray air 500 NUh). The nozzle was installed in such a way that the spray cone wetted the carried in the drum carrier body in the upper half of the rolling distance. The finely powdered precursor composition A was introduced into the drum via a powder screw, with the point of powder addition being within the unrolling section but below the spray cone. The powder addition was metered so that a uniform distribution of the powder on the surface was formed. After completion of the coating, the resulting coated catalyst from precursor material A and the support body was dried in a drying oven at 120 ° C. for 2 hours.
Danach wurde der Schalenkatalysator in einem Umluftofen der Firma Heraeus, DE (Typ K, 750/2 S, Innenvolumen 55 I) bei 455°C calciniert.The shell catalyst was then calcined at 455 ° C. in a convection oven from Heraeus, DE (type K, 750/2 S, internal volume 55 l).
Beispiel 2 Herstellung eines erfindungsgemäßen doppelschaligen Scha- lenkatalysators (1. Schicht: MoO3 mit Nonylphenolethoxylat alsExample 2 Preparation of a Double-shell Schalk Catalyst According to the Invention (1st Layer: MoO 3 with Nonylphenol Ethoxylate as
Porenbildner, 2. Schicht: Vorläufermasse A mit Melamin als Porenbildner)Pore former, 2nd layer: precursor material A with melamine as pore former)
24,7 g MoO3 wurden entsprechend der Prozedur bei VS1 auf 400 g Trägerkörper (Steatitkugeln mit 2-3 mm Durchmesser mit Splittauflage) aufgebracht. Abweichend von der unter VS1 beschriebenen Methode musste der Porenbildner (2,47 g Nonylphenolethoxylat, BASF Lutensol AP6) im Bindemittel (insgesamt 15 ml) gelöst werden und wurde nicht zum Molybdänoxidpulver gemischt, da es sich um ein flüssiges Produkt handelte. Das erhaltene Produkt war S2a.24.7 g MoO 3 were applied according to the procedure in VS1 on 400 g carrier body (steatite balls with 2-3 mm diameter with chippings). Contrary to the method described under VS1, the pore former (2.47 g nonylphenol ethoxylate, BASF Lutensol AP6) had to be dissolved in the binder (15 ml in total) and was not mixed with the molybdenum oxide powder because it was a liquid product. The product obtained was S2a.
In einem zweiten Schritt wurde der Schalenkatalysator S2 hergestellt:In a second step, the coated catalyst S2 was prepared:
49,5 g Vorläufermasse A wurden mit 4,95 g Melamin gemischt. Das erhaltene Pulver wurde entsprechend der Prozedur bei VS1 auf 424 g S2a aufgebracht. Verbrauche und Vorgehensweise waren identisch zu VS 1.49.5 g of precursor A were mixed with 4.95 g of melamine. The resulting powder was applied to 424 g of S2a according to the procedure of VS1. Consumption and procedure were identical to VS 1.
Der erhaltene doppelschalige Schalenkatalysator war S2. Beispiel 3 Herstellung eines erfindungsgemäßen doppelschaligen Schalenkatalysators (1. Schicht: MoO3, 2. Schicht: Voriäufermasse A mit Porenbildner Melamin)The resulting double-shelled catalyst was S2. Example 3 Preparation of a double-shelled shell catalyst according to the invention (1st layer: MoO 3, 2nd layer: A Voriäufermasse with pore formers melamine)
24,71 g MoO3 wurden entsprechend der Prozedur bei VS1 auf 400 g Trägerkörper (Steatitkugeln mit 2-3 mm Durchmesser mit Splittauflage) aufgebracht. Der Verbrauch von Bindemittel betrug 10 ml, die Auftragzeit betrug 15 min. Abweichend von VS1 wurde lediglich für 120 min bei 300 0C calciniert. Das erhaltene Produkt war S3a.24.71 g MoO 3 were applied according to the procedure in VS1 on 400 g carrier body (steatite balls with 2-3 mm diameter with chippings). The consumption of binder was 10 ml, the application time was 15 min. Deviating from VS1 was calcined only for 120 min at 300 0 C. The product obtained was S3a.
In einem zweiten Schritt wurde der Schalenkatalysator S3 hergestellt:In a second step, the shell catalyst S3 was prepared:
49,5 g Vorläufermasse A wurden mit 4,95 g Melamin innig gemischt. Das erhaltene Pulver wurde entsprechend der Prozedur bei VS1 auf 424 g S3a aufgebracht. Der Verbrauch von Bindemittel betrug 31 ml, die Auftragzeit betrug 43 min. Der erhaltene doppelschalige Schalenkatalysator war S3.49.5 g of precursor A were intimately mixed with 4.95 g of melamine. The resulting powder was applied to 424 g of S3a according to the procedure of VS1. The consumption of binder was 31 ml, the application time was 43 min. The obtained double-shelled catalyst was S3.
Beispiel 4 Herstellung eines erfindungsgemäßen doppelschaligen Schalenkatalysators (1. Schicht: MoO3, 2. Schicht: Vorläufermasse A)Example 4 Production of a Double-shell Coated Catalyst According to the Invention (1st Layer: MoO 3 , 2nd Layer: Precursor Mass A)
24,71 g MoO3 wurden entsprechend der Prozedur bei VS1 auf 400 g Trägerkörper (Steatitkugeln mit 2-3 mm Durchmesser mit Splittauflage) aufgebracht. Der Verbrauch von Bindemittel betrug 13 ml, die Auftragzeit betrug 24 min. Abweichend von VS1 wurde lediglich für 120 min bei 300 0C calciniert. Das erhaltene Produkt war S4a. In einem zweiten Schritt wurde der Schalenkatalysator S4 wie folgt hergestellt: 49,5 g Vorläufermasse A wurden entsprechend der Prozedur bei VS1 auf 425 g S4a aufgebracht. Der Verbrauch von Bindemittel betrug 31 ml, die Auftragzeit betrug 36 min. Der erhaltene doppelschalige Schalenkatalysator war S4. 24.71 g MoO 3 were applied according to the procedure in VS1 to 400 g carrier body (steatite beads with 2-3 mm diameter, with a grit layer). The consumption of binder was 13 ml, the application time was 24 min. Deviating from VS1 was calcined only for 120 min at 300 0 C. The product obtained was S4a. In a second step, the coated catalyst S4 was prepared as follows: 49.5 g precursor A was applied to 425 g S4a according to the procedure at VS1. The consumption of binder was 31 ml, the application time was 36 min. The resulting double-shelled catalyst was S4.

Claims

Patentansprüche claims
1. Schalenkatalysator, umfassend1. coated catalyst, comprising
(a) einen Trägerköper,(a) a carrier,
(b) eine erste Schicht enthaltend ein Molybdänoxid oder eine Vorläuferverbindung, die Molybdänoxid bildet,(b) a first layer containing a molybdenum oxide or a precursor compound forming molybdenum oxide,
(c) eine zweite Schicht enthaltend ein Molybdän und mindestens ein weiteres Metall enthaltendes Multimetalloxid.(c) a second layer containing a molybdenum and at least one further metal-containing multimetal oxide.
2. Schalenkatalysator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Molybdänoxid der ersten Schicht MoO3 ist.2. A coated catalyst as claimed in claim 1, characterized in that the molybdenum oxide of the first layer of MoO 3.
3. Schalenkatalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Molybdän enthaltende Multimetalloxid der zweiten Schicht ein Multimetalloxid der allgemeinen Formel Il3. coated catalyst according to claim 1 or 2, characterized in that the molybdenum-containing multimetal of the second layer, a multimetal of the general formula II
Mo12BiaCrbX1 cFedX2 eX3 fOy (II),Mo 12 Bi a Cr b X 1 c Fe d X 2 e X 3 f O y (II)
mitWith
X1= Co und/oder Ni,X 1 = Co and / or Ni,
X2= Si und/oder AI,X 2 = Si and / or Al,
X3= Li1 Na, K, Cs und/oder Rb, 0,2 < a ≤ 1 ,X 3 = Li 1 Na, K, Cs and / or Rb, 0.2 <a ≤ 1,
0 ≤ b ≤ 20 ≤ b ≤ 2
2 < c < 10,2 <c <10,
0,5 < d ≤ 10,0.5 <d ≤ 10,
O ≤ e ≤ 10, 0 ≤ f ≤ 0,5 und y= eine Zahl, die unter der Voraussetzung der Ladungsneutralität durch dieO ≤ e ≤ 10, 0 ≤ f ≤ 0.5 and y = a number which, given the charge neutrality by the
Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in Il bestimmt wird, ist.Valence and frequency of elements other than oxygen in Il is determined.
4. Verfahren zur Herstellung eines Schalenkatalysators nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem man auf den Trägerkörper mittels eines Bindemittels eine erste Schicht aus dem Molybdänoxid oder der Vorläuferverbindung, die Molybdänoxid bildet, aufbringt, den mit der ersten Schicht beschichteten Trägerkörper gegebe- nenfalls trocknet und calciniert, und auf die erhaltene erste Schicht mittels eines Bindemittels eine zweite Schicht aus dem Molybdän enthaltenden Multimetalloxid aufbringt, und den mit der ersten und zweiten Schicht beschichteten Trägerkörper trocknet und calciniert.4. A process for the preparation of a coated catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein applying to the carrier body by means of a binder, a first layer of the molybdenum oxide or the precursor compound which forms molybdenum oxide, given the coated with the first layer carrier body optionally dried and calcined, and applied to the obtained first layer by means of a binder, a second layer of the molybdenum-containing multimetal, and dried and calcined the coated with the first and second layer carrier body.
5. Verwendung des Schalenkatalysators nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in einem Verfahren zur katalytischen Gasphasenoxidation von organischen Verbindungen.5. Use of the coated catalyst according to any one of claims 1 to 3 in a process for the catalytic gas phase oxidation of organic compounds.
6. Verwendung nach Anspruch 5 in einem Verfahren zur oxidativen Dehydrierung von 1 -Buten und/oder 2-Buten zu Butadien. 6. Use according to claim 5 in a process for the oxidative dehydrogenation of 1-butene and / or 2-butene to butadiene.
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