EP2355925A1 - Method for activating a catalyst - Google Patents

Method for activating a catalyst

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EP2355925A1
EP2355925A1 EP09744070A EP09744070A EP2355925A1 EP 2355925 A1 EP2355925 A1 EP 2355925A1 EP 09744070 A EP09744070 A EP 09744070A EP 09744070 A EP09744070 A EP 09744070A EP 2355925 A1 EP2355925 A1 EP 2355925A1
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EP
European Patent Office
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catalyst
temperature
methanol
gas
formaldehyde
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Withdrawn
Application number
EP09744070A
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German (de)
French (fr)
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Inga Walzel
Gerhard Mestl
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Sued Chemie IP GmbH and Co KG
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Sued Chemie AG
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Publication date
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    • C07C51/25Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring
    • C07C51/252Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring of propene, butenes, acrolein or methacrolein
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    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
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    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063Titanium; Oxides or hydroxides thereof

Definitions

  • the present invention relates to a method for activating a catalyst, a catalyst activated according to the method of the invention, the use of this catalyst for the production of formaldehyde and a reactor containing the catalyst treated according to the invention.
  • Heterogeneously catalyzed oxidation reactions are of particular importance to the chemical industry as they are used for large scale, selective production of numerous end products from inexpensive and abundant raw materials (e.g., alcohols).
  • Coat or coating catalysts which are understood as solid catalysts, which are prepared by coating a (typically non-porous) carrier body with a porous layer containing the actually catalytically active species.
  • the catalytically active species eg, noble metals, such as Pd, Pt, Au, Ag, etc.
  • a porous support such as SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , etc.
  • the supported catalysts produced by the impregnation process there are usually chemical-physical interactions between the support and active species, which have a decisive influence on the catalytic process.
  • the carrier supports only the structural support .
  • the typically non-porous support body is enveloped by a layer containing the active species.
  • catalyst is understood to mean both of the abovementioned (solid) catalyst types.
  • An important heterogeneously catalyzed oxidation reaction is the partial oxidation of methanol to formaldehyde (so-called Formox process).
  • Formox process partial oxidation of methanol to formaldehyde
  • partial oxidation with excess air on porous solid catalysts of iron molybdate is customary for large-scale production.
  • the total oxidation of methanol may occur.
  • Iron molybdate full catalysts used which, however, have only a small active surface in relation to their active mass.
  • molybdenum-vanadium-iron or vanadium-iron catalysts for the partial oxidation of methanol to formaldehyde are known.
  • the atomic ratios between molybdenum or vanadium and iron vary considerably in the catalysts known from the prior art.
  • Some of the active components may be further partially replaced by so-called promoters such as titanium, antimony, tin, nickel, chromium, cerium, aluminum, calcium, magnesium, niobium, silver and / or manganese in metallic form or in the form of compounds.
  • No. 3,975,302 describes an Fe / Mo catalyst prepared by the impregnation process for the oxidation of methanol to formaldehyde (generally referred to as the Formox process). Accordingly, iron and molybdenum are dissolved as MoO 4 2 " and Fe 3+ salts in a solvent such as water and then applied to a porous support having a BET surface area of 1 to 20 m 2 / g Catalyst for the oxidation of methanol to formaldehyde, which is prepared by impregnation in the fluidized bed process.
  • No. 5,217,936 describes a catalyst for the preparation of aldehydes from the corresponding alcohols, in particular formaldehyde from methanol, the catalytically active composition being applied to a monolithic carrier.
  • the active species may also contain oxides of chromium, vanadium, aluminum, iron, tungsten, manganese and mixtures thereof.
  • the active species may contain a binder. As a suitable binder, silicon dioxide and titanium dioxide are specified.
  • DE 10 2004 014 918 describes a catalyst having a silver vanadium oxide phase and a promoter phase based on titanium dioxide and vanadium pentoxide, which is suitable for the preparation of aldehydes, carboxylic acids and carboxylic anhydrides from aromatic or heteroaromatic hydrocarbons by gas phase oxidation.
  • the catalyst is preferably formed as a shell catalyst, wherein the two phases are arranged as concentric shells on an inert support.
  • a catalyst bed of a physical mixture of catalytically active and catalytically inactive moldings is described, wherein the catalytically inactive moldings have rounded edges on the outer friction surfaces. If the catalyst bed is used for the oxidation of methanol to formaldehyde, for example Eisenmolybdate can be used as catalytically active species.
  • Oxidation reaction is the oxidation of propylene to acrolein and / or acrolein to acrylic acid, thus using so-called acrylic acid or acrolein catalysts.
  • SOHIO Acrolein process for example, propylene is reacted in air at 300- 360 0 C and a pressure of 0.2 MPa on a Bi 2 O 3 -MoO 3 catalyst.
  • Bi 2 O 3 -MoO 3 catalyst a pressure of 0.2 MPa on a Bi 2 O 3 -MoO 3 catalyst.
  • multi-component catalysts are Bi 9 PMo 12 O 52 -SiO 2 , Fe 4.5 Bi 4 .
  • Catalysts which have already been activated or calcined prior to transport, redeployment or the like are very sensitive, in particular with regard to the abrasion resistance of the catalytically active layer, which entails various disadvantages: on the one hand, the high abrasion results in a loss of more expensive, catalytic On the other hand, abrasion leads to the development of dust, which has negative effects on the health of the persons in contact with the catalyst. Another aspect is that a large proportion of dust in the reactor inhibits the passage of the substances to be reacted and it can even lead to constipation in severe cases.
  • Catalysts and / or catalyst systems in particular for the oxidation of methanol to formaldehyde or of propylene to acrolein, which do not have the aforementioned disadvantages and, however, at the same time have good activity and selectivity with respect to the reaction to be catalyzed.
  • the object of the present invention was therefore to provide an improved process for the activation of catalysts which have a particularly high abrasion resistance after activation, but at the same time have good activity and selectivity for the end product, for example formaldehyde or acrolein or acrylic acid.
  • the object is achieved by a method for activating a catalyst comprising the steps of
  • the process is preferably carried out in the reactor in which the reaction to be catalyzed also takes place.
  • this is an in-situ activation.
  • the present invention further relates to a catalyst which has been activated according to the process of the invention and to the use of such a catalyst for the synthesis of formaldehyde or acrolein or acrylic acid.
  • the present invention relates to a shell-and-tube reactor containing the catalyst activated according to the process of the invention.
  • catalyst is, as generally explained above, in the context of the present invention, any solid catalyst understood that the skilled person as for the method according to the invention is known. However, preference is given to using catalysts which are suitable for the production of formaldehyde in the process according to the invention. It is understood that analogous systems for acrolein / acrylic acid synthesis in further preferred embodiments can also be used.
  • the catalysts preferred according to the invention are particularly preferably catalysts which are suitable for the conversion of methanol to formaldehyde, most preferably catalysts which contain molybdenum, iron and / or vanadium as active components.
  • catalysts are preferably oxides of molybdenum and / or vanadium and iron and / or their mixed oxides (such as Fe 2 (MoO 4 J 3 ) or compounds which can be converted into the corresponding oxides or mixed oxides, such as For example, acetates, oxalates, acetylacetonates, citrates, nitrates, chlorides, phosphates, sulfates or ammonium compounds of iron or molybdenum and vanadium used.
  • oxides of molybdenum and / or vanadium and iron and / or their mixed oxides such as Fe 2 (MoO 4 J 3 ) or compounds which can be converted into the corresponding oxides or mixed oxides, such as For example, acetates, oxalates, acetylacetonates, citrates, nitrates, chlorides, phosphates, sulfates or ammonium compounds of iron or molybdenum and vanadium used.
  • the active component is a non-stoichiometric iron-molybdenum mixed oxide which does not have the composition Fe 2 (MoO 4 ) 3.
  • Mo Fe ratios of 0.5 to 12 are preferred.
  • Mo Fe ratios of 0.75 to 10 are particularly preferred.
  • Embodiment - contains at least one promoter compound, this is preferably selected from the group consisting of Li, Na, K, Cs, Rb, Ca, Sr, Ba, P, Sb, Bi, Cu, Ag, Au, Su, Ce and mixtures thereof ,
  • the catalysts most preferred for the process of the invention are supported catalysts. This applies, for example, in particular both for the formaldehyde as well as for the acrolein / acrylic acid synthesis.
  • the supported catalyst which is preferred for the process according to the invention particularly preferably comprises a (catalytically) inert support structure.
  • a material for the inert carrier structure it is possible in principle to use all inert materials familiar to the person skilled in the art. Preferably, however, the material should be substantially non-porous.
  • Substantially non-porous means that the material used in the context of the present invention is a BET
  • the pore volume of the inert, substantially non-porous material is preferably less than 0.1 ml / g, also determined according to DIN 66133.
  • the material density is preferably in the range of 2.0 to 4.5 g / cm 3 , particularly preferably in the range of 2.3 to 3.5 g / cm 3 .
  • Non-limiting examples of suitable and preferred materials for the support structure of the preferred catalysts according to the invention are magnesium silicate (steatite), quartz (SiO 2 ), porcelain, magnesium oxide, tin dioxide, silicon carbide, rutile, alumina (Al 2 O 3 ), zirconium silicate, aluminum silicate, cersilicate or mixtures thereof and metals or alloys such as stainless steel. Carrier structures of steatite are particularly preferred.
  • the preferred carrier structures form less easily locally ordered dense packages when loading the reactor, but rather are arranged irregularly, with more turbulence arising in the gas stream through the catalyst bed, which is a slight onset of overheating (formation of so-called "hotspots"), especially in the oxidation reacting methanol to formaldehyde both in the molding as well as in the reactor, as typically occurs, for example, in monoliths, such as according to US 5,217,936th
  • the reduction of overheating also leads to an extension of the life of the catalyst.
  • At least one carrier layer consists of Particles of a metal oxide of a main group metal, an early transition metal or a lanthanum applied. These can, as already mentioned above, be applied either in the form of their powders (as suspension) and / or also as sols.
  • the solids content is between 10 and 50% by weight, for example SiO 2 sols having 20 to 40% by weight, ZrO 2 sols having 10 to 20% by weight, CeO 2 sols having 15 to 20% by weight. 25% by weight solids content and 10% to 20% by weight TiO 2 sols
  • TiO 2 sols or TiO 2 powders are very particularly preferred in the context of the invention. Particularly preferred is a preparation using a powder suspension of the carrier oxide plus a proportion of 0.05 wt .-% to 5 wt .-% of a sol of the same carrier oxide.
  • the integral pore volume (determined by Hg porosimetry, DIN 66133) of the carrier layer is between about 100 and 800 mm 3 / g, preferably between about 200 and 700 mm 3 / g, more preferably between about 250 and 600 mmVg ,
  • the mean pore radius determined by this method is preferably between about 50 and 1000 nm, preferably between about 100 and 700 nm, more preferably between about 150 and 500 nm.
  • the sol has a particle size of 1 to 100 nm, preferably from 2 to 50 nm, particularly preferably ⁇ 40 nm.
  • the determination of these particle sizes was carried out according to ASTM B822-97. Alternatively, ISO 13320-1 can also be used.
  • Preferred oxides used as support material are characterized by the following properties of their particle size distribution: dio: 0.1 to 2.5, preferably 0.1 to 0.3; d 50 : 0.15 to 20, preferably 0.15 to 1; d 90 : 0.5 to 40, preferably 0.5 to 2.5.
  • the catalyst to be activated is heated according to step a) of the inventive method to a temperature of 160 0 C to 200 0 C, preferably to a temperature of 170 0 C to 190 0 C, more preferably to a temperature of 175 0 C to 185 0C and most preferably to a temperature of 180 ° C.
  • the heating can be done by any method that suits the
  • a person skilled in the art is known to be suitable for the purpose according to the invention, but is preferably carried out with the aid of a gas stream which has previously been heated to the desired temperature. Any gas which is known to the person skilled in the art as suitable for the purpose according to the invention can be used as the gas.
  • the gas is selected from the group consisting of air and the noble gases (inert gases) such as nitrogen, argon, helium, neon, krypton, xenon and mixtures thereof, with a mixture of air and nitrogen being particularly preferred.
  • the gas is mixed with an alcohol, which is more preferably methanol.
  • the alcohol is ethanol, which is particularly preferably mixed with water.
  • very particular preference is given to mixtures of air, inert gas and methanol, wherein the inert gas in one of the most preferred embodiments is nitrogen.
  • the alcohol which is preferably methanol, is preferably present in the gas or gas mixture
  • the alcohol content is preferably increased in the steps of 1 to 2% by volume per minute, more preferably 10 minutes. Particular preference is given, for example, to an increase starting from an initial concentration of 4% by volume, in each case 1% by volume, to a final concentration of max. 10 vol. -%.
  • step b) and step c) are maintained for the same period of time, but the holding time of step b) and step c) can also be of different lengths. Furthermore, according to the method of the invention, it is possible to combine any temperature encompassed by the method according to the invention with any holding time encompassed by the method according to the invention.
  • the gas stream in steps a), b) and / or c) is preferably 1 Nm 3 to 5 Nm 3 , more preferably 1.5 Nm 3 to 4 Nm 3 , more preferably 2 Nm 3 to 3, 5 Nm 3 and most preferably 3 Nm 3 . It is possible according to the inventive method that the gas stream of the individual steps a), b) and c) different or equal is selected. In the case of a tube bundle reactor, it is preferred that the gas flows are the same for each individual tube, but it is also possible that different gas flows are used for each tube. Further, according to the method of the invention, it is possible to combine any temperature encompassed by the method according to the invention with any holding time and gas stream included in the method according to the invention.
  • the present invention further relates to a
  • the present invention relates to the use of an activated according to the inventive catalyst for the production of formaldehyde.
  • This relates in particular to the use of a catalyst activated in accordance with the process according to the invention in a shell-and-tube reactor.
  • tube bundle reactors Preference is given to conventional tube bundle reactors, as described, for example, in EP 1837072 A1, with 5000 to 30,000 tubes having an internal diameter of preferably 21 mm to 30 mm, preferably 21 and 25 mm and a length of 1.8 m to 6 m 1.8 to 2.5 m.
  • a coolant which are preferably heat transfer oils or molten salts.
  • Fig. 2 the temperature profile during activation.
  • the pore radius distribution is determined by means of mercury porosimetry according to DIN 66133; maximum pressure: 2,000 bar, Porosimeter 4000 (Porotec, DE), according to the manufacturer.
  • the particle sizes are determined by the laser diffraction method using a Fritsch Particle Sizer Analysette 22 Economy (Fritsch, DE) according to the manufacturer's instructions, also with regard to the sample pretreatment:
  • the sample is homogenized in deionized water without addition of auxiliaries and ultrasonically for 5 minutes treated.
  • the specified D values are based on the sample volume.
  • Ammonium heptamolybdate and ferric nitrate were purchased from Merck KGAa, Darmstadt, Eisenmolybdat from Süd-Chemie Catalysts Italia. Commercially available titanium dioxides were used. The BET surface areas of the titanium dioxides ranged from 21 m 2 / g to 101 m 2 / g, and the pH values obtained when slurrying the suspensions ranged from 3.89 to 7.62.
  • the pH values of the titanium dioxide suspensions were determined with a glass electrode by slurrying 9 g of the respective oxide in 400 ml of distilled water at room temperature and stirring for 12 hours. Impregnation of titanium dioxides
  • a temperature between the Weg- and the Tammann temperature was chosen.
  • the in situ annealing in the tubular reactor was carried out at 43O 0 C for 48 hours.
  • the amount of iron molybdate calculated for a monolayer was mixed with the respective titanium dioxide powder.
  • the TiO 2 used particularly preferably has a BET surface area of> 20 m 2 / g and ⁇ 50 m 2 / g. Therefore, it was necessary to impregnate 250 g of TiO 2 and 40.68 g of iron molybdate.
  • the coating composition thus obtained was applied in the form of thin layers at a temperature between 60 to 8O 0 C on the steatite bodies in the fluidized bed.
  • the layer thickness of the catalytically active material was up to 300 microns. The same applies, of course, for a subsequent Impregnation of a previously applied to the carrier molding TiO 2 layer.
  • the catalyst was heated at 16O 0 C under 0.3 Nm 3 of air for 3 hours.
  • Step b) Subsequently, the catalyst was heated to 330 0 C under 0.3 Nm 3 of air (per 1 tube) and calcined for 18 hrs.
  • the catalyst was heated to 430 0 C and calcined for 48h under a stream of 0.3 Nm 3 of air.
  • N 2 was first added to flow N 2 [Nm 3 / h] NTP 0.112, then air to air [Nm 3 / h] NTP 0.081 and finally MeOH to methanol flow (gas) [Nm 3 / h ] 0.017 and equilibrated for one hour.
  • a hotspot the maximum of the curve developed as shown in FIG. After equilibration, the test was started.
  • the catalysis test listed below was carried out in a tube reactor with 21 mm inner diameter and a length of 100 mm at 290 0 C average catalyst temperature.
  • Formaldehyde, methanol, dimethyl ether and water were determined by gas chromatography, CO and CO 2 by IR measurements.
  • the inventively activated catalyst of the embodiment was tested for the evaluation of its activity and selectivity in the oxidation of methanol to formaldehyde.
  • FIG. 1 shows the yield of formaldehyde over a reaction time of 2400 hours.
  • the formaldehyde yield remained virtually constant over the entire reaction time and is evidence of the extraordinary long-term stability of a catalyst activated by the process according to the invention.

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Abstract

The present invention relates to a method for activating a catalyst, to a catalyst activated according to the claimed method, to the use of said catalyst for producing formaldehyde, and to a reactor containing the catalyst treated according to the invention.

Description

Verfahren zur Aktivierung eines Katalysators Method of activating a catalyst
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktivierung eines Katalysators, einen Katalysator, der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aktiviert wurde, die Verwendung dieses Katalysators für die Herstellung von Formaldehyd und einen Reaktor, der den erfindungsgemäß behandelten Katalysator enthält .The present invention relates to a method for activating a catalyst, a catalyst activated according to the method of the invention, the use of this catalyst for the production of formaldehyde and a reactor containing the catalyst treated according to the invention.
Heterogen katalysierte Oxidationsreaktionen sind von besonderer Bedeutung für die chemische Industrie, da sie zur großtechnischen, selektiven Herstellung zahlreicher Endprodukte aus preiswerten und in großen Mengen verfügbaren Grundstoffen (z.B. Alkoholen) dienen.Heterogeneously catalyzed oxidation reactions are of particular importance to the chemical industry as they are used for large scale, selective production of numerous end products from inexpensive and abundant raw materials (e.g., alcohols).
Typischerweise werden in der sog. heterogenen Katalyse zweiTypically, in so-called heterogeneous catalysis, two
Arten von (Feststoff-) Katalysatoren unterschieden (J. Weitkamp und R. Gläser in: Winnacker/Küchler „Chemische Technik: Prozesse und Produkte", Band 1, Kap. 5, Wiley-VCH, 2004) :Types of (solid) catalysts distinguished (J. Weitkamp and R. glasses in: Winnacker / Küchler "Chemical Engineering: Processes and Products", Volume 1, Chapter 5, Wiley-VCH, 2004):
Zum Einen gibt es sogenannte „geträgerte Katalysatoren", auchOn the one hand, there are so-called "supported catalysts", too
Coat- oder Beschichtungskatalysatoren genannt, unter denen man Feststoff-Katalysatoren versteht, die durch Beschichten eines (typischerweise nicht porösen) Trägerkörpers mit einer porösen Schicht enthaltend die eigentlich katalytisch aktive Spezies hergestellt werden.Coat or coating catalysts, which are understood as solid catalysts, which are prepared by coating a (typically non-porous) carrier body with a porous layer containing the actually catalytically active species.
Im Unterschied dazu wird bei den sog. „Trägerkatalysatoren" durch Imprägnierverfahren die katalytisch aktive Spezies (z.B. Edelmetalle, wie Pd, Pt, Au, Ag etc.) als Lösung einer {reduzierbaren) Verbindung dieser Spezies dispers auf einen porösen Träger, wie z.B. SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, etc.) aufgebracht. Bei den durch das Imprägnierverfahren hergestellten Trägerkatalysatoren bestehen zumeist chemisch- physikalische Wechselwirkungen zwischen Träger und aktiver Spezies, die entscheidenden Einfluss auf das katalytische Geschehen nehmen.In contrast, in the so-called. "Supported catalysts" by impregnation, the catalytically active species (eg, noble metals, such as Pd, Pt, Au, Ag, etc.) as a solution {reducible) compound of these species dispersed on a porous support, such as SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , etc.) applied. In the case of the supported catalysts produced by the impregnation process, there are usually chemical-physical interactions between the support and active species, which have a decisive influence on the catalytic process.
Bei den geträgerten Katalysatoren dient der Trägerkörper lediglich der Formgebung („structural support") . Im Gegensatz zu Trägerkatalysatoren, bei denen die aktiven Elemente dispers in dem porösen Träger - gegebenenfalls auch in einer auf dem Träger angeordneten äußeren Schale (= Schalenkatalysator) - verteilt sind, ist beim geträgerten Katalysator der typischerweise nicht poröse Trägerkörper von einer die aktive Spezies enthaltenden Schicht umhüllt.In contrast to supported catalysts in which the active elements are dispersed in the porous support - optionally also in an outer shell (= shell catalyst) arranged on the support - the carrier supports only the structural support , In the supported catalyst, the typically non-porous support body is enveloped by a layer containing the active species.
Vorliegend werden unter dem Begriff „Katalysator" beide vorgenannten (Feststoff-) Katalysatortypen verstanden.In the present case, the term "catalyst" is understood to mean both of the abovementioned (solid) catalyst types.
Eine wichtige heterogen katalysierte Oxidationsreaktion ist die partielle Oxidation von Methanol zu Formaldehyd (sog. Formox-Verfahren) . Neben der gekoppelten Dehydrierung und Oxidation an Silberkontakten ist zur großtechnischen Herstellung die partielle Oxidation mit überschüssiger Luft an porösen Vollkatalysatoren aus Eisenmolybdat gebräuchlich. Als eine mögliche Nebenreaktion kann die Totaloxidation des Methanols auftreten.An important heterogeneously catalyzed oxidation reaction is the partial oxidation of methanol to formaldehyde (so-called Formox process). In addition to the coupled dehydrogenation and oxidation of silver contacts, partial oxidation with excess air on porous solid catalysts of iron molybdate is customary for large-scale production. As a possible side reaction, the total oxidation of methanol may occur.
In der Industrie werden heutzutage üblicherweiseIn the industry today are usually
Eisenmolybdat-Vollkatalysatoren eingesetzt, welche jedoch im Verhältnis zu ihrer Aktivmasse nur eine geringe aktive Oberfläche aufweisen. Weiter sind auch Molybdän-Vanadium-Eisen bzw. Vanadium-Eisen Katalysatoren zur partiellen Oxidation von Methanol zu Formaldehyd bekannt .Iron molybdate full catalysts used, which, however, have only a small active surface in relation to their active mass. Next molybdenum-vanadium-iron or vanadium-iron catalysts for the partial oxidation of methanol to formaldehyde are known.
Die Atomverhältnisse zwischen Molybdän bzw. Vanadium und Eisen variieren bei den aus dem Stand der Technik bekannten Katalysatoren beträchtlich. Ein Teil der aktiven Komponenten kann weiter teilweise durch sog. Promotoren wie Titan, Antimon, Zinn, Nickel, Chrom, Cer, Aluminium, Calcium, Magnesium, Niob, Silber und/oder Mangan in metallischer Form bzw. in Form von Verbindungen ersetzt sein.The atomic ratios between molybdenum or vanadium and iron vary considerably in the catalysts known from the prior art. Some of the active components may be further partially replaced by so-called promoters such as titanium, antimony, tin, nickel, chromium, cerium, aluminum, calcium, magnesium, niobium, silver and / or manganese in metallic form or in the form of compounds.
In der US 3,975,302 wird ein nach dem Imprägnierverfahren hergestellter Fe/Mo-Katalysator für die Oxidation von Methanol zu Formaldehyd (ganz allgemein als Formox-Verfahren bezeichnet) beschrieben. Demnach werden Eisen und Molybdän als MoO4 2" und Fe3+ Salze in einem Lösungsmittel wie z.B. Wasser gelöst und dann auf einen porösen Träger mit einer BET- Oberflache von 1 bis 20 m2/g aufgebracht. Auch in dem US 4,181,629 wird ein Katalysator für die Oxidation von Methanol zu Formaldehyd beschrieben, der durch Imprägnieren im Fließbettverfahren hergestellt wird.No. 3,975,302 describes an Fe / Mo catalyst prepared by the impregnation process for the oxidation of methanol to formaldehyde (generally referred to as the Formox process). Accordingly, iron and molybdenum are dissolved as MoO 4 2 " and Fe 3+ salts in a solvent such as water and then applied to a porous support having a BET surface area of 1 to 20 m 2 / g Catalyst for the oxidation of methanol to formaldehyde, which is prepared by impregnation in the fluidized bed process.
In der US 5,217,936 wird ein Katalysator für die Herstellung von Aldehyden aus den entsprechenden Alkoholen, insbesondere von Formaldehyd aus Methanol beschrieben, wobei die katalytisch aktive Masse auf einen monolithischen Träger aufgetragen wird. Die aktive Spezies kann neben Molybdänoxid noch Oxide von Chrom, Vanadium, Aluminium, Eisen, Wolfram, Mangan sowie deren Mischungen enthalten. Um die Bindung der aktiven Masse zum monolithischen Träger zu verbessern, kann die aktive Spezies ein Bindemittel enthalten. Als geeignetes Bindemittel werden Siliziumdioxid sowie Titandioxid angegeben. In der DE 10 2004 014 918 wird ein Katalysator mit einer Silber-Vanadiumoxidphase und einer Promotorphase auf Basis von Titandioxid und Vanadiumpentoxid beschrieben, welcher für die Herstellung von Aldehyden, Carbonsäuren und Carbonsäureanhydriden aus aromatischen oder heteroaromatischen Kohlenwasserstoffen durch Gasphasenoxidation geeignet ist. Der Katalysator ist bevorzugt als Schalenkatalysator ausgebildet, wobei die beiden Phasen als konzentrische Schalen auf einem inerten Träger angeordnet sind.No. 5,217,936 describes a catalyst for the preparation of aldehydes from the corresponding alcohols, in particular formaldehyde from methanol, the catalytically active composition being applied to a monolithic carrier. In addition to molybdenum oxide, the active species may also contain oxides of chromium, vanadium, aluminum, iron, tungsten, manganese and mixtures thereof. To enhance binding of the active mass to the monolithic carrier, the active species may contain a binder. As a suitable binder, silicon dioxide and titanium dioxide are specified. DE 10 2004 014 918 describes a catalyst having a silver vanadium oxide phase and a promoter phase based on titanium dioxide and vanadium pentoxide, which is suitable for the preparation of aldehydes, carboxylic acids and carboxylic anhydrides from aromatic or heteroaromatic hydrocarbons by gas phase oxidation. The catalyst is preferably formed as a shell catalyst, wherein the two phases are arranged as concentric shells on an inert support.
In der WO 2005/037427 wird eine Katalysatorschüttung aus einer physikalischen Mischung von katalytisch aktiven und katalytisch inaktiven Formkörpern beschrieben, wobei die katalytisch inaktiven Formkörper an den äußeren Reibungsflächen abgerundete Kanten aufweisen. Wird die Katalysatorschüttung für die Oxidation von Methanol zu Formaldehyd eingesetzt, können als katalytisch aktive Spezies beispielsweise Eisenmolybdate eingesetzt werden.In WO 2005/037427 a catalyst bed of a physical mixture of catalytically active and catalytically inactive moldings is described, wherein the catalytically inactive moldings have rounded edges on the outer friction surfaces. If the catalyst bed is used for the oxidation of methanol to formaldehyde, for example Eisenmolybdate can be used as catalytically active species.
Eine weitere wichtige heterogen katalysierteAnother important heterogeneously catalyzed
Oxidationsreaktion ist die Oxidation von Propylen zu Acrolein und/oder Acrolein zu Acrylsäure, wobei folglich sogenannte Acrylsäure oder Acroleinkatalysatoren zum Einsatz kommen. Im SOHIO Acrolein Verfahren wird z.B. Propylen an Luft bei 300- 360 0C und einem Druck von 0.2 MPa an einem Bi2O3-MoO3 Katalysator umgesetzt. Heutzutage finden vor allem die untenstehenden Multi -Komponenten Katalysatoren Verwendung. Beispiele für Multi-Komponenten Acroleinkatalysatoren sind Bi9PMo12O52-SiO2, Fe4.5Bi4.5PMOi2O52-SiO2, K0(Ni , Co) 9Fe3BiPMOi2Ox-SiO2 und (Na, K)01(Ni, MgJZn)0FeCBiCjWeMOi2Ox-SiO2, Beispiele für MultiKomponenten Acrylsäurekatalysatoren sind PMOi2Ox-SiO2, Va(PJbMOi2Ox-SiO2 und CuaVb (Sn, Sb) cWdMθi20x-Si02. Die bisher aus dem Stand der Technik bekannten Katalysatoren, insbesondere für die Herstellung von Formaldehyd oder Acrolein bzw. Acrylsäure, erfordern die (Hochtemperatur- ) Aktivierung vor der Auslieferung an den Kunden bzw. dem Einbau in die Reaktoren oder Katalysatorsysteme am endgültigenOxidation reaction is the oxidation of propylene to acrolein and / or acrolein to acrylic acid, thus using so-called acrylic acid or acrolein catalysts. In SOHIO Acrolein process, for example, propylene is reacted in air at 300- 360 0 C and a pressure of 0.2 MPa on a Bi 2 O 3 -MoO 3 catalyst. Nowadays, especially the multi-component catalysts below are used. Examples of multi-component acrolein catalysts are Bi 9 PMo 12 O 52 -SiO 2 , Fe 4.5 Bi 4 . 5 PMOi 2 O 52 -SiO 2 , K 0 (Ni, Co) 9Fe 3 BiPMOi 2 O x -SiO 2 and (Na, K) 01 (Ni, Mg J Zn) 0 Fe C Bi C jWeMOi 2 Ox-SiO 2 Examples of multi-component acrylic acid catalysts are PMOi 2 O x -SiO 2 , Va (PJ b MOi 2 O x -SiO 2 and Cu a V b (Sn, Sb) c W d Mθi 2 0x -SiO 2 . The previously known from the prior art catalysts, especially for the production of formaldehyde or acrolein or acrylic acid, require the (high-temperature) activation before delivery to the customer or the installation in the reactors or catalyst systems in the final
Bestimmungsort. Katalysatoren, die bereits vor dem Transport, einer Umschichtung oder Ähnlichem aktiviert bzw. kalziniert wurden, sind insbesondere im Hinblick auf die Abriebfestigkeit der katalytisch aktiven Schicht sehr empfindlich, was mannigfaltige Nachteile birgt: zum Einen wird durch den starken Abrieb ein Verlust an teurer, katalytisch aktiver Substanz herbeigeführt, zum Anderen kommt es durch den Abrieb zu einer Entwicklung von Staub, der negative Auswirkungen auf die Gesundheit der mit dem Katalysator in Kontakt kommenden Personen hat. Ein weiterer Aspekt ist, dass ein großer Staubanteil im Reaktor den Durchtritt der umzusetzenden Substanzen hemmt und es in schweren Fällen sogar zu einer Verstopfung kommen kann.Destination. Catalysts which have already been activated or calcined prior to transport, redeployment or the like are very sensitive, in particular with regard to the abrasion resistance of the catalytically active layer, which entails various disadvantages: on the one hand, the high abrasion results in a loss of more expensive, catalytic On the other hand, abrasion leads to the development of dust, which has negative effects on the health of the persons in contact with the catalyst. Another aspect is that a large proportion of dust in the reactor inhibits the passage of the substances to be reacted and it can even lead to constipation in severe cases.
Es bestand daher ein Bedarf an verbesserten aktivierbarenThere was therefore a need for improved activatable
Katalysatoren und/oder Katalysatorsystemen, insbesondere für die Oxidation von Methanol zu Formaldehyd bzw. von Propylen zu Acrolein, die die vorgenannten Nachteile nicht aufweisen und jedoch gleichzeitig eine gute Aktivität sowie Selektivität bezüglich der zu katalysierenden Reaktion aufweisen.Catalysts and / or catalyst systems, in particular for the oxidation of methanol to formaldehyde or of propylene to acrolein, which do not have the aforementioned disadvantages and, however, at the same time have good activity and selectivity with respect to the reaction to be catalyzed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein verbessertes Verfahren zur Aktivierung von Katalysatoren bereitzustellen, die nach Aktivierung eine besonders hohe Abriebfestigkeit besitzen, aber gleichzeitig eine gute Aktivität sowie Selektivität für das Endprodukt, beispielsweise Formaldehyd oder Acrolein bzw. Acrylsäure, aufweisen. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Aktivierung eines Katalysators umfassend die Schritte desThe object of the present invention was therefore to provide an improved process for the activation of catalysts which have a particularly high abrasion resistance after activation, but at the same time have good activity and selectivity for the end product, for example formaldehyde or acrolein or acrylic acid. The object is achieved by a method for activating a catalyst comprising the steps of
a) Erhitzens eines Katalysators auf eine Temperatur von 160 0C bis 200 0C bei einem Gas-Strom von 0,1 Nm3 bis 10 Nm3;a) heating a catalyst to a temperature of 160 0C to 200 0 C at a gas flow of 0.1 Nm 3 to 10 Nm 3 ;
b) Erhitzens des Katalysators von 160 0C bis 200 0C auf eine Temperatur von 300 0C bis 350 0C bei einem Gas-Strom von 0,1 Nm3 bis 10 Nm3 und Halten der Temperatur für einen Zeitraum von 1 bis 84 Stunden;b) heating the catalyst from 160 0 C to 200 0 C to a temperature of 300 0 C to 350 0 C at a gas flow of 0.1 Nm 3 to 10 Nm 3 and maintaining the temperature for a period of 1 to 84 hours;
c) Erhitzens des Katalysators von 300 0C bis 350 0C auf eine Temperatur von 390 0C bis 430 0C bei einem Gas-Strom von 0,1 Nm3 bis 10 Nm3 und Halten der Temperatur für einen Zeitraum von 1 bis 84 Stunden.c) heating the catalyst from 300 0 C to 350 0 C to a temperature of 390 0 C to 430 0 C at a gas flow of 0.1 Nm 3 to 10 Nm 3 and maintaining the temperature for a period of 1 to 84 hours.
Das Verfahren wird bevorzugt in dem Reaktor durchgeführt, in dem auch die zu katalysierende Reaktion abläuft. Anders ausgedrückt handelt es sich vorliegend also um eine in-situ Aktivierung.The process is preferably carried out in the reactor in which the reaction to be catalyzed also takes place. In other words, in the present case, this is an in-situ activation.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf einen Katalysator, der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aktiviert wurde sowie auf die Verwendung eines solchen Katalysators für die Synthese von Formaldehyd oder Acrolein bzw. Acrylsäure.The present invention further relates to a catalyst which has been activated according to the process of the invention and to the use of such a catalyst for the synthesis of formaldehyde or acrolein or acrylic acid.
Schließlich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Rohrbündelreaktor, der den gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aktivierten Katalysator enthält.Finally, the present invention relates to a shell-and-tube reactor containing the catalyst activated according to the process of the invention.
Unter dem Begriff „Katalysator" wird, wie vorstehend allgemein erläutert, im Rahmen der vorliegenden Erfindung jeder Feststoff -Katalysator verstanden, der dem Fachmann als für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet bekannt ist. Bevorzugt werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch Katalysatoren eingesetzt, die sich für die Herstellung von Formaldehyd eignen. Es versteht sich, dass analoge Systeme für die Acrolein/Acrylsäure-Synthese in weiter bevorzugten Ausführungsformen ebenfalls eingesetzt werden können.The term "catalyst" is, as generally explained above, in the context of the present invention, any solid catalyst understood that the skilled person as for the method according to the invention is known. However, preference is given to using catalysts which are suitable for the production of formaldehyde in the process according to the invention. It is understood that analogous systems for acrolein / acrylic acid synthesis in further preferred embodiments can also be used.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei den erfindungsgemäß bevorzugten Katalysatoren um Katalysatoren, die sich für die Umsetzung von Methanol zu Formaldehyd eignen, wobei es sich am meisten bevorzugt um Katalysatoren handelt, die als aktive Komponenten Molybdän, Eisen und/oder Vanadium enthalten.The catalysts preferred according to the invention are particularly preferably catalysts which are suitable for the conversion of methanol to formaldehyde, most preferably catalysts which contain molybdenum, iron and / or vanadium as active components.
Im Folgenden werden die Katalysatoren, die sich am besten für das erfindungsgemäße Verfahren in Bezug auf die Formaldehyd Synthese eignen, genauer beschrieben:In the following, the catalysts which are most suitable for the process according to the invention with respect to the formaldehyde synthesis are described in more detail:
Als Aktivkomponente der erfindungsgemäß am meisten bevorzugten Katalysatoren werden bevorzugt Oxide von Molybdän und/oder Vanadium sowie Eisen und/oder deren Mischoxide (wie Fe2(MoO4J3) oder Verbindungen, die in die entsprechenden Oxide bzw. Mischoxide überführt werden können, wie beispielsweise Acetate, Oxalate, Acetylacetonate, Citrate, Nitrate, Chloride, Phosphate, Sulfate oder Ammoniumverbindungen des Eisens bzw. Molybdäns und Vanadiums, eingesetzt.As the active component of the invention most preferred catalysts are preferably oxides of molybdenum and / or vanadium and iron and / or their mixed oxides (such as Fe 2 (MoO 4 J 3 ) or compounds which can be converted into the corresponding oxides or mixed oxides, such as For example, acetates, oxalates, acetylacetonates, citrates, nitrates, chlorides, phosphates, sulfates or ammonium compounds of iron or molybdenum and vanadium used.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Aktivkomponente ein nicht-stöchiometrisches Eisen-Molybdän- Mischoxid, das nicht die Zusammensetzung Fe2 (MoO4) 3 hat. Bevorzugt sind Mo : Fe Verhältnisse von 0,5 bis 12. Besonders bevorzugt sind Mo : Fe Verhältnisse von 0,75 bis 10.In a particularly preferred embodiment, the active component is a non-stoichiometric iron-molybdenum mixed oxide which does not have the composition Fe 2 (MoO 4 ) 3. Mo: Fe ratios of 0.5 to 12 are preferred. Mo: Fe ratios of 0.75 to 10 are particularly preferred.
Weitere optionale Verbindungen, die in der Aktivkomponente enthalten sein können, sind metallische bzw. metalloxidische Komponenten oder Verbindungen, die in die entsprechenden Oxide bzw. Mischoxide überführt werden können, und die dem Fachmann im Hinblick auf die Verwendung des Katalysators zur Oxidation von Methanol zu Formaldehyd als sogenannte Promotoren geläufig sind. Nicht beschränkende Beispiele sind Verbindungen desOther optional compounds that may be included in the active component are metallic or metal oxide Components or compounds which can be converted into the corresponding oxides or mixed oxides, and which are familiar to the expert with regard to the use of the catalyst for the oxidation of methanol to formaldehyde as so-called promoters. Non-limiting examples are compounds of the
Titans, Antimons, Zinns, Nickels, Cers, Aluminiums, Calciums, Magnesiums, Chroms, Niobs, Silbers und/oder Mangans, die Fe, V und Mo teilweise ersetzen können.Titans, antimony, tin, nickel, cerium, aluminum, calcium, magnesium, chromium, niobium, silver and / or manganese, which can partially replace Fe, V and Mo.
Sofern der Katalysator - in einer besonders bevorzugtenIf the catalyst - in a particularly preferred
Ausführungsform - mindestens eine Promotorverbindung enthält, wird diese bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Li, Na, K, Cs, Rb, Ca, Sr, Ba, P, Sb, Bi, Cu, Ag, Au, Su, Ce sowie Mischungen davon ausgewählt.Embodiment - contains at least one promoter compound, this is preferably selected from the group consisting of Li, Na, K, Cs, Rb, Ca, Sr, Ba, P, Sb, Bi, Cu, Ag, Au, Su, Ce and mixtures thereof ,
Weiter handelt es sich bei den für das erfindungsgemäße Verfahren am meisten bevorzugten Katalysatoren um geträgerte Katalysatoren. Dies gilt beispielsweise insbesondere sowohl für die Formaldehyd- wie auch für die Acrolein/Acrylsäuresynthese .Further, the catalysts most preferred for the process of the invention are supported catalysts. This applies, for example, in particular both for the formaldehyde as well as for the acrolein / acrylic acid synthesis.
Der für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugte geträgerte Katalysator umfasst besonders bevorzugt eine (katalytisch) inerte Trägerstruktur. Als Material für die inerte Trägerstruktur können grundsätzlich alle dem Fachmann geläufigen inerten Materialien verwendet werden. Vorzugsweise sollte das Material jedoch im Wesentlichen unporös sein.The supported catalyst which is preferred for the process according to the invention particularly preferably comprises a (catalytically) inert support structure. As a material for the inert carrier structure, it is possible in principle to use all inert materials familiar to the person skilled in the art. Preferably, however, the material should be substantially non-porous.
Im Wesentlichen unporös bedeutet, dass das im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte Material eine BET-Substantially non-porous means that the material used in the context of the present invention is a BET
Oberfläche (bestimmt nach DIN 66131) von weniger als etwa 1 m2/g aufweist. Das Porenvolumen des inerten, im Wesentlichen unporösen Materials liegt vorzugsweise bei weniger als 0,1 ml/g, ebenfalls bestimmt gemäß DIN 66133. Die Materialdichte liegt vorzugsweise im Bereich von 2,0 bis 4,5 g/cm3, insbesondere bevorzugt im Bereich von 2,3 bis 3,5 g/cm3.Surface (determined according to DIN 66131) of less than about 1 m 2 / g. The pore volume of the inert, substantially non-porous material is preferably less than 0.1 ml / g, also determined according to DIN 66133. The material density is preferably in the range of 2.0 to 4.5 g / cm 3 , particularly preferably in the range of 2.3 to 3.5 g / cm 3 .
Nicht einschränkende Beispiele für geeignete und bevorzugte Materialien für die Trägerstruktur der erfindungsgemäß bevorzugten Katalysatoren sind Magnesiumsilikat (Steatit) , Quarz (SiO2) , Porzellan, Magnesiumoxid, Zinndioxid, Siliziumcarbid, Rutil, Tonerde (Al2O3), Zirkoniumsilikat, Aluminiumsilikat, Cersilikat oder Mischungen davon sowie Metalle bzw. Legierungen wie z.B. Edelstahl. Besonders bevorzugt sind Trägerstrukturen aus Steatit.Non-limiting examples of suitable and preferred materials for the support structure of the preferred catalysts according to the invention are magnesium silicate (steatite), quartz (SiO 2 ), porcelain, magnesium oxide, tin dioxide, silicon carbide, rutile, alumina (Al 2 O 3 ), zirconium silicate, aluminum silicate, cersilicate or mixtures thereof and metals or alloys such as stainless steel. Carrier structures of steatite are particularly preferred.
Besonders bevorzugt werden als inerte Trägerstrukturen dem Fachmann an sich bekannte Hohlzylinder oder Ringe eingesetzt, die einen der Reaktion angepassten Durchfluss im Reaktor ermöglichen. Derartige Trägerstrukturen sind beispielsweise in der WO 2007/059974, der EP 1 127 618 Al oder der WO 2005/037427 Al beschrieben, auf deren Offenbarungsgehalt hier vollumfänglich Bezug genommen wird.Particular preference is given to using hollow rings or rings which are known to the person skilled in the art as inert carrier structures and which permit a flow rate adapted to the reaction in the reactor. Such support structures are described, for example, in WO 2007/059974, EP 1 127 618 A1 or WO 2005/037427 A1, to the disclosure content of which reference is made here in their entirety.
Die bevorzugten Trägerstrukturen bilden beim Beladen des Reaktors weniger leicht lokal geordnete dichte Packungen, sondern sind eher unregelmäßig angeordnet, wobei im Gas-Strom durch das Katalysatorbett mehr Turbulenzen entstehen, die einer leicht einsetzenden Überhitzung (Bildung von sogenannten „hotspots") insbesondere bei der Oxidation von Methanol zu Formaldehyd sowohl im Formkörper wie auch im Reaktor entgegenwirken, wie es z.B. bei Monolithen, etwa gemäß dem US 5,217,936 typischerweise auftritt. Die Verringerung der Überhitzung führt auch zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Katalysators .The preferred carrier structures form less easily locally ordered dense packages when loading the reactor, but rather are arranged irregularly, with more turbulence arising in the gas stream through the catalyst bed, which is a slight onset of overheating (formation of so-called "hotspots"), especially in the oxidation reacting methanol to formaldehyde both in the molding as well as in the reactor, as typically occurs, for example, in monoliths, such as according to US 5,217,936th The reduction of overheating also leads to an extension of the life of the catalyst.
Auf der inerten Trägerstruktur ist in bevorzugten Ausführungsformen mindestens eine Trägerschicht bestehend aus Partikeln eines Metalloxids eines Hauptgruppenmetalls, eines frühen Übergangsmetalls oder eines Lanthanoids aufgebracht. Diese können, wie vorstehend schon erwähnt, entweder in Form ihrer Pulver (als Suspension) und/oder auch als Sole aufgebracht werden.On the inert carrier structure, in preferred embodiments, at least one carrier layer consists of Particles of a metal oxide of a main group metal, an early transition metal or a lanthanum applied. These can, as already mentioned above, be applied either in the form of their powders (as suspension) and / or also as sols.
Je nach SoI liegt der Feststoffgehalt zwischen 10 und 50 Gew.- %, beispielsweise sind SiO2-SoIe mit 20 - 40 Gew.-%, ZrO2-SoIe mit 10 - 20 Gew.-%, CeO2-SoIe mit 15 - 25 Gew.-% Feststoffgehalt und TiO2-SoIe mit 10 - 20 Gew.-%Depending on the sol, the solids content is between 10 and 50% by weight, for example SiO 2 sols having 20 to 40% by weight, ZrO 2 sols having 10 to 20% by weight, CeO 2 sols having 15 to 20% by weight. 25% by weight solids content and 10% to 20% by weight TiO 2 sols
Feststoffgehalt bevorzugt. TiO2-SoIe bzw. TiO2 Pulver sind im Rahmen der Erfindung ganz besonders bevorzugt. Besonders bevorzugt ist eine Herstellung unter Verwendung einer Pulversuspension des Trägeroxids plus ein Anteil von 0,05 Gew.-% bis 5 Gew.-% eines SoIs desselben Trägeroxids.Solid content preferred. TiO 2 sols or TiO 2 powders are very particularly preferred in the context of the invention. Particularly preferred is a preparation using a powder suspension of the carrier oxide plus a proportion of 0.05 wt .-% to 5 wt .-% of a sol of the same carrier oxide.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform liegt das integrale Porenvolumen (bestimmt mit Hg-Porosimetrie, DIN 66133) der Trägerschicht zwischen etwa 100 - 800 mm3/g, bevorzugt zwischen etwa 200 und 700 mm3/g, besonders bevorzugt zwischen etwa 250 und 600 mmVg. Der nach dieser Methode ermittelte mittlere Porenradius liegt vorzugsweise zwischen etwa 50 und 1000 nm, bevorzugt zwischen etwa 100 und 700 nm, besonders bevorzugt zwischen etwa 150 und 500 nm.In a preferred embodiment according to the invention, the integral pore volume (determined by Hg porosimetry, DIN 66133) of the carrier layer is between about 100 and 800 mm 3 / g, preferably between about 200 and 700 mm 3 / g, more preferably between about 250 and 600 mmVg , The mean pore radius determined by this method is preferably between about 50 and 1000 nm, preferably between about 100 and 700 nm, more preferably between about 150 and 500 nm.
Nach einer ganz besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das SoI eine Partikelgröße von 1 bis 100 nm, vorzugsweise von 2 bis 50 nm, besonders bevorzugt < 40 nm auf. Die Bestimmung dieser Partikelgrößen erfolgte nach ASTM B822-97. Alternativ kann auch ISO 13320-1 verwendet werden.According to a very particularly preferred embodiment of the invention, the sol has a particle size of 1 to 100 nm, preferably from 2 to 50 nm, particularly preferably <40 nm. The determination of these particle sizes was carried out according to ASTM B822-97. Alternatively, ISO 13320-1 can also be used.
Bevorzugte, als Trägermaterial eingesetzte Oxide sind durch folgende Eigenschaften ihrer Korngrößenverteilung charakterisiert : dio: 0,1 bis 2,5, bevorzugt 0,1 bis 0,3; d50 : 0,15 bis 20, bevorzugt 0,15 bis 1; d90: 0,5 bis 40, bevorzugt 0,5 bis 2,5.Preferred oxides used as support material are characterized by the following properties of their particle size distribution: dio: 0.1 to 2.5, preferably 0.1 to 0.3; d 50 : 0.15 to 20, preferably 0.15 to 1; d 90 : 0.5 to 40, preferably 0.5 to 2.5.
Der zu aktivierende Katalysator wird gemäß Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine Temperatur von 160 0C bis 200 0C erhitzt, bevorzugt auf eine Temperatur von 170 0C bis 190 0C, bevorzugter auf eine Temperatur von 175 0C bis 185 0C und am meisten bevorzugt auf eine Temperatur von 180 0C.The catalyst to be activated is heated according to step a) of the inventive method to a temperature of 160 0 C to 200 0 C, preferably to a temperature of 170 0 C to 190 0 C, more preferably to a temperature of 175 0 C to 185 0C and most preferably to a temperature of 180 ° C.
Das Erhitzen kann mittels jeder Methode erfolgen, die demThe heating can be done by any method that suits the
Fachmann als für den erfindungsgemäßen Zweck geeignet bekannt ist, erfolgt jedoch bevorzugt mit Hilfe eines Gas -Stroms, der zuvor auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt wurde. Als Gas kann dabei jedes Gas verwendet werden, das dem Fachmann als für den erfindungsgemäßen Zweck geeignet bekannt ist.A person skilled in the art is known to be suitable for the purpose according to the invention, but is preferably carried out with the aid of a gas stream which has previously been heated to the desired temperature. Any gas which is known to the person skilled in the art as suitable for the purpose according to the invention can be used as the gas.
Bevorzugt wird das Gas jedoch aus der Gruppe bestehend aus Luft und den Edelgasen (Inertgasen), wie Stickstoff, Argon, Helium, Neon, Krypton, Xenon und Mischungen davon ausgewählt, wobei eine Mischung aus Luft und Stickstoff besonders bevorzugt ist. Weiter ist es bevorzugt, dass das Gas mit einem Alkohol vermischt wird, bei dem es sich besonders bevorzugt um Methanol handelt. In anderen Weiterbildungen der Erfindung handelt es sich bei dem Alkohol um Ethanol, das besonders bevorzugt mit Wasser vermischt wird. Ganz besonders bevorzugt sind Mischungen aus Luft, Inertgas und Methanol, wobei es sich bei dem Inertgas in einer der am meisten bevorzugten Ausführungsformen um Stickstoff handelt.Preferably, however, the gas is selected from the group consisting of air and the noble gases (inert gases) such as nitrogen, argon, helium, neon, krypton, xenon and mixtures thereof, with a mixture of air and nitrogen being particularly preferred. Further, it is preferable that the gas is mixed with an alcohol, which is more preferably methanol. In other developments of the invention, the alcohol is ethanol, which is particularly preferably mixed with water. Very particular preference is given to mixtures of air, inert gas and methanol, wherein the inert gas in one of the most preferred embodiments is nitrogen.
Der Alkohol, bei dem es sich bevorzugt um Methanol handelt, wird in dem Gas bzw. Gasgemisch bevorzugt in einerThe alcohol, which is preferably methanol, is preferably present in the gas or gas mixture
Konzentration von 0,1 bis 10 Vol.-%, bevorzugter 1 bis 5 VoI.- % eingesetzt. Es ist dabei ebenfalls bevorzugt, dass mit Zunahme der Aktivität des gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Katalysators der Alkoholgehalt graduell gesteigert wird.Concentration of 0.1 to 10 vol .-%, more preferably 1 to 5% by volume. It is also preferred that with increasing the activity of the according to the invention Process treated catalyst, the alcohol content is gradually increased.
Bevorzugt wird der Alkoholgehalt dabei in den Schritten von 1 bis 2 Vol.-% pro Minute, bevorzugter pro 10 Minuten angehoben. Besonders bevorzugt ist dabei beispielsweise ein Anstieg ausgehend von einer Anfangskonzentration von 4 Vol.-% in jeweils 1 Vol.-% Schritten auf eine Endkonzentration von max. 10 Vol. -%.The alcohol content is preferably increased in the steps of 1 to 2% by volume per minute, more preferably 10 minutes. Particular preference is given, for example, to an increase starting from an initial concentration of 4% by volume, in each case 1% by volume, to a final concentration of max. 10 vol. -%.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Temperatur von Schritt b) und/oder c) für einen Zeitraum von mindestens 1 bis maximal 84 Stunden, bevorzugt für einen Zeitraum von mindestens 2 bis maximal 72 Stunden, weiter bevorzugt für einen Zeitraum von mindestens 3 bis maximal 48 Stunden und am meisten bevorzugt für einen Zeitraum von mindestens 6 bis maximal 24 Stunden gehalten. Eine Haltezeit von 6 Stunden, 12 Stunden oder 18 Stunden ist dabei besonders bevorzugt.According to the inventive method, the temperature of step b) and / or c) for a period of at least 1 to a maximum of 84 hours, preferably for a period of at least 2 to a maximum of 72 hours, more preferably for a period of at least 3 to a maximum of 48 Hours and most preferably held for a period of at least 6 to a maximum of 24 hours. A hold time of 6 hours, 12 hours or 18 hours is particularly preferred.
Es ist dabei möglich, dass die Temperatur in Schritt b) und Schritt c) für den gleichen Zeitraum gehalten wird, die Haltezeit von Schritt b) und Schritt c) kann jedoch auch unterschiedlich lang sein. Weiter ist es gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, jede von dem erfindungsgemäßen Verfahren umfasste Temperatur mit jeder von dem erfindungsgemäßen Verfahren umfassten Haltezeit zu kombinieren.It is possible that the temperature in step b) and step c) is maintained for the same period of time, but the holding time of step b) and step c) can also be of different lengths. Furthermore, according to the method of the invention, it is possible to combine any temperature encompassed by the method according to the invention with any holding time encompassed by the method according to the invention.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren beträgt der Gas-Strom in den Schritten a) , b) und/oder c) bevorzugt 1 Nm3 bis 5 Nm3, bevorzugter 1,5 Nm3 bis 4 Nm3, weiter bevorzugt 2 Nm3 bis 3,5 Nm3 und am meisten bevorzugt 3 Nm3. Dabei ist es gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, dass der Gas-Strom der einzelnen Schritte a) , b) und c) unterschiedlich oder gleich gewählt wird. Im Fall eines Rohrbündelreaktors ist es dabei bevorzugt, dass die Gas-Ströme für jedes einzelne Rohr gleich sind, es ist jedoch auch möglich, dass für jedes Rohr unterschiedliche Gas-Ströme eingesetzt werden. Weiter ist es gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, jede von dem erfindungsgemäßen Verfahren umfasste Temperatur mit jeder von dem erfindungsgemäßen Verfahren umfassten Haltezeit und jedem Gas-Strom zu kombinieren.According to the process of the invention, the gas stream in steps a), b) and / or c) is preferably 1 Nm 3 to 5 Nm 3 , more preferably 1.5 Nm 3 to 4 Nm 3 , more preferably 2 Nm 3 to 3, 5 Nm 3 and most preferably 3 Nm 3 . It is possible according to the inventive method that the gas stream of the individual steps a), b) and c) different or equal is selected. In the case of a tube bundle reactor, it is preferred that the gas flows are the same for each individual tube, but it is also possible that different gas flows are used for each tube. Further, according to the method of the invention, it is possible to combine any temperature encompassed by the method according to the invention with any holding time and gas stream included in the method according to the invention.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf einenThe present invention further relates to a
Katalysator, der nach einem Verfahren, wie vorstehend näher beschrieben, aktiviert wurde.A catalyst which has been activated by a process as described in more detail above.
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung eines gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aktivierten Katalysators für die Erzeugung von Formaldehyd.Furthermore, the present invention relates to the use of an activated according to the inventive catalyst for the production of formaldehyde.
Dies betrifft insbesondere die Verwendung eines gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aktivierten Katalysators in einem Rohrbündelreaktor.This relates in particular to the use of a catalyst activated in accordance with the process according to the invention in a shell-and-tube reactor.
Bevorzugt sind übliche Rohrbündelreaktoren, wie sie beispielsweise in der EP 1837072 Al beschrieben sind, mit 5000 bis 30000 Röhren mit einem Innendurchmesser von bevorzugt 21 mm bis 30 mm, bevorzugt 21 und 25 mm und einer Länge von 1,8 m bis 6 m, bevorzugt 1,8 bis 2,5 m. Diese Rohrbündelreaktoren werden bevorzugt mittels eines Kühlmittels gekühlt, wobei es sich bevorzugt um Wärmeträgeröle bzw. Salzschmelzen handelt. Die Erfindung wird nun anhand des nachstehenden nicht als einschränkend zu verstehenden Beispiels und anhand einer Figur näher erläutert .Preference is given to conventional tube bundle reactors, as described, for example, in EP 1837072 A1, with 5000 to 30,000 tubes having an internal diameter of preferably 21 mm to 30 mm, preferably 21 and 25 mm and a length of 1.8 m to 6 m 1.8 to 2.5 m. These tube bundle reactors are preferably cooled by means of a coolant, which are preferably heat transfer oils or molten salts. The invention will now be explained in more detail with reference to the following non-limiting example and with reference to a figure.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1: die Formaldehydausbeute während eines Langzeit-1: the formaldehyde yield during a long-term
Stresstests bei 100% Methanolumsatz, undStress tests at 100% methanol conversion, and
Fig. 2: das Temperaturprofil während der Aktivierung.Fig. 2: the temperature profile during activation.
Methodenmethods
Erfindungsgemäß werden folgende physikalischenAccording to the following physical
Bestimmungsmethoden zur Charakterisierung des Katalysators verwendet :Determination methods used to characterize the catalyst:
1. Test zur Bestimmung der Haftfähigkeit der aktiven Masse ("Abriebs-Test) :1. Test for determining the adhesion of the active material ("abrasion test"):
Die Haftfähigkeit der aktiven Masse wird in einem Gerät der Fa. ERWEKA, Typ TAR 10 untersucht. Dazu wird eine Menge von 50 g Katalysator bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 75 Umdrehungen/min insgesamt 10-mal rotiert (= 10 Umdrehungen der Trommel) . Es wird danach der Abrieb als Verhältnis der losen, nicht mehr auf dem Trägerkörper gebundenen Beschichtung zur insgesamt aufgetragenen Beschichtung bestimmt.The adhesion of the active material is investigated in a device of the company ERWEKA, type TAR 10. For this purpose, a total of 50 g of catalyst at a rotational speed of 75 revolutions / min is rotated a total of 10 times (= 10 revolutions of the drum). It is then determined the abrasion as the ratio of the loose, no longer bound to the carrier body coating to the total applied coating.
2. BET-Oberfläche:2. BET surface area:
Die Bestimmung erfolgt nach der BET-Methode gemäß DIN 66131; eine Veröffentlichung der BET-Methode findet sich auch in J. Am. Chem. Soc . 60, 309 (1938). 3. Porenradienverteilung:The determination is made according to the BET method according to DIN 66131; a publication of the BET method can also be found in J. Am. Chem. Soc. 60, 309 (1938). 3. Pore radius distribution:
Die Bestimmung der Porenradienverteilung erfolgt mittels Quecksilberporosimetrie gemäß DIN 66133; maximaler Druck: 2.000 bar, Porosimeter 4000 (Firma Porotec, DE), nach Angaben des Herstellers.The pore radius distribution is determined by means of mercury porosimetry according to DIN 66133; maximum pressure: 2,000 bar, Porosimeter 4000 (Porotec, DE), according to the manufacturer.
4. Bestimmung der Teilchengrößen (Partikelgrößen) :4. Determination of particle sizes (particle sizes):
Die Bestimmung der Partikelgrößen erfolgt nach der Laserbeugungsmethode mit einem Fritsch Particle Sizer Analysette 22 Economy (Fa. Fritsch, DE) nach den Angaben des Herstellers, auch bezüglich der Probenvorbehandlung: Die Probe wird in deionisiertem Wasser ohne Zusatz von Hilfsmitteln homogenisiert und 5 Minuten mit Ultraschall behandelt. Die angegebenen D-Werte sind auf das Probenvolumen bezogen.The particle sizes are determined by the laser diffraction method using a Fritsch Particle Sizer Analysette 22 Economy (Fritsch, DE) according to the manufacturer's instructions, also with regard to the sample pretreatment: The sample is homogenized in deionized water without addition of auxiliaries and ultrasonically for 5 minutes treated. The specified D values are based on the sample volume.
Ausführungsbeispielembodiment
Herstellung der AktivkomponentePreparation of the active component
Ammoniumheptamolybdat und Eisen(III) nitrat wurden von der Firma Merck KGAa, Darmstadt, Eisenmolybdat von der Firma Süd- Chemie Catalysts Italia bezogen. Handelsübliche Titandioxide kamen zum Einsatz. Die BET Oberflächen der Titandioxide lagen im Bereich von 21 m2/g bis 101 m2/g, die pH-Werte, die sich beim Aufschlämmen der Suspensionen einstellten lagen im Bereich von 3,89 bis 7,62.Ammonium heptamolybdate and ferric nitrate were purchased from Merck KGAa, Darmstadt, Eisenmolybdat from Süd-Chemie Catalysts Italia. Commercially available titanium dioxides were used. The BET surface areas of the titanium dioxides ranged from 21 m 2 / g to 101 m 2 / g, and the pH values obtained when slurrying the suspensions ranged from 3.89 to 7.62.
Die pH Werte der Titandioxid-Suspensionen wurden mit einer Glaselektrode bestimmt, indem 9 g des jeweiligen Oxids in 400 ml destilliertem Wasser bei Raumtemperatur aufgeschlemmt und 12 Stunden gerührt wurden. Imprägnierung der TitandioxideThe pH values of the titanium dioxide suspensions were determined with a glass electrode by slurrying 9 g of the respective oxide in 400 ml of distilled water at room temperature and stirring for 12 hours. Impregnation of titanium dioxides
Die Imprägnierung erfolgte mittels der Spreitungsmethode (Festkörperbenetzung)The impregnation was carried out by means of the spreading method (solid wetting)
Bei dieser Methode wird davon ausgegangen, dass die frei werdende Enthalpie der gleichmäßigen Verteilung des Eisenmolybdats auf der Oberfläche des Titandioxids größer ist als die Enthalpie der Clusterbildung (Verringerung der freien Oberflächenenergie) . Je höher die Temperatur ist, desto größer ist die Gefahr des Sinterns, das schon weit unterhalb der Schmelztemperatur der Aktivkomponente einsetzen kann. Typischerweise kann die Oberflächendiffusion von Metallatomen bereits bei der Hüttig-Temperatur (THύttig = 0,3 TSchmeiz) und die von Metallagglomeraten bei der Tammann-Temperatur (TTammann =0,5 Tschmeiz) eingesetzt werden.This method assumes that the released enthalpy of uniform distribution of iron molybdate on the surface of titanium dioxide is greater than the enthalpy of clustering (reduction of surface free energy). The higher the temperature, the greater the risk of sintering, which can be far below the melting temperature of the active component. Typically, the surface diffusion of metal atoms can already be used at the Hüttig temperature (T H ύttig = 0.3 T Schm eiz) and that of metal agglomerates at the Tammann temperature (T Tamm nn = 0.5 Tmezzle).
Für die Realisierung der Ausführungsbeispiele wurde eine Temperatur zwischen der Hüttig- und der Tammann-Temperatur gewählt. Die in situ Temperung im Rohrreaktor wurde bei 43O0C für 48 Stunden durchgeführt.For the realization of the embodiments, a temperature between the Hüttig- and the Tammann temperature was chosen. The in situ annealing in the tubular reactor was carried out at 43O 0 C for 48 hours.
Die für eine Monolage berechnete Menge an Eisenmolybdat wurde mit dem jeweiligen Titandioxidpulver vermengt. Besonders bevorzugt weist das eingesetzte TiO2 eine BET Oberfläche von > 20 m2/g und < 50 m2/g auf. Daher wurden zur Imprägnierung von 250 g TiO2 und 40,68 g Eisenmolybdat benötigt.The amount of iron molybdate calculated for a monolayer was mixed with the respective titanium dioxide powder. The TiO 2 used particularly preferably has a BET surface area of> 20 m 2 / g and <50 m 2 / g. Therefore, it was necessary to impregnate 250 g of TiO 2 and 40.68 g of iron molybdate.
Die so erhaltene Beschichtungszusammensetzung wurde in Form dünner Schichten bei einer Temperatur zwischen 60 bis 8O0C auf die Steatitkörper im Fließbett aufgebracht . Die Schichtdicke des katalytisch aktiven Materials betrug bis zu 300 μm. Gleiches gilt natürlich auch für eine nachträgliche Imprägnierung einer zuvor auf den Trägerformkörper aufgebrachten TiO2 Schicht .The coating composition thus obtained was applied in the form of thin layers at a temperature between 60 to 8O 0 C on the steatite bodies in the fluidized bed. The layer thickness of the catalytically active material was up to 300 microns. The same applies, of course, for a subsequent Impregnation of a previously applied to the carrier molding TiO 2 layer.
Katalysatortestcatalyst test
1. Aktivierung1. Activation
Schritt a:Step a:
Nach Einbringen in einen Rohrreaktor wurde der Katalysator bei 16O0C unter 0,3 Nm3 Luft während 3 Stunden ausgeheizt.After introduction into a tube reactor, the catalyst was heated at 16O 0 C under 0.3 Nm 3 of air for 3 hours.
Schritt b) nachfolgend wurde der Katalysator auf 330 0C unter 0,3 Nm3 Luft (pro 1 Rohr) aufgeheizt und während 18 Std. kalziniert.Step b) Subsequently, the catalyst was heated to 330 0 C under 0.3 Nm 3 of air (per 1 tube) and calcined for 18 hrs.
Schritt c)Step c)
Anschließend wurde der Katalysator auf 4300C aufgeheizt und während 48h unter einem Strom von 0,3 Nm3 Luft kalziniert.Subsequently, the catalyst was heated to 430 0 C and calcined for 48h under a stream of 0.3 Nm 3 of air.
2. Katalyse2. Catalysis
Zum Anfahren des wie vorstehend aktivierten Katalysators wurde zuerst N2 auf Fluss N2 [Nm3/h] NTP 0,112, dann Luft auf Luft [Nm3/h] NTP 0,081 und zuletzt MeOH auf Methanol Fluss (Gas) [Nm3/h] 0,017 eingestellt und während einer Stunde äquilibriert. Hierbei entwickelte sich üblicherweise zunächst ein Hotspot (das Maximum der Kurve) wie in der Fig. 2 dargestellt ist. Nach der Äquilibrierung wurde mit dem Test begonnen.For starting up the catalyst activated as above, N 2 was first added to flow N 2 [Nm 3 / h] NTP 0.112, then air to air [Nm 3 / h] NTP 0.081 and finally MeOH to methanol flow (gas) [Nm 3 / h ] 0.017 and equilibrated for one hour. Here, usually a hotspot (the maximum of the curve) developed as shown in FIG. After equilibration, the test was started.
Der nachfolgend aufgeführte Katalysetest wurde in einem Rohrreaktor mit 21 mm Innendurchmesser und ein Länge von 100 mm bei 290 0C mittlerer Katalysatortemperatur durchgeführt. Formaldehyd, Methanol, Dimethylether und Wasser wurden gaschromatographisch bestimmt, CO und CO2 mittels IR-Messungen.The catalysis test listed below was carried out in a tube reactor with 21 mm inner diameter and a length of 100 mm at 290 0 C average catalyst temperature. Formaldehyde, methanol, dimethyl ether and water were determined by gas chromatography, CO and CO 2 by IR measurements.
Der erfindungsgemäß aktivierte Katalysator aus dem Ausführungsbeispiel wurde in Bezug auf die Beurteilung seiner Aktivität und Selektivität in der Oxidation von Methanol zu Formaldehyd getestet.The inventively activated catalyst of the embodiment was tested for the evaluation of its activity and selectivity in the oxidation of methanol to formaldehyde.
Die folgende Tabelle 1 fasst die experimentellen Ergebnisse des Katalysetests mit dem erfindungsgemäß aktivierten Katalysator zusammen.The following Table 1 summarizes the experimental results of the catalytic test with the inventively activated catalyst together.
Tabelle 1: ErgebnisseTable 1: Results
Figur 1 zeigt die Ausbeute an Formaldehyd über 2400 h Reaktionszeit. Die Formaldehydausbeute blieb über die gesamte Reaktionsdauer nahezu konstant und ist ein Beleg für die außerordentliche Langzeitstabilität eines mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens aktivierten Katalysators. FIG. 1 shows the yield of formaldehyde over a reaction time of 2400 hours. The formaldehyde yield remained virtually constant over the entire reaction time and is evidence of the extraordinary long-term stability of a catalyst activated by the process according to the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Aktivierung eines Katalysators für die1. A method for activating a catalyst for the
Oxidation von Methanol zu Formaldehyd oder für die Oxidation von Propylen zu Acrolein/Acrylsäure umfassend die Schritte desOxidation of methanol to formaldehyde or for the oxidation of propylene to acrolein / acrylic acid comprising the steps of
a) Erhitzens eines Katalysators auf eine Temperatur von 160 0C bis 200 0C in Gegenwart eines Gas-Stroms von 0,1 Nm3 bis 10 Nm3;a) heating a catalyst to a temperature of 160 0 C to 200 0 C in the presence of a gas stream of 0.1 Nm 3 to 10 Nm 3 ;
b) Erhitzens des Katalysators von 160 0C bis 200 0C auf eine Temperatur von 300 0C bis 350 0C bei einem Gas-Strom von 0,1 Nm3 bis 10 Nm3 und Halten der Temperatur für einen Zeitraum von 1 bis 84 Stunden,-b) heating the catalyst from 160 0 C to 200 0 C to a temperature of 300 0 C to 350 0 C at a gas flow of 0.1 Nm 3 to 10 Nm 3 and maintaining the temperature for a period of 1 to 84 hours -
c) Erhitzens des Katalysators von 300 0C bis 350 0C auf eine Temperatur von 390 0C bis 430 0C bei einem Gas-Strom von 0,1 Nm3 bis 10 Nm3 und Halten der Temperatur für einen Zeitraum von 1 bis 84 Stunden.c) heating the catalyst from 300 0 C to 350 0 C to a temperature of 390 0 C to 430 0 C at a gas flow of 0.1 Nm 3 to 10 Nm 3 and maintaining the temperature for a period of 1 to 84 hours.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Temperatur in Schritt b) und/oder c) für einen Zeitraum von mindestens2. The method according to claim 1, wherein the temperature in step b) and / or c) for a period of at least
2 bis maximal 72 Stunden gehalten wird.2 to a maximum of 72 hours.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Temperatur in Schritt b) und/oder c) für einen Zeitraum von mindestens3. The method according to claim 2, wherein the temperature in step b) and / or c) for a period of at least
3 bis maximal 48 Stunden gehalten wird.3 to a maximum of 48 hours.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the
Gas-Strom in Schritt a) , b) und/oder c) 1 Nm3 bis 5 Nm3 beträgt . Gas stream in step a), b) and / or c) 1 Nm 3 to 5 Nm 3 .
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich bei dem Gas um Luft handelt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the gas is air.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich bei dem Gas um ein Gemisch aus Methanol, Luft und Inertgas handelt.6. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the gas is a mixture of methanol, air and inert gas.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei es sich bei dem Inertgas um Stickstoff handelt.A process according to claim 6, wherein the inert gas is nitrogen.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei der Anteil an Methanol bei 0,1 bis 10 Vol.-% liegt.8. The method according to any one of claims 6 or 7, wherein the proportion of methanol is from 0.1 to 10 vol .-%.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der Anteil an Methanol bei 1 bis 5 Vol.-% liegt.9. The method according to claim 8, wherein the proportion of methanol is 1 to 5 vol .-%.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Katalysator Molybdän, Eisen und/oder Vanadium enthält.10. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the catalyst contains molybdenum, iron and / or vanadium.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei Molybdän, Eisen und/oder Vanadium als Oxid vorliegen.11. The method according to claim 10, wherein molybdenum, iron and / or vanadium are present as oxide.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Katalysator mindestens eine Promotorverbindung enthält.12. The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the catalyst contains at least one promoter compound.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Katalysator mindestens ein Oxid aus der Gruppe bestehend aus TiO2, SiO2, Al2O3, MgO, ZrO2, und deren Mischoxide enthält.13. The method according to any one of claims 1 to 12, wherein the catalyst contains at least one oxide selected from the group consisting of TiO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , and their mixed oxides.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Promotorverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Li, Na, K, Cs, Rb, Ca, Sr, Ba, P, Sb, Bi, Cu, Ag, Au, Su, Ce sowie Mischungen davon.14. The method according to claim 13, wherein the promoter compound is selected from the group consisting of Li, Na, K, Cs, Rb, Ca, Sr, Ba, P, Sb, Bi, Cu, Ag, Au, Su, Ce and Mixtures thereof.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der15. The method according to any one of claims 1 to 14, wherein the
Katalysator eine inerte Trägerstruktur umfasst.Catalyst comprises an inert support structure.
16. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei die Trägerstruktur unporös ist.16. The method according to claim 15, wherein the support structure is nonporous.
17. Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei das Material der Trägerstruktur ausgewählt ist aus Magnesiumsilikat (Steatit) , Quarz (SiO2) , Porzellan, Magnesiumoxid, Zinndioxid, Siliziumcarbid, Rutil, Tonerde (Al2O3), Zirkoniumsilikat, Aluminiumsilikat, Cersilicat, oder Mischungen davon sowie Metallen bzw. Legierungen.17. The method according to claim 15 or 16, wherein the material of the support structure is selected from magnesium silicate (steatite), quartz (SiO 2 ), porcelain, magnesium oxide, tin dioxide, silicon carbide, rutile, alumina (Al 2 O 3 ), zirconium silicate, aluminum silicate, Cersilicate, or mixtures thereof, and metals or alloys.
18. Katalysator für die Oxidation von Methanol zu Formaldehyd oder für die Oxidation von Propylen zu18. Catalyst for the oxidation of methanol to formaldehyde or for the oxidation of propylene to
Acrolein/Acrylsäure, aktiviert mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17.Acrolein / acrylic acid activated by a process according to any one of claims 1 to 17.
19.Verwendung eines Katalysators gemäß Anspruch 18 für die Herstellung von Formaldehyd oder Acrolein/Acrylsäure.19.Use of a catalyst according to claim 18 for the production of formaldehyde or acrolein / acrylic acid.
20.Verwendung eines Katalysators gemäß Anspruch 18 oder 19 in einem Rohrbündelreaktor. 20.Use of a catalyst according to claim 18 or 19 in a tube bundle reactor.
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