JP2002502697A - Combinatorial production and evaluation of heterogeneous catalysts - Google Patents

Combinatorial production and evaluation of heterogeneous catalysts

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    • C40B60/14Apparatus specially adapted for use in combinatorial chemistry or with libraries for creating libraries

Abstract

(57)【要約】 好ましくは平行の貫通通路を有し、少なくともn本の該通路にn種の異なる不均一系触媒および/または該触媒の前駆体を含む、本体から構成される不均一系触媒および/または該触媒の前駆体の配列であって、nが2、好ましくは10、より好ましくは100、特に好ましくは1000、極めて好ましくは10000であることを特徴とする、不均一系触媒および/または該触媒の前駆体の配列であり、配列の製造法は、a1)触媒および/または触媒前駆体中に含まれる成分に該当する元素および/または元素化合物の溶液、乳濁液および/または分散液を調製し、および、必要に応じて、無機担体材料の分散液を調製する段階、a2)必要に応じて、前記溶液、乳濁液および/または分散液中に付着促進剤、結合剤、粘度調整剤、pH調整剤および/または無機担体固体を添加する段階、a3)所定の組成物を得るために、所定量の前記溶液、乳濁液および/または分散液を通路それぞれの中に供給することによって、本体の通路を前記溶液、乳濁液および/または分散液で同時にまたは連続的に被覆する段階、および、a4)必要に応じて、触媒および/または触媒前駆体を乾燥し、必要に応じて焼結または焼成するために、必要に応じて不活性ガスまたは反応性ガスを存在させて、20℃〜1500℃の範囲の温度で、被覆後の本体を加熱する段階、を含む。   (57) [Summary] Heterogeneous catalyst comprising a body and / or said catalyst preferably having parallel through passages, wherein at least n said passages comprise n different heterogeneous catalysts and / or precursors of said catalyst A heterogeneous catalyst and / or a precursor of said catalyst, characterized in that n is 2, preferably 10, more preferably 100, particularly preferably 1000, very preferably 10,000. The method of producing the sequence comprises: a1) preparing a solution, an emulsion and / or a dispersion of the element and / or element compound corresponding to the component contained in the catalyst and / or the catalyst precursor; And, if necessary, a step of preparing a dispersion of the inorganic carrier material; a2) optionally, an adhesion promoter, a binder, a viscosity modifier, a pH adjuster in the solution, emulsion and / or dispersion. Adding a stabilizer and / or an inorganic carrier solid; a3) feeding a predetermined amount of said solution, emulsion and / or dispersion into each of the passages to obtain a predetermined composition; Simultaneously or successively coating said passages with said solution, emulsion and / or dispersion, and a4) optionally drying the catalyst and / or catalyst precursor and optionally sintering Or heating the coated body at a temperature in the range of 20 ° C. to 1500 ° C., optionally in the presence of an inert gas or a reactive gas, for firing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

本発明は、不均一系触媒のコンビナトリアル製造法および評価法、およびこの
方法によって得られる触媒に関する。
The present invention relates to a method for combinatorial production and evaluation of heterogeneous catalysts and to the catalysts obtained by this method.

【0002】[0002]

【従来技術】[Prior art]

個々の物質の合成および研究を目的とした古典的なケミストリーの他に、新規
化学物質を合成し研究するコンビナトリカルケミストリーが発展してきた。この
方法では、多数の反応物をワンポット合成により反応させ、得られた反応混合物
が所望の特性、例えば薬理活性を示すかどうかを分析していた。ある活性が上記
のような反応混合物に対して認められた場合には、次の段階で上記反応混合物中
のどの特定の物質がその活性の原因になっているかを決定する必要があった。実
際の活性化合物を決定するのには多くの経費を要する上に、多数の反応物に不都
合な副反応を回避させるのは困難であった。
In addition to classical chemistry for the synthesis and study of individual substances, combinatorial chemistry for the synthesis and study of new chemicals has evolved. In this method, a large number of reactants are reacted by a one-pot synthesis, and it is analyzed whether or not the obtained reaction mixture exhibits desired properties, for example, pharmacological activity. If an activity was observed for a reaction mixture as described above, it was necessary in the next step to determine which particular substance in the reaction mixture was responsible for the activity. Determining the actual active compound is costly and it has been difficult to avoid adverse reactions on many reactants.

【0003】 別のコンビナトリアル合成法では、多数の異なる反応容器中で多数の反応物に
よる特定の反応を特定の量で行うことにより多数の化合物を合成した。この方法
では、例えばある混合物に関して薬理活性が認められた場合にはその混合物の合
成に使用した出発物質が直ちにわかるように、各反応容器中に1種の反応生成物
のみが存在するようにするのが好ましい。
In another combinatorial synthesis method, a number of compounds were synthesized by performing a particular reaction with a number of reactants in a number of different reactions in a number of different reaction vessels. In this method, only one reaction product is present in each reaction vessel, for example, if pharmacological activity is observed for a mixture, so that the starting material used in the synthesis of the mixture is immediately known. Is preferred.

【0004】 新規な薬理活性物質の探索にコンビナトリアル合成を応用するという比較的特
殊な最初の応用例に加えて、最近では、コンビナトリアル合成法の応用が低分子
量の有機化合物および有機物の触媒および無機物の触媒の分野に拡張されてきた
In addition to the relatively specific first application of combinatorial synthesis to the search for new pharmacologically active substances, recently, combinatorial synthesis has been applied to low molecular weight organic compounds and organic catalysts and inorganic compounds. It has been extended to the field of catalysts.

【0005】 F.M.Mengerらは[Phosphatase Catalysis D
eveloped via Combinatorial Organic C
hemistry],J.Org.Chem.60(1995),6666−6
667において、コンビナトリアル法による有機触媒の合成について開示してい
る。彼らは、8種の異なる官能基を有するカルボン酸をポリアリルアミン上にア
ミド結合を介して結合させた。さらに、異なる金属イオンをポリマー上に錯形成
を介して結合させた。得られたポリマーについてホスファターゼ活性を研究した
。しかし、触媒を自動制御による製造法によって得たか否かの記載は無い。個々
の触媒の製造法のみが記載されている。
[0005] FM Menger et al. [Phosphatase Catalyst D
developed via Combinatorial Organic C
chemistry], J.M. Org. Chem. 60 (1995), 6666-6
667 discloses the synthesis of an organic catalyst by a combinatorial method. They conjugated carboxylic acids with eight different functional groups onto polyallylamine via amide bonds. In addition, different metal ions were attached to the polymer via complexation. The resulting polymer was studied for phosphatase activity. However, there is no description as to whether or not the catalyst was obtained by a production method based on automatic control. Only the preparation of the individual catalysts is described.

【0006】 C.L.HillおよびR.D.Gallは[The first comb
inatorially prepared and evaluated i
norganic catalysts. Polyoxometalates
for the aerobic oxidation of the mu
stard analog tetrahydrothiophene(THT
)], J.Mol.Catalysis A:Chemical 114(1
996),103−111において、所望の金属塩の溶液を異なる比で混合して
合成したポリオキソ金属酸塩のコンビナトリアル製造法および評価法を開示して
いる。彼らは、燐酸水素ナトリウム溶液の他、タングステン酸塩、モリブデン酸
塩およびバナジン酸塩溶液をこの方法で合成した。適当な溶液を調製した後、p
Hを所定の値に調節し、反応を誘発した。得られた触媒は、反応には溶解形態で
使用された。触媒製造法が自動制御によるものか否かの記載は無い。
C. L. Hill and R.A. D. Gall [The first comb
inially prepared and evaluated i
organic catalysts. Polyoxometalates
for the aerobic oxidation of the mu
star analog tetrahydrothiophene (THT
)], J. et al. Mol. Catalysis A: Chemical 114 (1
996), 103-111, discloses a combinatorial production method and evaluation method of a polyoxometalate synthesized by mixing solutions of a desired metal salt at different ratios. They synthesized tungstate, molybdate and vanadate solutions in this way, as well as sodium hydrogen phosphate solutions. After preparing an appropriate solution, p
H was adjusted to a predetermined value to elicit a response. The resulting catalyst was used in dissolved form for the reaction. There is no description as to whether the catalyst production method is based on automatic control.

【0007】 例えば滴下板に類似した反応容器の配列中に異なる量の種々の液体反応物を導
入する特殊な方法がUS5449754に記載されている。この方法では、反応
物の貯蔵溶液と接続されているインクジェットプリンターのプリンターヘッドが
XYポジッショナーによって上記配列上を動き、液の排出はコンピューターによ
り制御されている。
A special method is described in US Pat. No. 5,449,754 for introducing different amounts of various liquid reactants into an array of reaction vessels, for example similar to a dropping plate. In this method, a printer head of an ink jet printer connected to a storage solution of a reactant is moved on the above-mentioned arrangement by an XY positioner, and discharge of the liquid is controlled by a computer.

【0008】 F.C.Moathesらは[Infrared Thermographi
c Screening of Combinatorial Librari
es of Heterogeneous Catalysts],Ind.E
ng.Chem.Res.35(1996)4801−4803において、酸化
アルミニウムに異なる金属元素を適用した物質を含む一連の不均一系触媒をIR
によりスクリーニングする方法を開示している。彼らは、水素の酸化に対する上
記触媒の触媒活性を研究した。個々の触媒は、適当な金属塩の溶液に酸化アルミ
ニウムのペレットを含浸させ、乾燥し、焼成して製造した。自動制御により製造
を行ったか否かの記載は無い。
F. C. Moathes et al. [Infrared Thermographi
c Screening of Combinatorial Library
es of Heterogeneous Catalysts], Ind. E
ng. Chem. Res. 35 (1996) 4801-4803, discloses a series of heterogeneous catalysts containing substances obtained by applying different metal elements to aluminum oxide.
Discloses a method of screening. They studied the catalytic activity of the catalyst on the oxidation of hydrogen. Each catalyst was prepared by impregnating a solution of the appropriate metal salt with aluminum oxide pellets, drying and calcining. There is no description as to whether or not production was performed by automatic control.

【0009】 彼らは、異なるペレットを担体上の所定の位置に置き、反応条件下で水素と接
触させた。触媒活性がある場合には触媒が発熱するため、発熱を赤外線カメラを
使用して発熱を測定することにより活性な触媒を決定することが可能であった。
[0009] They placed the different pellets in place on the support and contacted them with hydrogen under the reaction conditions. Since the catalyst generates heat when there is catalytic activity, it was possible to determine the active catalyst by measuring the heat generation using an infrared camera.

【0010】 B.E.Bakerらは[Solution−Based Assembly
of Metal Surfaces by Combinatorial
Methods],J.Am.Chem.Soc.118(1996),872
1−8722において、組成の異なる金属表面をコンビナトリアル手法により製
造する方法を開示している。上記目的のため、彼らは、基板上に金の分布勾配を
形成するために金のコロイド溶液中に所定の速度でシラン被覆ガラス板を浸した
。ガラス板を引き出し、乾燥させた後に、ガラス板を90°回転し、さらに板上
に銀の濃度勾配を形成するために銀イオン溶液中に浸した。この結果、表面上の
組成が連続的に変化することになる。
B. E. FIG. Baker et al. [Solution-Based Assembly.
of Metal Surfaces by Combinatorial
Methods], J. et al. Am. Chem. Soc. 118 (1996), 872
No. 1-8722 discloses a method for producing metal surfaces having different compositions by a combinatorial method. To this end, they dipped a silane-coated glass plate at a predetermined rate in a colloidal solution of gold to form a gold distribution gradient on the substrate. After the glass plate was pulled out and dried, the glass plate was rotated 90 ° and further immersed in a silver ion solution to form a silver concentration gradient on the plate. As a result, the composition on the surface changes continuously.

【0011】 X.D.Xiangらは[A Combinatorial Approac
h for Materials Discovery],Science 68 (1995),1738−1740において、適当な金属付着法として物理
的遮蔽法および蒸着法を用いて、異なる金属組成のコンビナトリアル配列として
基板上にBiSrCaCuOおよびYBaCuO超伝導薄膜を形成する方法を開
示している。焼成の後、異なる組成の物質が配列の異なる位置に現れ、例えば伝
導性についてマイクロプローブにより研究することができる。
X. D. Xiang et al. [A Combinatorial Approac
h for Materials Discovery], Science 2 68 (1995), at 1738-1740, using physical shielding method and an evaporation method as a suitable metal deposition technique, BiSrCaCuO and YBaCuO superconductor on the substrate as a combinatorial array of different metal composition A method for forming a thin film is disclosed. After firing, different compositions of material appear at different locations in the array and can be studied, for example, by microprobes for conductivity.

【0012】 WO96/11878は、上記のような超伝導物質の配列の製造法に加えて、
ゼオライトの製造法について開示しているが、ここでは、複数の金属塩溶液を、
事前に混合しておかずに、それぞれの場合に必要な量だけインクジェットを使用
してそれぞれの場合に必要な量だけ一種の滴下板上に導入し、最後の溶液を添加
した際に沈殿形成が開始するようにしている。BSCCO超伝導体もまた、合成
に必要な個々の金属硝酸塩溶液を一種の滴下板上に噴霧することにより別々に供
給し、さらに加熱することによって合成することができる。
[0012] WO 96/11878 provides, in addition to the method for producing an array of superconducting materials as described above,
Although it discloses a method for producing zeolites, here, a plurality of metal salt solutions,
Instead of pre-mixing, use the required amount of ink in each case and use an inkjet to introduce only the required amount on each type of dropping plate, and precipitate formation starts when the last solution is added I am trying to do it. BSCCO superconductors can also be synthesized by separately feeding by spraying the individual metal nitrate solutions required for synthesis onto a type of drip plate and further heating.

【0013】 様々な種類の不均一系触媒は公知の方法により合成することができる。しかし
ながら、触媒の評価法は複雑であり、実際的な条件下、例えば触媒上に反応物を
必要な滞留時間だけ置くような条件下、では行うことができないこともしばしば
である。というのは、触媒は比較的嵩高く一般的には平坦な担体上に存在し、例
えば反応物を気体混合物として供給しなければならないからである。
[0013] Various types of heterogeneous catalysts can be synthesized by known methods. However, methods for evaluating catalysts are complex and often cannot be performed under practical conditions, such as placing the reactants on the catalyst for the required residence time. This is because the catalyst is present on a relatively bulky and generally flat carrier, for example the reactants must be supplied as a gaseous mixture.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

本発明の目的は、得られた触媒を安価に、かつ工業的方法に類似した条件下で
評価することができる、無機物の不均一系触媒および該触媒の前駆体の配列を製
造する方法を提供することである。加えて、従来の方法の欠点を回避することで
ある。本発明の方法に対応して得られる配列も提供する。
An object of the present invention is to provide a method for producing an inorganic heterogeneous catalyst and an array of precursors of the catalyst, which can evaluate the obtained catalyst at low cost and under conditions similar to industrial methods. It is to be. In addition, it is to avoid the disadvantages of conventional methods. Also provided are sequences obtained corresponding to the method of the invention.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

発明者らは、上記課題は、好ましくは平行の貫通通路を有し、少なくともn本
の該通路にn種の異なる、好ましくは無機物の、不均一系触媒および/または該
触媒の前駆体を含む、本体から構成される、好ましくは無機物の、不均一系触媒
および/または該触媒の前駆体の配列であって、nが2、好ましくは10、より
好ましくは100、特に好ましくは1000、極めて好ましくは10000であ
ることを特徴とする、好ましくは無機物の、不均一系触媒および/または該触媒
の前駆体の配列、を提供することによって達成されることを発見した。
The object is that the object is to have preferably parallel through passages, wherein at least n of the passages comprise n different, preferably inorganic, heterogeneous catalysts and / or precursors of said catalysts. An array of heterogeneous catalysts and / or precursors of said catalysts, preferably composed of a body, preferably inorganic, wherein n is 2, preferably 10, more preferably 100, particularly preferably 1000, very preferably Has been found to be achieved by providing an arrangement of heterogeneous catalysts and / or precursors of said catalysts, which is characterized in that it is 10,000.

【0016】 本発明の一形態では、上記本体は管巣反応器または熱交換器であり、通路は管
である。
In one aspect of the invention, the body is a tube reactor or a heat exchanger and the passage is a tube.

【0017】 本発明のさらに別の形態では、上記本体は例えば穿孔の形態の通路を有する固
体材料からなるブロックである。
In yet another form of the invention, the body is a block of solid material having a passage, for example in the form of a perforation.

【0018】 不均一系触媒及び/または触媒前駆体は、非担持型触媒または担持型触媒およ
び/またはこれらの前駆体であるのが好ましく、触媒層、管壁被覆層または補助
担体被覆層として存在する。
The heterogeneous catalyst and / or catalyst precursor is preferably an unsupported catalyst or a supported catalyst and / or a precursor thereof, and is present as a catalyst layer, a tube wall coating layer or an auxiliary carrier coating layer. I do.

【0019】 “無機物の不均一系触媒または該触媒の前駆体の配列”という語句は、ここで
は、異なる無機物の不均一系触媒または該触媒の前駆体が、本体中の互いに空間
的に分離している所定の領域上に存在するような配列を意味する。本体は、平行
の貫通通路を有するのが好ましく、管巣反応器または熱交換器であるのが好まし
い。個々の領域どうしの幾何学的配置はこの場合には自由に選択してよい。例え
ば、各領域を一列に(準1次元)配置してもよく、チェス板のように(準2次元
)配置してもよい。平行の貫通通路を有する本体、好ましくは互いに平行である
多数の管を有する管巣反応器または熱交換器の場合は、管の長さ方向の軸に垂直
な断面を考えると配置が明確になる。すなわちこの場合は、個々の管の断面が、
互いに分離した別々の異なる領域を形成することになる。上記の領域または管、
例えば円形の断面を有する管、を密接に充填させた配列にしてもよい。この場合
は異なる列が互いにずれて配列することになる。
The phrase “arrangement of inorganic heterogeneous catalysts or precursors of said catalysts” is used herein to refer to the heterogeneous heterogeneous inorganic catalysts or precursors of said catalyst being spatially separated from one another in the body. Means a sequence that exists on a given area. The body preferably has parallel through passages, and is preferably a tube reactor or a heat exchanger. The geometry of the individual areas may be freely selected in this case. For example, the respective regions may be arranged in a line (quasi-one-dimensional) or may be arranged like a chessboard (quasi-two-dimensional). In the case of tube nest reactors or heat exchangers having a body with parallel through passages, preferably a number of tubes parallel to each other, the arrangement becomes clear when considering the cross-section perpendicular to the longitudinal axis of the tubes. . That is, in this case, the cross section of each tube is
This will form separate and distinct areas that are separated from each other. The above areas or tubes,
For example, a tightly packed arrangement of tubes having a circular cross section may be used. In this case, different columns will be arranged shifted from each other.

【0020】 “本体”という語句は、多数の(少なくともn個の)貫通通路を有する3次元
の物体を意味する。このとき通路は、本体の2つの表面を接続し、本体の内部を
通っている。通路は、ほとんど、好適には完全に、互いに平行であるのが好まし
い。この場合には、本体は単一または複数の材料からなり、内部まで材料が存在
してもよく、中空であってもよい。本体は、いかなる適当な幾何学的形状であっ
てもよい。互いに平行な二面を有し、各表面には通路の開口部の一方が位置する
のが好ましい。通路はこれらの表面に対して垂直に通っているのが好ましい。こ
の種類の本体の例としては、通路が2つの平行な表面の間を通っている平行六面
体または円柱が挙げられる。しかしながら、同様の幾何学的形態も多く考えられ
る。
The phrase “body” refers to a three-dimensional object having a large number (at least n) of passages. The passage then connects the two surfaces of the body and passes through the interior of the body. The passages are preferably substantially, preferably completely, parallel to one another. In this case, the main body is made of a single material or a plurality of materials. The body may be of any suitable geometric shape. Preferably, it has two surfaces parallel to each other, each surface having one of the passage openings. The passage preferably runs perpendicular to these surfaces. Examples of this type of body include a parallelepiped or cylinder with a passage passing between two parallel surfaces. However, many similar geometries are possible.

【0021】 “通路”という語句は、本体の内部を通っている、本体表面上に位置する2つ
の開口部の間を連結する部分を意味し、この中を通って例えば本体中を流動物が
通過する。ここで、通路はいかなる所望の幾何学的形状であってもよい。通路の
長さに応じて断面積が変化してもよいが、一定の断面積を有しているのが好まし
い。通路の断面は、例えば楕円形、円形、および多角形の各角の間を繋ぐ線が直
線または丸みを帯びた線である多角形、であってもよい。円形または等辺多角形
である断面を有するものが好ましい。本体に含まれる通路全部が同じ幾何学的形
状(断面および長さ)であり、互いに平行に配置されているのが好ましい。
The phrase “passage” refers to a portion passing through the interior of the body, connecting between two openings located on the surface of the body, through which fluid flows, eg, through the body. pass. Here, the passage may be of any desired geometric shape. The cross-sectional area may vary depending on the length of the passage, but preferably has a constant cross-sectional area. The cross-section of the passage may be, for example, an ellipse, a circle, and a polygon in which the line connecting the corners of the polygon is a straight or rounded line. Those having a circular or equilateral polygonal cross section are preferred. Preferably, all the passages contained in the body have the same geometric shape (cross section and length) and are arranged parallel to one another.

【0022】 “管巣反応器”および“熱交換器”という語句は、多数の管形態の通路を平行
に集めた配置を意味する。ここで、管はいかなる所望の断面を有していてもよい
。管の配置は互いに固定された空間位置関係にあり、管が互いに空間的に分離し
て存在するのが好ましく、管全部を覆う外殻で囲まれているのが好ましい。この
方法により、例えば、加熱または冷却媒体が外殻の内部を通過して熱を伝導し、
管全体を均一に加熱または冷却することができる。
The terms “tube reactor” and “heat exchanger” refer to an arrangement of multiple tube-shaped passages collected in parallel. Here, the tube may have any desired cross section. The arrangement of the tubes is in a fixed spatial relationship with respect to each other, preferably the tubes are spatially separated from one another, and are preferably surrounded by a shell covering the entire tube. In this way, for example, a heating or cooling medium conducts heat through the interior of the shell,
The entire tube can be heated or cooled uniformly.

【0023】 “固体材料のブロック”という語句は、例えば穿孔の形態の通路を有する固体
材料(単一または複数の出発物質から構成されてもよい。)の本体を意味する。
通路(穿孔)の幾何学的形状は、通路について一般的に上に記載したのと同様に
自由に選択することができる。通路(穿孔)は、後から孔を開けることにより設
ける必要は無く、例えば有機物および/または無機物の成形体を押出成形するこ
とにより固体の本体/ブロックを形成する時に(例えば押出成形の間に適当な金
型形状を用いて)開けておいてもよい。管巣反応器または熱交換器の場合と対照
的に、ブロックの場合は、通路の間の本体空間は常に固体材料によって満たされ
ている。ブロックは単一または複数の金属で構成するのが好ましい。
The phrase “block of solid material” means the body of solid material (which may be composed of single or multiple starting materials) with passages in the form of, for example, perforations.
The geometry of the passage (perforation) can be freely selected, as generally described above for the passage. The passages (perforations) do not need to be provided by drilling holes later, and can be used, for example, when forming a solid body / block by extruding an organic and / or inorganic compact (for example, suitable during extrusion). (Using a suitable mold shape). In the case of blocks, as opposed to tube reactors or heat exchangers, the body space between the passages is always filled with solid material. Preferably, the block is composed of one or more metals.

【0024】 “所定の”という語句は、例えば、特定の触媒組成物に特定の測定値を確実に
割り当てることができるように、異なる触媒または触媒前駆体の個々の管への割
り当てを記録し、後から、例えば個々の触媒の活性、選択性および/または長期
安定性を確認する時に検索できるような方法をとって、多くの異なる触媒または
触媒前駆体を管巣反応器または熱交換器に導入することを意味する。コンピュー
ター制御により、触媒または該触媒の前駆体を合成して管巣反応器の異なる管中
に配置するのが好ましく、各触媒の組成および触媒または触媒前駆体を導入する
管巣反応器中の管の位置をコンピューターに蓄え、後から検索できるようにする
のが好ましい。従って、“所定の”という語句は、管巣反応器中の管への一般的
には異なる触媒または触媒前駆体の偶然または無作為の割り当てを区別するのに
役に立つものである。
The phrase “predetermined” records the assignment of different catalysts or catalyst precursors to individual tubes, for example, to ensure that particular measurements are assigned to particular catalyst compositions; Later, many different catalysts or catalyst precursors are introduced into the tube reactor or heat exchanger in such a way that they can be searched later, for example, when confirming the activity, selectivity and / or long-term stability of the individual catalysts. Means to do. Preferably, the catalyst or precursor of the catalyst is synthesized by computer control and placed in different tubes of the tube reactor, the composition of each catalyst and the tubes in the tube reactor into which the catalyst or catalyst precursor is introduced. It is preferable to store the position of the file on a computer so that it can be searched later. Thus, the phrase "predetermined" is helpful in distinguishing the accidental or random assignment of generally different catalysts or catalyst precursors to tubes in a tube nest reactor.

【0025】 本発明の好ましくは無機物の不均一系触媒または該触媒の前駆体の配列は、種
々の方法により合成される。
The arrangement of the preferably inorganic heterogeneous catalysts or precursors of the catalysts of the present invention is synthesized by various methods.

【0026】 製法a)は、 a1)触媒および/または触媒前駆体中に含まれる成分に該当する元素および
/または元素化合物の溶液、乳濁液および/または分散液を調製し、および、必
要に応じて、無機担体材料の分散液を調製する段階、 a2)必要に応じて、前記溶液、乳濁液および/または分散液中に付着促進剤
、結合剤、粘度調整剤、pH調整剤および/または無機担体固体を添加する段階
、 a3)所定の組成物を得るために、所定量の前記溶液、乳濁液および/または
分散液を通路それぞれの中に供給することによって、本体の通路を前記溶液、乳
濁液および/または分散液で同時にまたは連続的に被覆する段階、および、 a4)必要に応じて、触媒および/または触媒前駆体を乾燥し、必要に応じて
焼結または焼成するために、必要に応じて不活性ガスまたは反応性ガスを存在さ
せて、20℃〜1500℃の範囲の温度で、被覆後の本体を加熱する段階、 を含む。
The production method a) comprises the steps of: a1) preparing a solution, an emulsion and / or a dispersion of an element and / or element compound corresponding to the components contained in the catalyst and / or the catalyst precursor, and Optionally, preparing a dispersion of the inorganic carrier material, a2) if necessary, an adhesion promoter, a binder, a viscosity modifier, a pH modifier and / or the like in the solution, emulsion and / or dispersion. Or adding an inorganic carrier solid; a3) feeding a predetermined amount of said solution, emulsion and / or dispersion into each of said passages to obtain a predetermined composition, whereby said passage of said body is Simultaneously or successively coating with a solution, emulsion and / or dispersion, and a4) optionally drying the catalyst and / or catalyst precursor and optionally sintering or calcining To Optionally in the presence of an inert gas or reactive gas, at temperatures ranging from 20 ° C. to 1500 ° C., comprising, heating the body after coating.

【0027】 製法b)は、 b1)触媒および/または触媒前駆体中に含まれる成分に該当する元素および
/または元素化合物の溶液、乳濁液および/または分散液を調製し、および、必
要に応じて無機担体材料の分散液を調製する段階、 b2)必要に応じて、前記溶液、乳濁液および/または分散液中に付着促進剤
、結合剤、粘度調整剤、pH調整剤および/または無機担体固体を添加する段階
、 b3)触媒担体上に所定の組成物を形成するために、所定量の前記溶液、乳濁
液および/または分散液を通路それぞれの中に供給することによって、本体の通
路中に存在する触媒担体を前記溶液、乳濁液および/または分散液で同時にまた
は連続的に被覆する段階、および、 b4)必要に応じて、触媒および/または触媒前駆体を乾燥し、必要に応じて
焼結または焼成するために、必要に応じて不活性ガスまたは反応性ガスを存在さ
せて、20℃〜1500℃の範囲の温度で、通路内の被覆後の触媒担体を含む本
体を加熱する段階、 を含む。
The production method b) comprises the steps of: b1) preparing a solution, an emulsion and / or a dispersion of an element and / or element compound corresponding to the components contained in the catalyst and / or the catalyst precursor, and Optionally preparing a dispersion of the inorganic carrier material; b2) optionally an adhesion promoter, a binder, a viscosity modifier, a pH modifier and / or in said solution, emulsion and / or dispersion. Adding an inorganic support solid; b3) supplying a predetermined amount of said solution, emulsion and / or dispersion into each of the passages to form a predetermined composition on the catalyst support, Simultaneously or successively coating the catalyst support present in the passage of the above with the solution, emulsion and / or dispersion, and b4) optionally drying the catalyst and / or catalyst precursor; Must The body containing the coated catalyst carrier in the passage is heated at a temperature in the range of 20 ° C. to 1500 ° C. in the presence of an inert gas or a reactive gas as required to sinter or calcine according to Heating.

【0028】 製法c)は、 c1)触媒および/または触媒前駆体中に含まれる化学成分に該当する元素お
よび/または元素化合物の溶液、乳濁液および/または分散液を調製し、および
、必要に応じて無機担体材料の分散液を調製する段階、 c2)単一または複数の並行に操作される反応容器中で、所定量の前記溶液、
乳濁液および/または分散液および必要に応じて沈殿助剤を混合する段階、 c3)必要に応じて、得られた混合液中に付着促進剤、結合剤、粘度調整剤、
pH調整剤および/または無機担体固体を添加する段階、 c4)本体の単一または複数の所定の通路を単一または複数の前記混合液で被
覆する段階、 c5)所定の触媒および/または触媒前駆体の組成物をそれぞれ含む通路の被
覆が終了するまで、本体の別の通路に対してc2)〜c4)の段階を繰り返す段
階、 c6)必要に応じて、触媒および/または触媒前駆体を乾燥し、必要に応じて
焼結または焼成するために、必要に応じて不活性ガスまたは反応性ガスを存在さ
せて、20℃〜1500℃の範囲の温度で、被覆後の本体を加熱する段階、 を含む。
The production method c) comprises: c1) preparing a solution, an emulsion and / or a dispersion of an element and / or element compound corresponding to a chemical component contained in a catalyst and / or a catalyst precursor, and Preparing a dispersion of an inorganic carrier material according to: c2) a predetermined amount of said solution in one or more parallel operated reaction vessels;
Mixing the emulsion and / or dispersion and, if necessary, a precipitating aid; c3) optionally, an adhesion promoter, a binder, a viscosity modifier in the resulting mixture,
adding a pH adjuster and / or an inorganic carrier solid; c4) coating one or more predetermined passages of the body with one or more of said mixture; c5) predetermined catalysts and / or catalyst precursors. Repeating steps c2) to c4) for the other passages of the body until the passages containing the respective body composition are completed; c6) optionally drying the catalyst and / or catalyst precursor Heating the coated body at a temperature in the range of 20C to 1500C, optionally in the presence of an inert gas or a reactive gas, for sintering or firing, including.

【0029】 製法c)は、 c1)酸素以外の触媒中に存在する化学成分に該当する元素化合物の溶液を調
製する段階、および必要に応じて無機物の担体材料の分散液を調製する段階、 c2)単一または複数の並行に操作される反応容器中で、所定量の溶液、また
は分散液および必要に応じて沈殿助剤を、触媒中に存在する化学物質を沈殿させ
ながら、混合する段階、 c3)必要に応じて、得られた懸濁液中に付着促進剤、結合剤、粘度調整剤、
pH調整剤および/または無機担体固体を添加する段階、 c4)管巣反応器または熱交換器の単一または複数の所定の管を前記懸濁液で
被覆する段階、 c5)それぞれ所定の触媒組成物を含む管が被覆させるまで、管巣反応器また
は熱交換器の異なる管に対し、c2)〜c4)の段階を繰り返す段階、 c6)必要に応じて、触媒および/または触媒前駆体を乾燥し、必要に応じて
焼結または焼成するために、必要に応じて不活性ガスまたは反応性ガスを存在さ
せて、20℃〜1500℃の範囲の温度で、被覆後の管巣反応器または熱交換器
を加熱する段階、 を含むのが好ましい。
The production method c) comprises the steps of: c1) preparing a solution of an elemental compound corresponding to a chemical component present in the catalyst other than oxygen, and, if necessary, preparing a dispersion of an inorganic carrier material; c2 Mixing) a predetermined amount of solution or dispersion and, optionally, a precipitating aid in a single or a plurality of parallel operated reaction vessels, while precipitating the chemicals present in the catalyst; c3) If necessary, an adhesion promoter, a binder, a viscosity modifier, and the like in the obtained suspension.
adding a pH adjusting agent and / or an inorganic carrier solid; c4) coating one or more predetermined tubes of a tube reactor or heat exchanger with the suspension; c5) respectively a predetermined catalyst composition Repeating steps c2) to c4) on different tubes of the tube nest reactor or heat exchanger until the tubes containing the material are coated, c6) optionally drying the catalyst and / or catalyst precursor In order to sinter or calcine as required, an inert gas or a reactive gas is optionally present at a temperature in the range of 20 ° C. to 1500 ° C., and the coated tube reactor or thermal Heating the exchanger.

【0030】 製法d)は、 d1)触媒および/または触媒前駆体中に含まれる化学成分に該当する元素お
よび/または元素化合物の溶液、乳濁液および/または分散液を調製し、および
、必要に応じて無機担体材料の分散液を調製する段階、 d2)単一または複数の並行に操作される反応容器中で、所定量の前記溶液、
乳濁液および/または分散液、および必要に応じて沈殿助剤を混合する段階、 d3)必要に応じて、得られた混合液中に付着促進剤、結合剤、粘度調整剤、
pH調整剤および/または無機担体固体を添加する段階、 d4)本体の単一または複数の所定の通路中に存在する触媒担体を、単一また
は複数の前記混合液で被覆する段階、 d5)本体の通路中に存在する触媒担体(好ましくは全部)について、それぞ
れ所定の(一般的には互いに異なる)触媒の組成物および/または触媒前駆体の
組成物による被覆が終了するまで、本体の別の(一般的にはまだ被覆されていな
い)触媒担体に対してd2)〜d4)の段階を繰り返す段階、 d6)必要に応じて、触媒および/または触媒前駆体を乾燥し、必要に応じて
焼結または焼成するために、必要に応じて不活性ガスまたは反応性ガスを存在さ
せて、20℃〜1500℃の範囲の温度で、通路中に被覆後の触媒担体を含む本
体を加熱する段階、 を含む。
The production method d) comprises the steps of: d1) preparing a solution, an emulsion and / or a dispersion of an element and / or element compound corresponding to a chemical component contained in a catalyst and / or a catalyst precursor, and Preparing a dispersion of an inorganic carrier material according to: d2) a predetermined amount of said solution in one or more parallel operated reaction vessels;
Mixing the emulsion and / or dispersion and, if necessary, a precipitating aid, d3) optionally, an adhesion promoter, a binder, a viscosity modifier in the resulting mixture,
adding a pH adjuster and / or an inorganic carrier solid; d4) coating the catalyst carrier present in one or more predetermined passages of the body with one or more of said mixture; d5) body (Preferably all) of the catalyst carriers present in the passages of the above, until the coating with the respective predetermined (generally different) composition of the catalyst and / or the composition of the catalyst precursor is completed, Repeating steps d2) to d4) on the catalyst carrier (generally not yet coated); d6) drying the catalyst and / or catalyst precursor, if necessary, Heating the body containing the coated catalyst support in a passage at a temperature in the range of 20 ° C. to 1500 ° C., optionally in the presence of an inert gas or a reactive gas, for sintering or firing; including .

【0031】 この製法において、本体の通路(例えば管の内表面)または触媒担体の接着性
は、被覆の前に、通路(例えば内管)の内壁に化学的、物理的または機械的前処
理を施すかまたは接着性被覆層を設けることにより、増加させることができる。
この工程は、特に製法a)およびc)、およびb)およびd)にそれぞれ適用さ
れる。
In this process, the adhesion of the body passages (for example the inner surface of the tube) or the catalyst carrier is determined by applying a chemical, physical or mechanical pretreatment to the inner walls of the passages (for example the inner tube) before coating. It can be increased by applying or by providing an adhesive coating.
This step applies in particular to processes a) and c), and b) and d), respectively.

【0032】 製法e)は、 e1)所定の組成物を有する非担持型触媒の形態で異なる不均一系触媒および
/または該触媒の前駆体を製造する段階、 e2)不均一系触媒の脱落防止措置を施した、本体の単一または複数の所定の
通路それぞれに、単一または複数の所定の組成物を有する不均一系触媒および/
または該触媒の前駆体をそれぞれ充填する段階、 e3)必要に応じて、触媒および/または触媒前駆体を乾燥し、必要に応じて
焼結または焼成するために、必要に応じて不活性ガスまたは反応性ガスを存在さ
せて、20℃〜1500℃の範囲の温度で、通路中に不均一触媒および/または
該触媒の前駆体を含む本体を加熱する段階、 を含む。
The process e) comprises: e1) producing different heterogeneous catalysts and / or precursors of said catalysts in the form of unsupported catalysts having a predetermined composition; e2) preventing the heterogeneous catalysts from falling off In each of the single or multiple predetermined passages of the body, a heterogeneous catalyst having a single or multiple predetermined compositions and / or
Or filling the respective precursors of the catalyst, e3) optionally drying the catalyst and / or catalyst precursor and optionally sintering or calcining, if necessary with an inert gas or Heating the body containing the heterogeneous catalyst and / or a precursor of the catalyst in a passage at a temperature in the range of 20C to 1500C in the presence of a reactive gas.

【0033】 製法f)は、 f1)本体の外部で、上記の方法で、所定の担持触媒を製造するために、所定
の触媒担体を被覆し、必要に応じて加熱する段階、 f2)担持触媒を本体の所定の通路中に充填する段階、 f3)必要に応じて、触媒を乾燥し、必要に応じて焼結または焼成するために
、必要に応じて不活性ガスまたは反応性ガスを存在させて、20℃〜1500℃
の範囲の温度で、充填後の本体を加熱する段階、 を含む。
The production method f) includes the steps of: f1) coating a predetermined catalyst support and heating as necessary to produce a predetermined supported catalyst by the above-mentioned method outside the main body; f2) Supported catalyst Into a predetermined passage of the body, f3) optionally drying the catalyst and optionally sintering or calcining the presence of an inert gas or a reactive gas as required. And 20 ℃ ~ 1500 ℃
Heating the filled body at a temperature in the range of.

【0034】 ここで、担持触媒の外部形状が本体中の通路の内部形状と少なくとも実質的に
、好ましくはほとんどまたは完全に、対応しているのが好ましい。
Here, it is preferred that the external shape of the supported catalyst corresponds at least substantially, preferably almost or completely, to the internal shape of the passage in the body.

【0035】 本発明はまた上記方法のいずれかにより得られる無機物の不均一系触媒の配列
に関する。この配列はまた上述方法を組み合わせて合成することもできる。
The present invention also relates to an arrangement of the inorganic heterogeneous catalyst obtained by any of the above methods. This sequence can also be synthesized by a combination of the methods described above.

【0036】 上記方法は、例えば、G.Ertl、H.KnoezingerおよびJ.W
eitkamp編集による[Handbook of Heterogeneo
us Catalysis],Wiley−VCH,Weinheim,199
7に記載されている多数の触媒の合成に適している。
The above method is described, for example, in G. Ertl, H .; Knoezinger and J.M. W
Edited by Eitkamp [Handbook of Heterogeneo
us Catalysis], Wiley-VCH, Weinheim, 199
7 are suitable for the synthesis of a number of catalysts.

【0037】 その上、本発明は、 g1)必要に応じて本体中の触媒を活性化する段階、 g2)本体を所望の反応温度に加熱または冷却する段階、 g3)流動性反応物または流動性反応混合物に本体の(1本、複数本、または
全部の)の通路を通過させる段階、 g4)反応後の流動物を、本体の通路から個々に、または複数の通路から集め
て、(好ましくは別々に)排出する段階、 g5)排出した反応後の流動物を(好ましくは別々に)分析する段階、 g6)必要に応じて複数の分析における分析結果を比較評価する段階、 を含む、上記の配列における上述のまたは以下に記載する触媒の触媒特性、特に
触媒の活性、選択性および/または長期安定性を確認する方法g)に関する。
In addition, the present invention provides: g1) activating the catalyst in the body as required; g2) heating or cooling the body to a desired reaction temperature; g3) a fluid reactant or fluidity Passing the reaction mixture through (one, multiple, or all) passages in the body; g4) collecting the reacted fluids individually from the passages in the body or from a plurality of passages, preferably Separately) discharging; g5) analyzing (preferably separately) the discharged reaction fluid; g6) comparing and evaluating the analysis results of a plurality of analyzes as necessary. It relates to a method g) for determining the catalytic properties of the catalysts described above or below in the arrangement, in particular the activity, selectivity and / or long-term stability of the catalyst.

【0038】 製造方法の好ましい変形方法として、本体を段階g2)における第1の反応温
度に加熱しまたは冷却した後に、段階g3)〜g6)を複数の異なる流動性反応
物または流動性反応混合物について連続的に行う方法が挙げられる。このときパ
ージガスによるパージ段階をそれぞれ行った後に、本体を第2の反応温度に加熱
しまたは冷却して前記反応をこの温度で繰り返してもよい。
As a preferred variant of the production method, after heating or cooling the body to the first reaction temperature in step g2), steps g3) to g6) are carried out for a plurality of different flowable reactants or flowable reaction mixtures. A continuous method is exemplified. At this time, after each purging step with a purge gas, the main body may be heated or cooled to a second reaction temperature and the reaction may be repeated at this temperature.

【0039】 分析の始めに、全配列からの気体流を集めて、集めた気体を全体で何らかの反
応が起こったか否かを調べるために分析することができる。その後、反応が起こ
っていた場合には、最少数の分析工程で最良の触媒を決定するために、個々の管
または複数の管からの採取物を分析することができる。
At the beginning of the analysis, gas flows from the entire array can be collected and the collected gas analyzed to see if any reaction has taken place overall. Thereafter, if a reaction has occurred, the harvest from individual tubes or from multiple tubes can be analyzed to determine the best catalyst with a minimum number of analytical steps.

【0040】 個々の管に流動物を通しても良く、または複数の管または全ての管をまとめて
、流動物を通してもよい。
The fluid may be passed through individual tubes, or multiple tubes or all tubes may be combined and passed through the fluid.

【0041】 流動性反応物または流動性反応混合物は気体または気体混合物であるのが好ま
しい。
Preferably, the flowable reactant or flowable reaction mixture is a gas or a mixture of gases.

【0042】 本発明は、化学反応、特に気相反応、中でも酸素分子による気相での炭化水素
の部分酸化(気相酸化)用の不均一系触媒を多数スクリーニングするための、自
動操作による製造および触媒評価を可能にする。
The present invention provides an automated process for screening a large number of heterogeneous catalysts for chemical reactions, especially gas phase reactions, especially partial oxidation of hydrocarbons in the gas phase with oxygen molecules (gas phase oxidation). And catalyst evaluation.

【0043】 研究に適した反応は、G.Ertl、H.KnoezingerおよびJ.W
eitkamp編集による[Handbook of Heterogeneo
us Catalysis],Wiley−VCH,Weinheim,199
7に記載されている。好適な反応の例は、主にこの文献の第4および5巻第1、
2、3および4号に記載されている。
Reactions suitable for study are described in Ertl, H .; Knoezinger and J.M. W
Edited by Eitkamp [Handbook of Heterogeneo
us Catalysis], Wiley-VCH, Weinheim, 199
7. Examples of suitable reactions are mainly described in volumes 4 and 5 of this document,
Nos. 2, 3 and 4.

【0044】 好適な反応の例には、窒素酸化物の分解、アンモニアの合成、アンモニアの酸
化、硫化水素からイオウへの酸化、二酸化イオウの酸化、メチルクロロシランの
直接合成、石油精製、メタンの酸化カップリング、メタノール合成、一酸化炭素
および二酸化炭素の水素化、メタノールの炭化水素への転化、接触改質、接触分
解および水素化分解、石炭のガス化および液化、燃料電池、不均一系光触媒、M
TBEおよびTAMEの合成、異性化、アルキル化、芳香族化、脱水素化、水素
化、ヒドロホルミル化、選択的または部分的酸化、アミノ化、ハロゲン化、芳香
族の求核置換反応、付加および脱離反応、オリゴマー化およびメタセシス、ポリ
マー化、エナンチオ区別触媒反応および生体触媒反応が挙げられる。
Examples of suitable reactions include decomposition of nitrogen oxides, synthesis of ammonia, oxidation of ammonia, oxidation of hydrogen sulfide to sulfur, oxidation of sulfur dioxide, direct synthesis of methylchlorosilane, petroleum refining, oxidation of methane Coupling, methanol synthesis, hydrogenation of carbon monoxide and carbon dioxide, conversion of methanol to hydrocarbons, catalytic reforming, catalytic cracking and hydrocracking, coal gasification and liquefaction, fuel cells, heterogeneous photocatalysts, M
Synthesis, Isomerization, Alkylation, Aromatization, Dehydrogenation, Hydrogenation, Hydroformylation, Selective or Partial Oxidation, Amination, Halogenation, Aromatic Nucleophilic Substitution, Addition and Deprotection of TBE and TAME Elimination reactions, oligomerization and metathesis, polymerization, enantiodiscriminating catalysis and biocatalysis.

【0045】 本発明を、以下に好ましい形態を参照してより詳細に示す。The present invention is described in more detail below with reference to preferred embodiments.

【0046】[0046]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

無機物の不均一系触媒の配列の製造 最初に、2種以上、好ましくは10種以上、より好ましくは100種以上、特
に好ましくは1000種以上、極めて好ましくは10000種以上の、選択した
元素周期表の化学元素を含む液体の出発混合物(以下で混合液という。)を、溶
液、乳濁液および/または好ましくは懸濁液(分散液)の形態で調製する。この
とき、一般的には化学組成または濃度を変えて混合液を調製する。再現性を評価
するために、複数の同じ組成の混合液を使用することもできる。
Preparation of an array of inorganic heterogeneous catalysts First, two or more, preferably ten or more, more preferably 100 or more, particularly preferably 1000 or more, very preferably 10,000 or more selected periodic table of elements. Is prepared in the form of a solution, an emulsion and / or preferably a suspension (dispersion). At this time, a mixed solution is generally prepared by changing the chemical composition or concentration. In order to evaluate reproducibility, a plurality of liquid mixtures having the same composition can be used.

【0047】 混合液は一般的には、混合液中の他の成分に対して溶媒、乳化剤または分散剤
として使用される液体の化学成分を含む。溶媒または分散剤としては有機物の溶
媒、乳化剤および/または水を使用し、水を使用するのが好ましい。
The mixture generally contains a liquid chemical component that is used as a solvent, emulsifier or dispersant with respect to the other components in the mixture. As a solvent or a dispersant, an organic solvent, an emulsifier and / or water is used, and water is preferably used.

【0048】 溶媒または分散剤である化学成分のほかに、混合液は1種以上、好ましくは2
種以上、特に好ましくは3種以上の化学成分を一般に含むが、50種以上の化学
成分各々を1質量%以上の量で含むものではない。化学成分は極めて良好に混合
された混合液中に存在するのが好ましく、例えば、種々の混和性溶液の混合液、
液滴サイズの小さい乳濁液および/または一般的には微細な沈殿(例えば化学的
な沈殿)の形態の上記化学成分を含む懸濁液の形態で存在するのが好ましい。ゾ
ルおよびゲル、特にほとんど均一に分散している上記化学成分を含むゾルおよび
ゲルの使用が有効的であり、被覆のために都合のよい付着性および流動性を示す
ゾルおよびゲルの使用が好ましい。選択した化学元素に関する好適な出発化合物
としては、原則として好ましくは微細な元素そのものが挙げられ、その上、選択
した化学元素を適当な形態、例えば酸化物、水酸化物、ヒドロペルオキシド、無
機物の塩、好ましくは硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩および蓚酸塩、有機金属化合物、
アルコキシド等、の形態で含む化合物全てが挙げられる。それぞれの出発化合物
は固形形態、および溶液、乳濁液および/または懸濁液の形態で使用することが
できる。
In addition to the chemical components which are solvents or dispersants, the mixture may comprise one or more, preferably 2
It generally contains more than one, especially preferably three or more chemical components, but does not contain each of the fifty or more chemical components in an amount of 1% by weight or more. The chemical components are preferably present in a very well-mixed mixture, for example, a mixture of various miscible solutions,
It is preferably present in the form of an emulsion with a small droplet size and / or a suspension containing said chemical components, generally in the form of a fine precipitate (eg a chemical precipitate). The use of sols and gels, especially sols and gels containing the above-mentioned chemical components which are almost homogeneously dispersed, is effective, and sols and gels which exhibit favorable adhesion and flow properties for coating are preferred. Suitable starting compounds for the selected chemical element include in principle preferably the finely divided element itself, as well as converting the selected chemical element into a suitable form, for example, oxides, hydroxides, hydroperoxides, inorganic salts , Preferably nitrates, carbonates, acetates and oxalates, organometallic compounds,
All compounds included in the form of alkoxide and the like can be mentioned. The respective starting compounds can be used in solid form and in the form of solutions, emulsions and / or suspensions.

【0049】 特に触媒活性のある金属の元素化合物としては、水溶性の酸化物、水酸化物ま
たは有機または無機酸の塩が好ましい。活性な金属は、元素周期表の副族に属し
、例えば、酸化触媒として活性な金属は第5および6副族に属し、水素化触媒と
して活性な金属は白金族に属する。本発明による方法は、前もって触媒活性があ
るとは考えられない(不規則な)成分、特に金属または金属酸化物のスクリーニ
ングを可能にする。
In particular, the metal compound having catalytic activity is preferably a water-soluble oxide, hydroxide or a salt of an organic or inorganic acid. Active metals belong to the subgroups of the Periodic Table of the Elements, for example, metals active as oxidation catalysts belong to the fifth and sixth subgroups, and metals active as hydrogenation catalysts belong to the platinum group. The method according to the invention allows the screening of (irregular) components, in particular metals or metal oxides, which are not considered to be catalytically active in advance.

【0050】 さらに、混合液は、被覆される通路内面および管内面または触媒担体上への混
合液の付着性および流動性に影響を与える、従って混合液の被覆性に影響を与え
る、化合物を別に含んでもよい。ここでは、有機物の化合物として、例えばDE
−A4442346に開示されているエチレングリコールまたはグリセロール、
またはマレイン酸コポリマーを挙げることができ、無機物の化合物として、例え
ばSiO2、有機物の珪素化合物またはシロキサンを挙げることができる。
In addition, the mixture separately affects compounds that affect the adhesion and flowability of the mixture on the inner surface of the passages and tubes to be coated or on the catalyst carrier, and thus affect the coatability of the mixture. May be included. Here, as an organic compound, for example, DE
-Ethylene glycol or glycerol as disclosed in A 442 346,
Alternatively, a maleic acid copolymer can be used, and examples of the inorganic compound include SiO 2 , an organic silicon compound, and siloxane.

【0051】 さらに、混合液は、例えばAl23、ZrO2、SiO2、Y23、TiO2、 活性炭、MgO、SiCまたはSi34のような公知の無機物の担体を含むこと
ができ、これらは、一般的には混合液中に存在する触媒活性な化学成分の触媒作
用と相関のある表面積を増加させ、さらに存在する活性組成物の触媒特性に影響
を与えることもあり、また同様に得られた混合液の付着性および流動性に影響を
与えることもある。一般的には、この場合には、実際の触媒物質に加え、好まし
い酸化物、窒化物、カーバイド担体物質を含む被覆が得られる。しかしながら、
これらの成分を混合し、またはこれに続いて被覆を加熱する間に、上記の担体物
質は担体上の使用された化学成分と反応して新規な固体材料を形成することもあ
る。
Further, the mixed solution contains a known inorganic carrier such as Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiO 2 , Y 2 O 3 , TiO 2 , activated carbon, MgO, SiC or Si 3 N 4. These generally increase the surface area that is correlated with the catalysis of the catalytically active chemical component present in the mixture, and may also affect the catalytic properties of the active composition present, It may also affect the adhesiveness and fluidity of the resulting mixture. In general, in this case, a coating is obtained which contains the preferred oxide, nitride and carbide support materials in addition to the actual catalytic material. However,
While mixing these components, or subsequently heating the coating, the carrier material may react with the chemical components used on the carrier to form new solid materials.

【0052】 その上、使用される混合液は、使用される混合液を安定化する無機物および/
または有機物の結合剤、または混合結合剤を含んでもよい。この場合に適する結
合剤としては、例えば金属塩、金属酸化物、金属ヒドロペルオキシド、金属ヒド
ロペルオキシド−燐酸塩および/または触媒の使用温度で融解する共晶化合物を
含む結合剤または混合結合剤が挙げられる。
In addition, the mixture used may be an inorganic substance that stabilizes the mixture used and / or
Or it may contain an organic binder or a mixed binder. Suitable binders in this case include, for example, binders or mixed binders comprising metal salts, metal oxides, metal hydroperoxides, metal hydroperoxide-phosphates and / or eutectic compounds which melt at the operating temperature of the catalyst. Can be

【0053】 さらに、上記混合液に酸および/または塩基を添加して所定のpH範囲に調整
することができる。多くの場合、中性のpHを示す懸濁液が使用される。この目
的のためには、混合液はpH5〜9の間に調整するのが有効であり、pH6〜8
の間に調製するのが好ましい。本発明の方法では、固体含有量が95質量%まで
、好ましくは50〜80質量%である、低粘度の混合液を使用すると特別の結果
が得られる。沈殿が不十分である場合には、例えばアンモニアのような沈殿助剤
を添加してもよい。
Further, the mixture can be adjusted to a predetermined pH range by adding an acid and / or a base. In many cases, a suspension exhibiting a neutral pH is used. For this purpose, it is effective to adjust the mixture to a pH between 5 and 9;
It is preferred to prepare during. In the process according to the invention, special results are obtained with low-viscosity mixtures having a solids content of up to 95% by weight, preferably 50-80% by weight. If the precipitation is insufficient, a precipitation aid such as, for example, ammonia may be added.

【0054】 本発明の好ましい形態において、混合液調製の後および一般的には調製の間も
混合液を撹拌し、その流動特性を連続的に、少なくとも調製の最後には測定する
。これは、例えば撹拌装置の電力消費量を測定することにより行う。この測定法
を用いると、付着性を最良にし、被覆される管内壁または被覆される補助担体(
触媒担体)上の層厚を最良にし、また均一にするために、例えばさらに溶媒また
は希釈剤を添加することによって、懸濁液の粘度を調整することができる。
In a preferred form of the invention, the mixture is stirred after and generally during the preparation of the mixture and its flow properties are measured continuously, at least at the end of the preparation. This is done, for example, by measuring the power consumption of the stirrer. With this assay, the adhesion is best and the inner wall of the tube to be coated or the auxiliary carrier to be coated (
The viscosity of the suspension can be adjusted, for example by adding further solvents or diluents, in order to optimize and uniform the layer thickness on the catalyst support).

【0055】 原則として、本発明は、一定の触媒物質または触媒組成物に制限されない。混
合液の調製は、並行してまたは連続して行うことができ、一般的には自動制御に
より、例えば自動ピペットまたは自動ピペット装置または他に例えばUS544
9754に記載されているようなインクジェット方式を使用して行う。
[0055] In principle, the invention is not limited to a certain catalyst substance or catalyst composition. The preparation of the mixture can be carried out in parallel or in succession, generally by automatic control, for example by an automatic pipette or an automatic pipetting device or else for example US 544
This is performed using an ink jet system as described in US Pat.

【0056】 変形方法a)により管巣反応器または熱交換器の管を被覆する場合には、元素
または元素化合物各々を含む溶液、乳濁液または懸濁液を同時に管中に供給する
こともでき、互いに別々に連続的に供給することもできる。同時の供給は、例え
ば溶液、乳濁液または懸濁液各々に分離されて接続されている供給管を含み、同
時に噴霧できるように改良したインクジェットプリンターヘッドを使用して行う
ことができる。この変形方法a)に比較して、変形方法b)は、特に以下のよう
にして行うと好ましい。
When coating the tubes of a tube reactor or a heat exchanger according to variant a), it is also possible to simultaneously supply a solution, an emulsion or a suspension containing the element or the elemental compound into the tubes. They can also be supplied separately and continuously. Simultaneous feeding can be effected, for example, using an ink jet printer head, which is provided separately and connected to the solution, emulsion or suspension, and which is modified to allow simultaneous spraying. Compared to this deformation method a), the deformation method b) is particularly preferably carried out as follows.

【0057】 触媒または該触媒の前駆体を製造するために、必要な元素の溶液、乳濁液およ
び/または懸濁液をまず別々の容器中に調製する。これらの液はしばしば例えば
硝酸塩のような金属塩溶液である。触媒または触媒前駆体を製造するのに必要な
量の各溶液を所定の比で別の小さい反応容器に移し、各成分を激しく混合する。
上記液は例えば自動ピペットまたはインクジェット装置を用いて移すことができ
る。各成分を混合すると、各成分の反応、または沈殿が起こる。アンモニアのよ
うな沈殿助剤を使用すると、しばしば混合触媒前駆体の懸濁液が得られるように
、沈殿を誘発し、必要な場合には沈殿を完了することができる。
To produce the catalyst or a precursor of the catalyst, solutions, emulsions and / or suspensions of the required elements are first prepared in separate vessels. These liquors are often metal salt solutions, for example nitrates. The required amount of each solution to produce the catalyst or catalyst precursor is transferred at a predetermined ratio to another small reaction vessel and the components are mixed vigorously.
The liquid can be transferred using, for example, an automatic pipette or an inkjet device. When the components are mixed, the components react or precipitate. The use of a precipitation aid, such as ammonia, can often induce precipitation and, if necessary, complete the precipitation, such that a suspension of the mixed catalyst precursor is obtained.

【0058】 懸濁液は、管巣反応器の管中に供給しやすく、また管の内壁上の触媒または触
媒前駆体の分布ができるだけ均一になり、十分に付着しやすくなるような粘度を
持つのが好ましく、必要に応じてさらに添加物を加えて上述のような所望の値に
懸濁液の粘度を調節することが好ましい。この場合には例えばピペットを使用し
て懸濁液を反応容器から取り出し、以下に記載する注入法または噴霧法により管
中に分布させることができる。この場合には、反応容器を完全にまたは部分的に
空にしてもよい。複数の反応容器を並行に操作することもでき、組成を変更する
ために1つの反応容器を部分的に空にした後で他の成分を満たしてもよい。
The suspension has such a viscosity that it is easy to feed into the tubes of the tube reactor and that the distribution of the catalyst or catalyst precursor on the inner wall of the tubes is as uniform as possible and easy to adhere. It is preferable to adjust the viscosity of the suspension to a desired value as described above by adding further additives as necessary. In this case, the suspension can be removed from the reaction vessel, for example using a pipette, and distributed in the tube by the injection or spray method described below. In this case, the reaction vessel may be completely or partially emptied. Multiple reaction vessels may be operated in parallel, and one reaction vessel may be partially emptied to change composition before being filled with other components.

【0059】 調製した混合液を、好ましくは注入法によって、特に金属の管反応器または熱
交換器の種々の部位に、特に管巣反応器の(好ましくは金属製の)反応管の内壁
上に10〜2000μmの層厚で被覆するが、このとき、一般的には各管を異な
る組成の混合液で被覆する(再現性評価のためには、複数の同じ組成の混合液を
複数の管に使用する)。
The prepared mixture is preferably injected by injection, in particular at various sites in a metal tube reactor or heat exchanger, in particular on the inner wall of a (preferably metal) reaction tube of a tube nest reactor. Coating is performed with a layer thickness of 10 to 2000 μm. At this time, each tube is generally coated with a mixed solution having a different composition. use).

【0060】 (輸送効果のような)層厚の効果を評価するためには、同じ触媒組成物を異な
る管に異なる層厚で適用することもできる。
To evaluate the effect of layer thickness (such as transport effect), the same catalyst composition can be applied to different tubes at different layer thicknesses.

【0061】 本発明の別の変形方法において、管巣反応器の反応管中に挿入した後または好
ましくは挿入する前に、混合液で被覆した補助担体(好ましくは金属製のまたは
セラミック製の管)を使用する。
In a further variant of the invention, after or preferably before insertion into the reaction tube of the tube nest reactor, the auxiliary carrier coated with the mixture (preferably a metal or ceramic tube) ).

【0062】 ここで使用できる補助担体は、所望の断面、好ましくは円形断面を有する管で
ある。補助担体材料は自由に選択することができ、例えば補助担体は、ガラス、
金属、パイロセラムのようなセラミックス、活性炭、グラファイトまたは焼結石
英で作成してもよい。この場合の材料は緻密に焼結してもよく、多孔質でもよい
。この場合の管は、管の長さ方向の軸と平行な方向に伸びる複数の通路、好まし
くは互いに平行である複数の通路、に分割してもよい。このような管の断面は、
例えばスポークホイールに似ていてもよい。外管および内管が多数の貫通スポー
クで接続されていてもよい。
Auxiliary carriers which can be used here are tubes having the desired cross section, preferably a circular cross section. The auxiliary carrier material can be freely selected, for example, the auxiliary carrier may be glass,
It may be made of metal, ceramics such as pyroceram, activated carbon, graphite or sintered quartz. The material in this case may be sintered densely or may be porous. The tube in this case may be divided into a plurality of passages extending in a direction parallel to the longitudinal axis of the tube, preferably a plurality of passages parallel to one another. The cross section of such a tube is
For example, it may resemble a spoke wheel. The outer tube and the inner tube may be connected by a large number of through spokes.

【0063】 スポークの数はここでは自由に選択できる。The number of spokes can be freely selected here.

【0064】 多孔質材料として、補助担体は好ましくは多孔率が高い固体で構成してもよい
。例えば上記材料のフォームで構成してもよい。固体の胴体は所望の好適な形状
であってよい。好適な形状としては、例えば円柱状、円錐状、円盤状、板状が挙
げられる。
As a porous material, the auxiliary carrier may preferably consist of a solid with a high porosity. For example, it may be composed of a foam of the above material. The solid body may be of any suitable shape desired. Suitable shapes include, for example, a column, a cone, a disk, and a plate.

【0065】 好ましい補助担体は、例えば、D−57644 HattertにあるROB
U Glasfilter−Geraete社から焼結フィルターとして、D−
07629 HermsdorfにあるPoroCer Keramikmem
branen社から横断流濾過用の管状膜として、D−07629 Herms
dorf/Thueringen にあるTami Deutschland社
から横断流濾過用のセラミック製管状膜として、Alfred NY 1480
2 USAにあるHi−Tech Ceramics,a Vesuvius
Group社からRETICELセラミックスとして提供されている。
A preferred auxiliary carrier is, for example, ROB at D-57644 Hattart
As a sintered filter from U Glassfilter-Geraete, D-
PoroCer Keramikmem, 07629 Hermsdorf
D-07629 Herms as a tubular membrane for cross-flow filtration from Braen
Alfred NY 1480 as a ceramic tubular membrane for cross-flow filtration from Tami Deutschland, Dorf / Thuringingen.
2 Hi-Tech Ceramics, a Vesuvius, USA
It is provided as RETICEL ceramics by Group.

【0066】 多孔質の補助金属担体の例としては、焼結金属、金属ガーゼ、金属織布、金属
フェルトまたは金網が挙げられる。反応の観点からは、熱伝導性に関して、特に
大量の熱を除去しなければならないときや正確な温度制御が必要なときは、金属
はまさに大変有効である。
Examples of the porous auxiliary metal carrier include sintered metal, metal gauze, metal woven fabric, metal felt or wire mesh. From a reaction point of view, metals are very effective in terms of thermal conductivity, especially when large amounts of heat must be removed or when precise temperature control is required.

【0067】 好適な多孔質の活性炭およびグラファイトの補助担体は公知である。Suitable porous activated carbon and graphite auxiliary carriers are known.

【0068】 本発明の配列は、上述の方法f)によりこの種類の補助担体を用いて製造する
のが好ましい。この方法では、補助担体は本体の外部で被覆するのが好ましく、
必要に応じて加熱する。このようにして製造した担持触媒を本体の所定の通路中
に挿入した後で、挿入後の本体を、触媒を乾燥し、必要に応じて焼結または焼成
するために加熱する。上述の担持触媒は、ここでは触媒担体として補助担体を有
していてもよい。
The sequences according to the invention are preferably produced using this type of auxiliary carrier according to method f) described above. In this method, the auxiliary carrier is preferably coated outside the body,
Heat as needed. After the thus-produced supported catalyst is inserted into the predetermined passage of the main body, the inserted main body is heated to dry the catalyst and, if necessary, to sinter or calcine it. The above-mentioned supported catalysts may here have auxiliary carriers as catalyst carriers.

【0069】 本体または好適な熱交換器を被覆する方法を、以下に、より詳細に記載する。The method of coating the body or a suitable heat exchanger is described in more detail below.

【0070】 好ましくは金属製の熱交換器中の予め調製しておいた混合液で被覆した部分は
、好ましくは金属製の管巣反応器の管内壁であるのが好ましい。管巣反応器の反
応管は所望の断面を有することができるが、一般的にはほぼ円形、特に円形、の
断面を有する。内径は0.2〜70mmの範囲、好ましくは1〜25mmの範囲
、特に好ましくは3〜10mmの範囲であるのが好ましい。管巣反応器は300
00本程度まで、好ましくは10〜20000本、特に好ましくは100〜10
000本の反応管を含むことができ、これらには一般的には異なる組成の被覆を
施す。
The part coated with the previously prepared mixture in the preferably metallic heat exchanger is preferably the inner tube wall of a metallic tube nest reactor. The reaction tubes of the tube reactor can have any desired cross-section, but generally have a generally circular, especially circular, cross-section. The inner diameter is preferably in the range from 0.2 to 70 mm, preferably in the range from 1 to 25 mm, particularly preferably in the range from 3 to 10 mm. 300 tube reactors
Up to about 00, preferably 10 to 20,000, particularly preferably 100 to 10
It can contain 000 reaction tubes, which are generally provided with coatings of different composition.

【0071】 混合液による被覆は、拭き取り法、スラリー法、刷毛塗布法、遠心分離法、噴
霧法および/または浸漬法により適用することができる。その上、混合液を個々
の管に注ぎ入れ、回転速度200〜1000rpm、好ましくは300〜800
rpmで遠心分離してもよい。好ましい形態において、反応管の内側の被覆は、
上記の混合液を噴きつけることによって製造する。噴霧された混合液はこの過程
で基質の表面の凹凸部に押し込まれ、被覆層の下に空気泡が残るのが妨げられる
。したがって使用した混合液を噴霧を施した管内面に充分に付着させることがで
きる。しかしながら、特に混合液の付着力および/または粘度が低い場合には、
混合液の一部を滴らせて再び排出することができる。例えば内管の形態の補助担
体は、完全に被覆してもよく、一部を被覆してもよい。この場合、流動物の供給
装置および排出装置との接続における気密性の問題を後から生じないように、適
当な装置で特にそれぞれの反応管の入り口と出口が被覆されないようにすること
ができる。混合液を事前に加熱した管中に噴霧するか、または事前に加熱した管
中に浸漬によって混合液を供給しても、有用な被覆が可能なことがわかっている
。この目的にためには、懸濁液を噴霧する前に、金属製の本体を60〜500℃
、好ましくは200〜400℃、特に好ましくは200〜300℃の範囲に事前
に加熱し、この温度で最初に記載した混合液で被覆する。この場合、混合液中の
揮発成分のほとんどが蒸発し、好ましくは10〜2000μm、特に好ましくは
20〜500μmの層厚の触媒活性金属酸化物の薄層が、好ましくは金属製の本
体上に形成される。この種類の製造法は、例えばDE−A−2510994に開
示されている方法の中の、混合液を事前に加熱した担体に適用しないという部分
を、事前に加熱した好ましくは金属製の本体に適用する、と変形させて行うこと
ができる。
The coating with the mixed solution can be applied by a wiping method, a slurry method, a brush application method, a centrifugal separation method, a spraying method and / or a dipping method. In addition, the mixture is poured into individual tubes and rotated at a speed of 200-1000 rpm, preferably 300-800 rpm.
Centrifugation may be performed at rpm. In a preferred form, the coating on the inside of the reaction tube is
It is manufactured by spraying the above mixture. In this process, the sprayed mixture is pushed into the irregularities on the surface of the substrate, which prevents air bubbles from remaining under the coating layer. Therefore, the used liquid mixture can be sufficiently adhered to the inner surface of the sprayed tube. However, especially when the adhesion and / or viscosity of the mixture is low,
Part of the mixture can be dripped and drained again. For example, the auxiliary carrier in the form of an inner tube may be completely covered or partially covered. In this case, it is possible to ensure that the inlets and outlets of the respective reaction tubes are not covered, in particular by means of suitable devices, in order to avoid later a problem of airtightness in the connection with the supply and discharge devices of the fluid. It has been found that spraying the mixture into a pre-heated tube or feeding the mixture by dipping into a pre-heated tube can provide useful coatings. For this purpose, before spraying the suspension, the metal body is heated to 60-500 ° C.
, Preferably in the range from 200 to 400 ° C., particularly preferably in the range from 200 to 300 ° C., and coating at this temperature with the first-mentioned mixture. In this case, most of the volatile components in the mixed solution evaporate, and a thin layer of the catalytically active metal oxide having a layer thickness of preferably 10 to 2000 μm, particularly preferably 20 to 500 μm, is formed on a metal body preferably. Is done. This type of manufacturing process applies, for example, the part of the method disclosed in DE-A-2510994 in which the mixture is not applied to a pre-heated carrier, but to a pre-heated, preferably metal body. To be performed.

【0072】 特に厚い層または特に均一な被覆層を形成するためには、反応管を連続的に繰
り返し被覆することができる。この場合、それぞれの反応管の被覆段階の間に、
乾燥段階および/または焼成段階および/または焼結段階を設けることができる
。噴霧法の場合には、内壁は、単一または複数の噴霧やり、好ましくは単一また
は複数の可動式噴霧やりを使用して被覆すると有効である。この場合、噴霧処理
の間に、例えば自動装置を使用して所定の固定の速度または変動する速度で、噴
霧やりを被覆すべき管中を移動させる。
To form a particularly thick layer or a particularly uniform coating layer, the reaction tube can be continuously and repeatedly coated. In this case, during the coating stage of each reaction tube,
A drying stage and / or a firing stage and / or a sintering stage can be provided. In the case of the spraying method, it is advantageous if the inner wall is coated using a single or multiple spray sprays, preferably single or multiple mobile spray sprays. In this case, during the spraying process, the spray spray is moved through the tube to be coated at a fixed or variable speed, for example using an automatic device.

【0073】 乾燥し、必要に応じて焼結または焼成した後の、適用された層の厚さは10〜
2000μmの範囲が好ましく、20〜500μmの範囲が特に好ましい。
After drying and, if necessary, sintering or calcining, the thickness of the applied layer is 10-
The range of 2000 μm is preferred, and the range of 20 to 500 μm is particularly preferred.

【0074】 さらに、内管の被覆の前に、接着促進剤を適用することができ、および続いて
接着促進剤の上に触媒物質を含む触媒活性である被覆層を設けてもよい。接着促
進剤は、内管上の触媒活性被覆層の付着性を増加させる。その上、接着促進剤を
使用すると、使用寿命が増加する。好適な接着促進剤は上に記載してある。
In addition, before coating the inner tube, an adhesion promoter can be applied, and subsequently a catalytically active coating layer containing a catalytic substance may be provided over the adhesion promoter. The adhesion promoter increases the adhesion of the catalytically active coating on the inner tube. In addition, the use of an adhesion promoter increases the service life. Suitable adhesion promoters are described above.

【0075】 さらに、触媒層の付着性は、被覆の前に、内管を化学的、物理的または機械的
に前処理することにより増加させることができる。化学的前処理法としては、例
えば内管をアルカリ液または好ましくは酸で処理することができる。その上、付
着性を強化するために、特にコランダムまたは石英砂のような乾燥流体を吹き飛
ばすことにより内管を荒らすことができる。その上、堅固な粒子の懸濁液である
研磨液、例えば分散媒にコランダムを分散させた液、もまた有用であることがわ
かっている。
Furthermore, the adhesion of the catalyst layer can be increased by pretreating the inner tube chemically, physically or mechanically before coating. As a chemical pretreatment method, for example, the inner tube can be treated with an alkali solution or preferably an acid. Moreover, the inner tube can be roughened by blowing off a drying fluid, in particular corundum or quartz sand, to enhance the adhesion. Moreover, polishing liquids, which are suspensions of hard particles, for example liquids in which corundum is dispersed in a dispersion medium, have also proven useful.

【0076】 その上、好ましくは金属製の内管上の被覆層は、例えばDE−A−19600
685に開示されているような補助担体および触媒物質を含む触媒活性である被
覆層を含むことができる。この場合、補助担体は、被覆される表面の幾何学的形
状に少なくともほぼ対応した外部形状を有しているのが好ましい。ここで好適な
補助担体としては、例えば金属製またはセラミック製のものであって、例えば金
網または金属管またはセラミック管などが挙げられる。この場合、少なくとも補
助担体は、好ましくは補助単体だけが、触媒活性な被覆層で覆われ、被覆層で覆
われた補助担体は反応内管内全体または好ましくは反応内管の一部に配置される
。この管内に管を配置する構成において、外管は、内管が脱落するのを防止する
ために例えば片方の端をテーパー形状にし、他方の端で、企図した内管を例えば
バネまたは弾性物質で外管中に押し込んでもよい。
Furthermore, the coating layer on the inner tube, preferably made of metal, is for example DE-A-19600
And a catalytically active coating layer comprising an auxiliary carrier and a catalytic material as disclosed in US Pat. In this case, the auxiliary carrier preferably has an external shape which at least approximately corresponds to the geometry of the surface to be coated. Suitable auxiliary carriers here are, for example, those made of metal or ceramic, such as wire mesh or metal or ceramic tubes. In this case, at least the auxiliary carrier, preferably only the auxiliary element, is covered with a catalytically active coating layer, and the auxiliary carrier covered with the coating layer is disposed in the entire reaction inner tube or preferably in a part of the reaction inner tube. . In the arrangement in which the tube is arranged in this tube, the outer tube is tapered at one end, for example, to prevent the inner tube from falling off, and at the other end, the intended inner tube is, for example, a spring or elastic material. It may be pushed into the outer tube.

【0077】 本発明の方法の特徴は、使用される管巣反応器中の補助担体各々が一般的には
異なる組成物または異なる層厚の触媒被覆層を有することである。その上、被覆
された補助担体は異なる被覆層を有する別の補助担体と容易に交換できる。例え
ば、好適な反応器構造(遮断弁の装備等)を採用することによって、反応器の運
転中に個々の補助担体を交換することが可能である。
A feature of the process of the invention is that each auxiliary carrier in the tube reactor used generally has a different composition or a different thickness of the catalyst coating layer. Moreover, the coated auxiliary carrier can be easily exchanged for another auxiliary carrier having a different coating layer. For example, by employing a suitable reactor configuration (e.g., equipped with a shut-off valve), it is possible to exchange individual auxiliary carriers during the operation of the reactor.

【0078】 被覆後の管巣反応器を真空中または所定の雰囲気下で20〜1500℃、好ま
しくは60〜1000℃、特に好ましくは200〜600℃、中でも好ましくは
250〜500℃の温度範囲で加熱すると、事前に施した被覆層は乾燥して好ま
しくは水性溶媒を失う。その上、昇温下で、被覆層を形成している粒子の焼結ま
たは焼成が起こってもよい。この段階で、実際の触媒活性な被覆層が一般的に得
られる。
The coated tube reactor is placed in a temperature range of 20 to 1500 ° C., preferably 60 to 1000 ° C., particularly preferably 200 to 600 ° C., particularly preferably 250 to 500 ° C. in a vacuum or a predetermined atmosphere. Upon heating, the previously applied coating dries and preferably loses the aqueous solvent. Moreover, at elevated temperatures, sintering or firing of the particles forming the coating layer may occur. At this stage, the actual catalytically active coating is generally obtained.

【0079】 温度を調整するには、例えばGaまたはNaの融解金属または融解塩のような
熱伝導媒体で反応管を囲むのが好ましい。この場合、熱を移送しまたは除去する
目的で融解熱伝導媒体に(例えば空気で冷却した)熱交換器中を通過させるため
に、管巣反応器の好ましくは反対側からポンプを使用して融解熱伝導媒体を供給
しおよび除去する。熱伝導媒体は、第1に、被服層の乾燥温度、乾燥に続く被覆
層の焼結温度およびこれに続く流動層の反応試験温度に反応管内を維持する。第
2に熱移動媒体は、続く反応試験で発生した熱を除去し、従って残りの触媒被覆
層より温度が局所的に高くなってしまう熱点が触媒被覆層上に形成されるのを抑
制する。
To adjust the temperature, it is preferable to surround the reaction tube with a heat transfer medium such as a molten metal or molten salt of Ga or Na. In this case, the melt is preferably pumped from the opposite side of the tube reactor to pass the molten heat transfer medium through a heat exchanger (eg, air cooled) for the purpose of transferring or removing heat. Supply and remove the heat transfer medium. The heat transfer medium firstly maintains the inside of the reaction tube at the drying temperature of the coating layer, the sintering temperature of the coating layer following the drying, and the subsequent reaction test temperature of the fluidized bed. Second, the heat transfer medium removes the heat generated in subsequent reaction tests, thus suppressing the formation of hot spots on the catalyst coating that would be locally hotter than the rest of the catalyst coating. .

【0080】 この種類の反応方法によると、反応で発生した熱を極めて良好に除去し、事実
上熱点はもはや発生しない。
According to this type of reaction process, the heat generated in the reaction is removed very well and virtually no hot spots are generated anymore.

【0081】 本発明にさらに別の形態において、反応管の間の空間を、固体材料、好ましく
は金属または固体の金属合金、で満たす。この場合には、管巣反応器は、上述の
ような材料のブロック、特に通路または穿孔を有する金属ブロックに変化する。
この場合、穿孔の内径は管巣反応器の官能管の内径に相当する。
In yet another form of the invention, the space between the reaction tubes is filled with a solid material, preferably a metal or a solid metal alloy. In this case, the tube reactor is turned into a block of material as described above, in particular a metal block with passages or perforations.
In this case, the inner diameter of the perforation corresponds to the inner diameter of the functional tube of the tube nest reactor.

【0082】 所定の組成物を有する、異なる不均一系触媒を非担持型触媒または担持型触媒
の形態で、公知の方法、例えばコンビナトリアル手法、を用いて製造し、管巣反
応器または熱交換器の単一または複数の所定の管それぞれに、または該管内に配 置する管または補助担体それぞれに、事前に製造した上記不均一系触媒を供給す
ることも可能である。この場合、公知の形状を使用することができる。個々の管
それぞれに対し、触媒層の高さまたは層の不活性成分の含有量を変化させること
が可能であり、層のパラメーターを別々に設定することも可能である。この後、
脱落防止措置を施した担持触媒を充填した管を実際の管巣反応器内に配置する。
このことにより個々の触媒充填材の交換を簡単にすることができる。
The different heterogeneous catalysts having a given composition are prepared in the form of unsupported or supported catalysts using known methods, for example the combinatorial method, and are used in tube reactors or heat exchangers. It is also possible to supply the previously prepared heterogeneous catalyst to each of the single or plurality of predetermined tubes, or to each of the tubes or auxiliary carriers disposed therein. In this case, a known shape can be used. For each individual tube, the height of the catalyst layer or the content of inert components of the layer can be varied, and the parameters of the layer can be set separately. After this,
The tube filled with the supported catalyst which has been subjected to the drop-prevention measures is placed in an actual tube nest reactor.
This simplifies the replacement of individual catalyst fillers.

【0083】 触媒は、一般的には液体であり、また好ましくは気体である流動性反応物また
は反応混合物を反応させることにより評価する。酸化触媒は、被覆後の管巣反応
器の、個々の、複数のまたは全ての管に、並行にまたは連続的に、1種以上の飽
和有機物、不飽和有機物、または不飽和化合物のポリマーである有機物である出
発物質(例えば、炭化水素、アルコール、アルデヒド等)、酸素含有ガス(例え
ば、空気、O2、N2O、NO、NO2、O3)および/または例えばH2を、必要 に応じて不活性ガス(例えば窒素または希ガス)と共に、20〜1200℃、好
ましくは50〜800℃、特に好ましくは80〜600℃の温度範囲で供給し、
管巣反応器の、個々の、複数のまたは全ての管から、並行にまたは連続的に、そ
れぞれのガス流を好適な装置によって別々に採取することにより、評価するのが
好ましい。
The catalyst is evaluated by reacting a flowable reactant or reaction mixture, which is generally liquid and preferably gaseous. The oxidation catalyst is a polymer of one or more saturated organic, unsaturated organic, or unsaturated compounds, in parallel, or sequentially, in individual, multiple or all tubes of the tube reactor after coating. Organic starting materials (eg, hydrocarbons, alcohols, aldehydes, etc.), oxygen-containing gases (eg, air, O 2 , N 2 O, NO, NO 2 , O 3 ) and / or, for example, H 2 Correspondingly with an inert gas (e.g. nitrogen or a noble gas) at a temperature in the range from 20 to 1200C, preferably from 50 to 800C, particularly preferably from 80 to 600C,
It is preferred to evaluate the individual gas streams from individual, several or all tubes of the tube nest reactor, separately or in parallel, by means of a suitable device.

【0084】 例えば酸素含有ガス(例えば、空気、O2、N2O、NO、NO2、O3)および
/またはH2およびこれと反応する有機物の出発物質(例えばプロペンまたはo −キシレン)からなるガス混合物を、例えば、管巣反応器の一般的には異なる被
覆層を有する反応管中に通す。上記のガス物質に加えて、ClまたはPを含有す
る物質のような他のガス物質を存在させてもよい。このとき、個々の反応管中に
上記ガス混合物を連続的に通してもよい。好ましい形態において、ガス混合物が
全ての管中を同時に流れるように、ガス混合物を反応管中に通す。この場合、反
応の開始時、すなわち触媒の被覆が活性である間は、供給物の組成、熱伝導媒体
または反応管の温度、管巣反応器内の供給物の滞留時間および/またはガスの全
圧を変更することができる。使用された反応ガスの反応によって発生した各反応
管から排出された生成ガスは、一般に別々に採取するが、全体を集めて採取して
もよく、例えば採取ガスの組成を様々なプローブまたは分析法で分析する。
For example, from oxygen-containing gases (eg, air, O 2 , N 2 O, NO, NO 2 , O 3 ) and / or H 2 and organic starting materials that react therewith (eg, propene or o-xylene) The resulting gas mixture is passed, for example, through a reaction tube having a generally different coating layer of a tube reactor. In addition to the above gaseous substances, other gaseous substances such as substances containing Cl or P may be present. At this time, the gas mixture may be continuously passed through individual reaction tubes. In a preferred form, the gas mixture is passed through the reaction tube such that the gas mixture flows through all tubes simultaneously. In this case, at the beginning of the reaction, i.e. while the coating of the catalyst is active, the composition of the feed, the temperature of the heat transfer medium or the reaction tube, the residence time of the feed in the tube reactor and / or the total gas The pressure can be changed. The product gas discharged from each reaction tube generated by the reaction of the used reaction gas is generally collected separately, but may be collected as a whole.For example, the composition of the collected gas may be measured using various probes or analytical methods. Analyze with.

【0085】 懸濁液で被覆した後直接(乾燥および焼結または焼成段階を省いて)、被覆後
の管巣反応器に上記ガス混合物を供給してもよく、この場合、乾燥段階およびこ
れに続く焼結段階は上記のガス混合物の存在下で起こる。この場合、内管の被覆
層の組成を変えることができる。特に、酸化性の被覆層に、還元性の高い条件下
では部分的にまたは完全に酸素を放出させることができ、酸化性の高い条件下で
は被覆層の構造中に酸素を取り込ませることができる。
After coating with the suspension directly (omitting the drying and sintering or firing steps), the gas mixture may be fed to the coated tube reactor, in which case the drying step and the The subsequent sintering step takes place in the presence of the above-mentioned gas mixture. In this case, the composition of the coating layer of the inner tube can be changed. In particular, oxygen can be partially or completely released to the oxidizing coating layer under highly reducing conditions, and oxygen can be incorporated into the structure of the coating layer under highly oxidizing conditions. .

【0086】 乾燥反応器の個々の異なる被覆層を施された反応管には、一定のガス混合物を
、例えば、管巣反応器に気密を実質上保てるようにして装備可能なガス供給フー
ドを介して供給することができる。
The reaction tubes provided with the different coating layers of the drying reactor are supplied with a gas mixture via a gas feed hood, which can be fitted, for example, in such a way that the tube reactor can be kept substantially airtight. Can be supplied.

【0087】 使用されるガスは、ガス供給フードに導入する前に例えば静止型混合器を使用
して混合してもよく、導入する時まで混合しなくてもよい。
The gas used may be mixed before it is introduced into the gas supply hood, for example using a static mixer, or may not be mixed until it is introduced.

【0088】 個々の反応後のガスは、管巣反応器上に気密を実質上保てるようにして装備し
た装置を介して採取することができ、このとき、個々の、複数のまたは全部の反
応管の反応後のガスを、弁の開閉によって別々に採取し、別々に分析することが
できる。
The gas after the individual reaction can be collected via a device which is substantially airtightly mounted on the tube reactor, wherein individual, several or all reaction tubes are provided. Can be separately collected by opening and closing the valve and separately analyzed.

【0089】 一般的には異なる被覆層を有する反応管それぞれから個々の排気ガスを別々に
採取する他の方法には、例えば、コンピューター制御により機械的に動作する“
吸引装置”が挙げられる。該装置はガスを採取する吸引管を有し、吸引管は各反
応管の出口の直上、出口の中または上方に、本質的には自動制御により位置調整
され、反応後のガスのサンプルを採取する。吸引管の位置調整およびそれぞれの
反応後のガスの採取は、この場合、後で分析する実際の反応後のガスのみが吸引
管中に入り、他の外部からのガスが吸引管中に入らないようにして行うのが好ま
しい。吸引装置が反応管の末端直上に位置調整される場合には、例えば吸引装置
を反応器の端面に押しつけることにより、反応管の末端と吸引管との気密性を本
質的に保つのが有効である。吸引装置が各反応管の出口の中または上方に位置調
整される場合には、他の外部からのガスが吸引管に引き込まれないように吸引す
る反応後のガスの量を制限して吸引管を減圧にし、反応後のガスを吸引装置内に
吸引するのが有効である。吸引管が各反応管の出口の中に位置調整される場合に
は、各反応管の末端の中への吸引管の挿入により上記反応管から排出される反応
後のガスが外部から気密に遮断されるように、吸引管の末端をテーパーにすると
特に有効であることがわかっている。反応後のガスを管巣反応器の上記反応管か
ら採取した後、吸引装置を好ましくは自動制御により別の反応管、一般的には隣
の反応管の出口の直上、出口の中、または上方に次のガスを採取するために位置
調整する。この方法により、全ての反応管の排気ガスをサンプルとして別々に採
取することができ、分析することができる。管巣反応器を固定しておいて吸引装
置を反応管出口の直上、出口の中または上方に位置調整することができるだけで
なく、吸引管を位置調整の間固定しておいて管巣反応器を対応させて動かすこと
もできる。位置調整の間、吸引装置および管巣反応器双方を動かすこともできる
。好ましい変形法において、管巣反応器を固定しておき、吸引装置のみを位置調
整の間に各反応管末端の方向にまたは上方に移動させる。別の好ましい変形法に
おいて、管巣反応器を位置調整の間に反応器の軸の周りを回転させ、各反応管末
端の上方に位置調整する際に吸引管を管巣反応器の回転軸に向う方向に直線運動
させ、各反応管末端直上に位置調整する際に、反応器の軸に平行な方向に吸引装
置を動かす。複数の吸引装置を種々の反応後のガスを採取するために同時に使用
してもよい。さらに、複数の管のガスを集めて採取してもよい。
Other methods of separately extracting individual exhaust gases from each of the reaction tubes, which typically have different coating layers, include, for example, mechanically operated under computer control.
A suction device ". The device has a suction tube for sampling the gas, which is positioned just above, in or above the outlet of each reaction tube, essentially by automatic control, the reaction The subsequent adjustment of the position of the suction tubes and the sampling of each post-reaction gas means that only the actual post-reaction gas to be analyzed later enters the suction tube and is taken from the outside. When the suction device is adjusted just above the end of the reaction tube, for example, by pressing the suction device against the end face of the reactor, it is preferable to carry out the reaction. It is effective to essentially maintain the gas tightness between the end and the suction tube.If the suction device is positioned in or above the outlet of each reaction tube, other external gas may flow into the suction tube. Amount of gas after reaction sucked so as not to be drawn It is effective to restrict the pressure of the suction tube to a reduced pressure, and to suck the gas after the reaction into the suction device.If the suction tube is positioned in the outlet of each reaction tube, the end of each reaction tube is effective. It has been found to be particularly effective to taper the end of the suction tube so that the gas after reaction discharged from the reaction tube is hermetically shut off from the outside by inserting the suction tube into the reaction tube. After the subsequent gas has been withdrawn from said reaction tube of the tube reactor, the suction device is preferably automatically controlled by means of another reaction tube, generally just above, in or above the outlet of the next reaction tube. The position is adjusted so as to collect the next gas.In this way, the exhaust gas from all the reaction tubes can be separately sampled and analyzed. Place the suction device directly above, inside, or In addition to being able to adjust the position of the suction tube, the suction tube can be fixed during the position adjustment and the tube nest reactor can be moved correspondingly. In a preferred variant, the tube nest reactor is fixed and only the suction device is moved in the direction of or towards the end of each reaction tube during the alignment. Rotating the nest reactor around the axis of the reactor during position adjustment, and linearly moving the suction tube in the direction toward the rotation axis of the tube nest reactor when adjusting the position above the end of each reaction tube, When adjusting the position just above the end of the reaction tube, the suction device is moved in a direction parallel to the axis of the reactor, and a plurality of suction devices may be used simultaneously to collect various post-reaction gases. Collect and collect gas from multiple tubes .

【0090】 吸引管と名づけた管を介してガスを採取するのと同様の方法により、ガス供給
フードの代わりに、評価する個々の管に同様の原理で連続的にガスを供給するこ
とができる。明らかに、排気ガス吸引管を、新鮮なガスの供給管と同機させて位
置調整しなければならない。
In a similar manner to collecting gas via a tube named suction tube, instead of a gas supply hood, the individual tubes to be evaluated can be continuously supplied with gas on the same principle. . Obviously, the exhaust gas suction pipe must be aligned with the fresh gas supply pipe.

【0091】 個々の反応管の個々の触媒被覆層の触媒特性は、それ自体は公知の好適な方法
を用いて各ガス流を化学分析することによりスクリーニングできる。管巣反応器
の個々の反応管から個々に採取したガス流は、この場合は個々に、例えば水素炎
イオン化検出器および/または熱伝導度検出器を使用したガスクロマトグラフィ
ーのような適当な装置または質量分析を使用して、ガス組成を分析する。得られ
たガス組成物は、ここでは特に、1種または種々の所望の生成物の相対含有量、
反応前の出発物質と関連する生成物の濃度、それぞれの転換率(活性)および生
成した生成物の選択性の観点から分析する。このとき、多くの場合、一般的には
数時間から数週間の比較的長期間における個々の触媒の生成物の選択性を測定す
るのが効果的である。ガス分析の回数を制限しつつそれぞれの反応に最も適した
触媒被覆層を選択するためには、ある種の生成物に関して所望の限界濃度または
限界選択性を超えた反応管を選択して、該反応管のガス組成物に関して繰り返し
測定するのが有効である。
The catalytic properties of the individual catalyst coating layers of the individual reaction tubes can be screened by chemical analysis of each gas stream using suitable methods known per se. The gas streams taken individually from the individual reaction tubes of the tube nest reactor are individually separated in this case by a suitable device such as, for example, gas chromatography using a flame ionization detector and / or a thermal conductivity detector. Alternatively, the gas composition is analyzed using mass spectrometry. The resulting gas composition is in particular here the relative content of one or more desired products,
Analyzes are made in terms of the concentrations of the starting materials and the associated products before the reaction, the respective conversions (activity) and the selectivity of the products formed. In this case, it is often effective to measure the selectivity of the products of the individual catalysts over a relatively long period of time, generally from hours to weeks. To select the most suitable catalyst coating for each reaction while limiting the number of gas analyses, select a reaction tube that exceeds the desired critical concentration or selectivity for certain products. It is effective to repeatedly measure the gas composition of the reaction tube.

【0092】 触媒評価の後で、適用した管内の触媒被覆層は、新しい触媒被覆層と交換して
残った管巣反応器を再び使用するために、除去することができる。
After catalyst evaluation, the catalyst coating in the applied tube can be removed in order to replace the fresh catalyst coating and use the remaining tube nest reactor again.

【0093】 触媒被覆層は、古い触媒活性被覆層を少なくともほとんど取り除いて、新しい
触媒活性被覆層を、拭き取り法、刷毛塗布法、遠心分離法、噴霧法および/また
は浸漬法により形成することによって、更新することができる。便宜上、前もっ
て除去した触媒被覆層を製造するのに用いたのと同じ被覆法を選択することがで
きる。古い触媒活性被覆層は、例えばコランダム、シリコンカーバイド、微細砂
および類似の流体で吹き飛ばすような特に簡単な方法で除去することができる。
代わりに水蒸気処理および化学的洗浄法を使用しても有効であることがわかって
いる。
The catalytic coating is obtained by removing at least most of the old catalytically active coating and forming a new catalytically active coating by wiping, brushing, centrifuging, spraying and / or dipping. Can be updated. For convenience, the same coating method used to produce the previously removed catalyst coating can be selected. Old catalytically active coatings can be removed in a particularly simple manner, for example by blowing them off with corundum, silicon carbide, fine sand and similar fluids.
Alternatively, the use of steaming and chemical cleaning methods has been found to be effective.

【0094】 例えば触媒評価の後に内部の被覆層を除去する方法として、一般的には上記の
研磨液と組み合わせて、瓶洗いブラシと類似したブラシ器具を使用することがで
きる。内部の被覆層を少なくともほとんど自動制御による方法で除去するのが好
ましい。
For example, as a method of removing the inner coating layer after the evaluation of the catalyst, a brush tool similar to a bottle washing brush can be generally used in combination with the above polishing liquid. It is preferred to remove the inner coating layer at least almost automatically by a controlled method.

【0095】 本発明の方法は自動化システムによって自動化制御により容易に行うことがで
きる。触媒で被覆された管は、低い圧力降下しか起こさずかつ管巣反応器の個々
の反応管内の目詰まりを防止できるように、流動物が最適に流通するようにする
[0095] The method of the present invention can be easily performed by automation control by automation control. The tubes coated with catalyst ensure that the fluid flows optimally so that only low pressure drops occur and clogging in the individual reactor tubes of the tube reactor is prevented.

【0096】 評価する被覆層を空間的に分離し、かつ、明確に帰属させておくと、1つの装
置(管巣)を使用して、一般的には管の数に対応する多数の物質を、並行に、か
つ安価および短時間で同時に評価できるという利点がある。
If the coating layers to be evaluated are spatially separated and clearly assigned, a large number of substances, generally corresponding to the number of tubes, can be obtained using one device (tube nest). There is an advantage that evaluation can be performed simultaneously in parallel, at low cost and in a short time.

【0097】 その上、例えば多孔板およびCVD配列のような他の系と比較すると、管巣反
応器は工業的工程にできるだけ近い方法で評価できるという利点がある(容量を
スケールアップすることもできる)。特に多数の触媒を同じ条件下で並行/同時
に評価できるので、工業的妥当性のある最適化を極めて急速にそして経済的に行
うことができる。
In addition, compared to other systems, such as, for example, perforated plates and CVD arrays, tube reactors have the advantage that they can be evaluated in a manner as close as possible to the industrial process (the capacity can also be scaled up). ). In particular, industrially relevant optimizations can be carried out very quickly and economically, since a large number of catalysts can be evaluated in parallel / simultaneously under the same conditions.

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成12年2月3日(2000.2.3)[Submission date] February 3, 2000 (200.2.3)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項1[Correction target item name] Claim 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項2[Correction target item name] Claim 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項3[Correction target item name] Claim 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項4[Correction target item name] Claim 4

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項5[Correction target item name] Claim 5

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),EA(AM,AZ ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL ,AU,BG,BR,BY,CA,CN,CZ,GE, HU,ID,IL,IN,JP,KR,KZ,LT,L V,MX,NO,NZ,PL,RO,RU,SG,SI ,SK,TR,UA,US (72)発明者 デムート,ディルク ドイツ、D−68161、マンハイム、フリー ドリヒリング、14 (72)発明者 シュート,フェルディ ドイツ、D−61440、オーバーウルゼル、 ダルビッヒスベルクシュトラーセ、24 (72)発明者 シュンク,シュテファン,アー ドイツ、D−69115、ハイデルベルク、カ イザーシュトラーセ、59 Fターム(参考) 4G069 AA02 AA03 AA08 BA01A BA02A BA04A BA05A BA06A BA08A BB04A BB11A BB15A BC40A BD05A CB07 EA06 EB09 FA01 FA02 FA03 FB05 FB06 FB14 FB16 FB17 FB18 FB30 FB57 FB77 FB78 FB80 FC07 FC09 4G075 AA02 BA05 BA10 BD15 BD16 CA02 CA54 CA66 EB21 EB50 EC07 FB03 FB04 FB06 4H006 AA05 AC90 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AU, BG, BR, BY, CA, CN, CZ, GE, HU, ID, IL, IN, JP , KR, KZ, LT, LV, MX, NO, NZ, PL, RO, RU, SG, SI, SK, TR, UA, US (72) Inventor Demut, Dirk Germany, D-68161, Mannheim, Free Drichling, 14 (72) Inventor Chute, Ferdy Germany, D-61440, Oberursel, Darbigsbergstrahl S, 24 (72) Inventors Schunk, Stephan, A Germany, D-69115, Heidelberg, Kaiserstrasse, 59 F-term (reference) 4G069 AA02 AA03 AA08 BA01A BA02A BA04A BA05A BA06A BA08A BB04A BB11A BB15A BC40 EA05 FA02 FA03 FB05 FB06 FB14 FB16 FB17 FB18 FB30 FB57 FB77 FB78 FB80 FC07 FC09 4G075 AA02 BA05 BA10 BD15 BD16 CA02 CA54 CA66 EB21 EB50 EC07 FB03 FB04 FB06 4H006 AA05 AC90

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】好ましくは平行の貫通通路を有し、少なくともn本の該通路
にn種のそれぞれ異なる不均一系触媒および/または該触媒の前駆体を含む、本
体から構成される不均一系触媒および/または該触媒の前駆体の配列であって、
nが2、好ましくは10、より好ましくは100、特に好ましくは1000、極
めて好ましくは10000であることを特徴とする、不均一系触媒および/また
は該触媒の前駆体の配列。
1. A heterogeneous system comprising a body, preferably having parallel through passages, wherein at least n of said passages comprise n different heterogeneous catalysts and / or precursors of said catalysts. An array of catalysts and / or precursors of said catalysts,
An arrangement of heterogeneous catalysts and / or precursors of said catalysts, characterized in that n is 2, preferably 10, more preferably 100, particularly preferably 1000, very particularly preferably 10,000.
【請求項2】前記不均一系触媒が無機物の不均一系触媒であることを特徴
とする、請求項1に記載の配列。
2. The arrangement according to claim 1, wherein the heterogeneous catalyst is an inorganic heterogeneous catalyst.
【請求項3】前記本体が管巣反応器または熱交換器であって前記通路が管
であるか、または、前記本体が通路を有する固体材料から構成されるブロックで
あることを特徴とする、請求項1または2に記載の配列。
3. The method according to claim 1, wherein the body is a tube nest reactor or a heat exchanger, and the passage is a tube, or the body is a block made of a solid material having a passage. The sequence according to claim 1 or 2.
【請求項4】前記不均一系触媒および/または該触媒の前駆体が非担持型
触媒または担持型触媒および/またはこれらの前駆体であり、これらが触媒層、
管壁被覆層または補助担体被覆層として存在することを特徴とする、請求項1〜
3のいずれかに記載の配列。
4. The heterogeneous catalyst and / or a precursor of the catalyst is an unsupported catalyst or a supported catalyst and / or a precursor thereof, and these are a catalyst layer,
4. The coating composition according to claim 1, wherein said coating is present as a tube wall coating or an auxiliary carrier coating.
3. The sequence according to any of 3.
【請求項5】a1)触媒および/または触媒前駆体中に含まれる成分に該
当する元素および/または元素化合物の溶液、乳濁液および/または分散液を調
製し、および、必要に応じて、無機担体材料の分散液を調製する段階、 a2)必要に応じて、前記溶液、乳濁液および/または分散液中に付着促進剤
、結合剤、粘度調整剤、pH調整剤および/または無機担体固体を添加する段階
、 a3)所定の組成物を得るために、所定量の前記溶液、乳濁液および/または
分散液を通路それぞれの中に導入することによって、本体の通路を前記溶液、乳
濁液および/または分散液で同時にまたは連続的に被覆する段階、および、 a4)必要に応じて、触媒および/または触媒前駆体を乾燥し、必要に応じて
焼結または焼成するために、必要に応じて不活性ガスまたは反応性ガスを存在さ
せて、20℃〜1500℃の範囲の温度で、被覆後の本体を加熱する段階、 を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の配列の製造法。
5. A solution, an emulsion and / or a dispersion of an element and / or an elemental compound corresponding to the components contained in the catalyst and / or the catalyst precursor are prepared, and if necessary, Preparing a dispersion of an inorganic carrier material, a2) optionally, an adhesion promoter, a binder, a viscosity modifier, a pH modifier and / or an inorganic carrier in the solution, emulsion and / or dispersion. Adding a solid; a3) introducing a predetermined amount of said solution, emulsion and / or dispersion into each of the passages to obtain a predetermined composition, thereby allowing the passage of the body, said solution, milk, Simultaneously or sequentially coating with the suspension and / or dispersion, and a4) if necessary, drying the catalyst and / or catalyst precursor and, if necessary, sintering or calcining In response to the Heating the coated body at a temperature in the range of 20 ° C. to 1500 ° C. in the presence of an active gas or a reactive gas. How to make the array.
【請求項6】b1)触媒および/または触媒前駆体中に含まれる成分に該
当する元素および/または元素化合物の溶液、乳濁液および/または分散液を調
製し、および、必要に応じて無機担体材料の分散液を調製する段階、 b2)必要に応じて、前記溶液、乳濁液および/または分散液中に付着促進剤
、結合剤、粘度調整剤、pH調整剤および/または無機担体固体を添加する段階
、 b3)触媒担体上に所定の組成物を形成するために、所定量の前記溶液、乳濁
液および/または分散液を通路それぞれの中に供給することによって、本体の通
路中に存在する触媒担体を前記溶液、乳濁液および/または分散液で同時にまた
は連続的に被覆する段階、および、 b4)必要に応じて、触媒および/または触媒前駆体を乾燥し、必要に応じて
焼結または焼成するために、必要に応じて不活性ガスまたは反応性ガスを存在さ
せて、20℃〜1500℃の範囲の温度で、通路内の被覆後の触媒担体を含む本
体を加熱する段階、 を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の配列の製造法。
B1) preparing a solution, emulsion and / or dispersion of an element and / or elemental compound corresponding to the components contained in the catalyst and / or the catalyst precursor, and Preparing a dispersion of the carrier material; b2) optionally, an adhesion promoter, binder, viscosity modifier, pH modifier and / or inorganic carrier solid in said solution, emulsion and / or dispersion. B3) feeding a predetermined amount of said solution, emulsion and / or dispersion into each of the passages to form a predetermined composition on the catalyst support, thereby providing Simultaneously or successively coating the catalyst support present in the solution, emulsion and / or dispersion, and b4) optionally drying the catalyst and / or catalyst precursor, Sintering Heating the body containing the coated catalyst support in the passage at a temperature in the range of 20 ° C. to 1500 ° C., optionally in the presence of an inert gas or a reactive gas, for calcination; The method for producing an array according to any one of claims 1 to 4, wherein the method comprises:
【請求項7】c1)触媒および/または触媒前駆体中に含まれる化学成分
に該当する元素および/または元素化合物の溶液、乳濁液および/または分散液
を調製し、および、必要に応じて無機担体材料の分散液を調製する段階、 c2)単一または複数の並行に操作される反応容器中で、所定量の前記溶液、
乳濁液および/または分散液および必要に応じて沈殿助剤を混合する段階、 c3)必要に応じて、得られた混合液中に、付着促進剤、結合剤、粘度調整剤
、pH調整剤および/または無機担体固体を添加する段階、 c4)本体の単一または複数の所定の通路を単一または複数の前記混合液で被
覆する段階、 c5)所定の触媒および/または触媒前駆体の組成物をそれぞれ含む通路の被
覆が終了するまで、本体の別の通路に対してc2)〜c4)の段階を繰り返す段
階、 c6)必要に応じて、触媒および/または触媒前駆体を乾燥し、必要に応じて
焼結または焼成するために、必要に応じて不活性ガスまたは反応性ガスを存在さ
せて、20℃〜1500℃の範囲の温度で、被覆後の本体を加熱する段階、 を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の配列の製造法。
7. c1) preparing a solution, an emulsion and / or a dispersion of an element and / or an elemental compound corresponding to the chemical component contained in the catalyst and / or the catalyst precursor, and if necessary, Preparing a dispersion of an inorganic carrier material; c2) in a single or a plurality of parallel operated reaction vessels an amount of said solution;
Mixing the emulsion and / or dispersion and, if necessary, a precipitating aid; c3) optionally, an adhesion promoter, a binder, a viscosity modifier, a pH modifier in the resulting mixture. And / or adding an inorganic carrier solid; c4) coating one or more predetermined passages of the body with one or more of said mixture; c5) composition of a predetermined catalyst and / or catalyst precursor. Repeating steps c2) to c4) for the other passages of the body, until the passage of the respective passage containing the material is finished; c6) drying the catalyst and / or catalyst precursor, if necessary, Heating the coated body at a temperature in the range of 20 ° C. to 1500 ° C., optionally in the presence of an inert gas or a reactive gas, for sintering or firing according to 2. The method according to claim 1, wherein Preparation of sequence of any one of the 4.
【請求項8】d1)触媒および/または触媒前駆体中に含まれる化学成分
に該当する元素および/または元素化合物の溶液、乳濁液および/または分散液
を調製し、および、必要に応じて無機担体材料の分散液を調製する段階、 d2)単一または複数の並行に操作される反応容器中で、所定量の前記溶液、
乳濁液および/または分散液、および必要に応じて沈殿助剤を混合する段階、 d3)必要に応じて、得られた混合液中に付着促進剤、結合剤、粘度調整剤、
pH調整剤および/または無機担体固体を添加する段階、 d4)本体の単一または複数の所定の通路中に存在する触媒担体を、単一また
は複数の前記混合液で被覆する段階、 d5)本体の通路中に存在する触媒担体について、それぞれ所定の触媒の組成
物および/または触媒前駆体の組成物による被覆が終了するまで、本体の別の通
路に対してd2)〜d4)の段階を繰り返す段階、 d6)必要に応じて、触媒および/または触媒前駆体を乾燥し、必要に応じて
焼結または焼成するために、必要に応じて不活性ガスまたは反応性ガスを存在さ
せて、20℃〜1500℃の範囲の温度で、通路中に被覆後の触媒担体を含む本
体を加熱する段階、 を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の配列の製造法。
8. d1) preparing a solution, an emulsion and / or a dispersion of an element and / or an elemental compound corresponding to the chemical component contained in the catalyst and / or the catalyst precursor, and if necessary, Preparing a dispersion of an inorganic carrier material; d2) in a single or a plurality of parallel operated reaction vessels, an amount of said solution;
Mixing the emulsion and / or dispersion and, if necessary, a precipitating aid, d3) optionally, an adhesion promoter, a binder, a viscosity modifier in the resulting mixture,
adding a pH adjuster and / or an inorganic carrier solid; d4) coating the catalyst carrier present in one or more predetermined passages of the body with one or more of said mixture; d5) body Steps d2) to d4) are repeated with respect to another passage of the main body until the coating of the catalyst carrier present in the passage with the predetermined catalyst composition and / or the catalyst precursor composition is completed. Step, d6) optionally drying the catalyst and / or catalyst precursor and optionally sintering or calcining, optionally in the presence of an inert or reactive gas, at 20 ° C Heating the body containing the coated catalyst support in the passage at a temperature in the range of ~ 1500 [deg.] C.
【請求項9】被覆の前に、通路の内壁に化学的、物理的または機械的前処
理を施すか、または、接着性被覆層を設けることにより、本体の通路の接着性を
増加させることを特徴とする、請求項5〜7のいずれかに記載の製造法。
9. Enhancing the adhesion of the body passages by applying a chemical, physical or mechanical pretreatment to the inner walls of the passages or providing an adhesive coating layer prior to coating. The method according to any one of claims 5 to 7, which is characterized in that:
【請求項10】e1)所定の組成物を有する非担持型触媒の形態で異なる
不均一系触媒および/または該触媒の前駆体を製造する段階、 e2)不均一系触媒の脱落防止措置を施した、本体の単一または複数の所定の
通路それぞれに、単一または複数の所定の組成物を有する不均一系触媒および/
または該触媒の前駆体をそれぞれ充填する段階、 e3)必要に応じて、触媒および/または触媒前駆体を乾燥し、必要に応じて
焼結または焼成するために、必要に応じて不活性ガスまたは反応性ガスを存在さ
せて、20℃〜1500℃の範囲の温度で、通路中に不均一触媒および/または
該触媒の前駆体を含む本体を加熱する段階、 を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の配列の製造法。
10. The step of: e1) producing a different heterogeneous catalyst and / or a precursor of said catalyst in the form of an unsupported catalyst having a predetermined composition; e2) taking measures to prevent the heterogeneous catalyst from falling off. In each of one or more predetermined passages of the body, a heterogeneous catalyst having one or more predetermined compositions and / or
Or filling the respective precursors of the catalyst, e3) optionally drying the catalyst and / or catalyst precursor and optionally sintering or calcining, if necessary with an inert gas or Heating the body containing the heterogeneous catalyst and / or a precursor of the catalyst in a passage at a temperature in the range of 20C to 1500C in the presence of a reactive gas. Item 5. The method for producing the sequence according to any one of Items 1 to 4.
【請求項11】f1)本体の外部で、請求項6〜8のいずれかに記載の方
法で、所定の担持触媒を製造するために、所定の触媒担体を被覆し、必要に応じ
て加熱する段階、 f2)上記担持触媒を本体の所定の通路中に充填する段階、 f3)必要に応じて、触媒を乾燥し、必要に応じて焼結または焼成するために
、必要に応じて不活性ガスまたは反応性ガスを存在させて、20℃〜1500℃
の範囲の温度で、充填後の本体を加熱する段階、 を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の配列の製造法。
F1) A predetermined catalyst carrier is coated outside the main body to produce a predetermined supported catalyst by the method according to any one of claims 6 to 8, and heated if necessary. F2) filling the supported catalyst into a predetermined passage of the main body; f3) optionally drying the catalyst and optionally sintering or calcining, if necessary, an inert gas. Or, in the presence of a reactive gas, 20 ° C to 1500 ° C
Heating the filled body at a temperature in the range of.
【請求項12】担持触媒の外部形状が本体の通路の内部形状と少なくとも
実質的に対応していることを特徴とする、請求項11に記載の製造法。
12. The method according to claim 11, wherein the external shape of the supported catalyst at least substantially corresponds to the internal shape of the passage of the main body.
【請求項13】請求項5〜12のいずれかに記載の方法により得られる配
列。
13. A sequence obtained by the method according to any one of claims 5 to 12.
【請求項14】g1)必要に応じて本体中の触媒を活性化する段階、 g2)本体を所望の反応温度に加熱または冷却する段階、 g3)流動性反応物または流動性反応混合物に本体の通路を通過させる段階、 g4)反応後の流動物を、本体の通路から個々に、または複数の通路から集め
て、排出する段階、 g5)排出した反応後の流動物を分析する段階、 g6)必要に応じて複数の分析における分析結果を比較評価する段階、 を含む、請求項1〜4または13のいずれかに記載の配列における触媒の活性、
選択性および/または長期安定性を評価する方法。
14. g1) activating the catalyst in the body as required; g2) heating or cooling the body to a desired reaction temperature; g3) adding the body to the flowable reactant or the flowable reaction mixture. G4) collecting and discharging the reacted fluids individually or from a plurality of passages from the main body passages; g5) analyzing the discharged reacted fluids; g6). Optionally comparing and evaluating the results of the analysis in the plurality of analyzes, the activity of the catalyst in the sequence according to any one of claims 1 to 4 or 13,
A method for evaluating selectivity and / or long-term stability.
【請求項15】本体を段階g2)における第1の反応温度に加熱または冷
却した後に、段階g3)〜g6)を複数の異なる流動性反応物または流動性反応
混合物について連続的に行い、このとき、パージガスによるパージ段階をそれぞ
れ行った後に、本体を第2の反応温度に加熱または冷却して前記反応をこの温度
で繰り返すことができる、請求項14に記載の方法。
15. After heating or cooling the body to the first reaction temperature in step g2), steps g3) to g6) are carried out continuously on a plurality of different flowable reactants or flowable reaction mixtures, wherein 15. The method of claim 14, wherein after each purge step with a purge gas, the body can be heated or cooled to a second reaction temperature and the reaction can be repeated at this temperature.
【請求項16】流動性反応物または流動性反応混合物が気体または混合気
体であることを特徴とする、請求項14または15に記載の方法。
16. The method according to claim 14, wherein the flowable reactant or the flowable reaction mixture is a gas or a mixture of gases.
【請求項17】反応が気相酸化反応であることを特徴とする、請求項14
〜16のいずれかに記載の方法。
17. The method according to claim 14, wherein the reaction is a gas phase oxidation reaction.
The method according to any one of claims 16 to 16.
【請求項18】酸素分子を含む反応混合物を使用することを特徴とする、
請求項17に記載の方法。
18. Use of a reaction mixture containing molecular oxygen,
The method according to claim 17.
【請求項19】被覆の前に、触媒担体に化学的、物理的または機械的前処
理を施すか、または、接着層を設けることにより、本体中の触媒担体の接着性を
増加させることを特徴とする、請求項6または8に記載の製造法。
19. A method of increasing the adhesion of the catalyst carrier in the main body by subjecting the catalyst carrier to a chemical, physical or mechanical pretreatment before coating, or by providing an adhesive layer. The production method according to claim 6 or 8, wherein
【請求項20】各段階を自動操作により行うことを特徴とする、請求項5
〜12および14〜19のいずれかに記載の方法。
20. The method according to claim 5, wherein each step is performed by an automatic operation.
20. The method according to any one of to 12 and 14 to 19.
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