RU2198869C2 - Способ селективного получения уксусной кислоты и используемый катализатор - Google Patents

Способ селективного получения уксусной кислоты и используемый катализатор Download PDF

Info

Publication number
RU2198869C2
RU2198869C2 RU99104401/04A RU99104401A RU2198869C2 RU 2198869 C2 RU2198869 C2 RU 2198869C2 RU 99104401/04 A RU99104401/04 A RU 99104401/04A RU 99104401 A RU99104401 A RU 99104401A RU 2198869 C2 RU2198869 C2 RU 2198869C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
elements
ethane
oxygen
acetic acid
Prior art date
Application number
RU99104401/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU99104401A (ru
Inventor
Хольгер БОРХЕРТ
Уве ДИНГЕРДИССЕН
Original Assignee
Целанезе Кемикальз Юроп Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Целанезе Кемикальз Юроп Гмбх filed Critical Целанезе Кемикальз Юроп Гмбх
Publication of RU99104401A publication Critical patent/RU99104401A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2198869C2 publication Critical patent/RU2198869C2/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/21Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
    • C07C51/215Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of saturated hydrocarbyl groups
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56Platinum group metals
    • B01J23/64Platinum group metals with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/652Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/6525Molybdenum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/21Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
    • C07C51/25Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к новому способу селективного получения уксусной кислоты и к используемому в нем катализатору. Способ селективного получения уксусной кислоты из газообразного исходного сырья, содержащего этан или смесь этана и этилена, а также кислород, при повышенной температуре заключается в том, что газообразное исходное сырье приводят в контакт с катализатором, получаемым путем смешивания растворов всех каталитических элементов с последующей сушкой и при необходимости кальцинацией, содержащим элементы Мо, Pd, X и Y в грамм-атомных соотношениях a:b:c:d в комбинации с кислородом
MoaPdbXcYd (I)
где Х - один или несколько из элементов, выбранных из группы Nb, Ti, V или W; Y - один или несколько из элементов, выбранных из группы Al, Bi, Cu, Ag, Au, К, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Zr, Sb и Sn; индексы a, b, с и d обозначают грамм-атомные соотношения соответствующих элементов, причем а=1; b>0; с>0 и d=0-2, при условии, что катализатор в качестве Х содержит по меньшей мере элементы V и Nb и что Мо и элементы Х не основываются на гетерополикислотах, и что если один элемент Y означает Zr, то один элемент Х означает W, и если один элемент Y означает Al, то другой элемент Y означает Sb. Использование этого катализатора в способе селективного получения уксусной кислоты позволяет при максимально мягких условиях окислять этан или смесь этана и этилена с высокой селективностью, до 86% по уксусной кислоте. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение относится к способу селективного получения уксусной кислоты каталитическим газофазным окислением этана и/или этилена в присутствии палладийсодержащего катализатора.
Окислительное дегидрирование этана до этилена в газовой фазе при температурах свыше 500oС известно, например, из патентов США US-A-4250346, US-A-4524236 и US-A-4568790.
Так, в патенте США US-A-4250346 описывается применение каталитического состава, содержащего элемент молибден, Х и Y в соотношении а:b:с, для превращения этана в этилен, при этом Х обозначает хром (Сr), марганец (Мn), ниобий (Nb), тантал (Та), титан (Ti), ванадий (V) и/или вольфрам (W), а Y обозначает висмут (Вi), селен (Се), кобальт (Со), медь (Сu), железо (Fe), калий (К), магний (Мg), никель (Ni), фосфор (Р), свинец (Рb), сурьма (Sb), кремний (Si), олово (Sn), таллий (Tl) и/или уран (U), а=1, b=0,05-1 и с=0-2. Сумма значений с для Со, Ni и/или Fe при этом должна быть менее 0,5. Реакция предпочтительно проводится в присутствии подводимой воды. Указанные выше катализаторы могут применяться также для окисления этана до уксусной кислоты, причем эффективность превращения в уксусную кислоту составляет около 18% при конверсии этана 7,5%.
Вышеназванные документы описывают, главным образом, получение этилена и в меньшей степени - целевое получение уксусной кислоты.
Напротив, в европейской заявке на патент ЕР-В-0294845 описывается способ селективного получения уксусной кислоты из этана, этилена или их смесей и кислорода в присутствии смеси катализаторов, содержащей, по меньшей мере, А) один кальцинированный катализатор формулы MoxVy или MoxVyZy, где Z может быть одним или несколькими из металлов Li, Na, Be, Мg, Са, Sr, Ва, Zn, Cd, Нg, Sc, Y, La, Се, Al, Tl, Ti, Zr, Hf, Pb, Nb, Та, As, Sb, Bi, Cr, W, U, Те, Fe, Co и Ni, и x=0,5-0,9, у=0,1-0,4 и z=0,001-1, и Б) катализатор гидратации этилена и/или катализатор окисления этилена. Этот второй компонент Б катализатора представляет собой, в частности, катализатор на основе молекулярных сит или катализатор окисления, содержащий палладий. При использовании описанной смеси катализаторов и пропускании исходной газообразной смеси, состоящей из этана, кислорода, азота и водяного пара, через реактор, содержащий катализатор, максимальная селективность составляет 27% при 7%-ной конверсии этана. Высокие степени превращения этана достигаются согласно ЕР 0294845 только при использовании описанной смеси катализаторов и не достигаются при использовании одного катализатора, содержащего компоненты А и Б.
Еще один способ получения продукта, содержащего этилен и/или уксусную кислоту, описан в европейской заявке на патент ЕР-В-0407091. При этом этан и/или этилен и содержащий молекулярный кислород газ приводят при повышенной температуре в контакт с каталитическим составом, содержащим элементы А, Х и Y. При этом А обозначает ModReeWf, X обозначает Cr, Mn, Nb, Та, Ti, V и/или W и Y обозначает Bi, Се, Со, Сu, Fe, К, Мg, Ni, Р, Pb, Sb, Si, Sn, Tl и/или U. Максимальная селективность, которая может быть достигнута при использовании описанного катализатора при окислении этана до уксусной кислоты, составляет 78%. В качестве побочных продуктов образуются диоксид углерода, моноксид углерода и этилен.
Ни одна из вышеперечисленных публикаций, однако, не описывает использования катализатора, содержащего элементы палладий и молибден, для селективного окисления этана и/или этилена до уксусной кислоты. Кроме того, известная из уровня техники селективность окисления до уксусной кислоты, достигнутая к настоящему времени, все еще неудовлетворительна.
Поэтому задача изобретения состоит в том, чтобы создать способ, который позволял бы просто, целенаправленно и с высокой селективностью при максимально мягких условиях реакции окислять этан и/или этилен до уксусной кислоты.
Задача решается способом селективного получения уксусной кислоты из газообразного исходного сырья, содержащего этан или смесь этана и этилена, а также кислород, при повышенной температуре, отличие которого состоит в том, что газообразное исходное сырье приводят в контакт с катализатором, получаемым путем смешивания растворов всех каталитических элементов с последующей сушкой и, при необходимости, кальцинацией, содержащим элементы Мо, Pd, Х и Y в грамм-атомных соотношениях а:b:с:d в комбинации с кислородом, формулы I
MoaPdbXcYd (I),
причем Х - один или несколько элементов, выбранных из группы:
Nb, Ti, V или W;
Y обозначает один или несколько элементов, выбранных из группы: В, Аl, Bi, Сu, Аg, Аu, К, Rb, Cs, Мg, Са, Sr, Ba, Zr, Sb, и Sn; индексы а, b, с и d обозначают грамм-атомные соотношения соответствующих элементов, причем а равно 1, b больше 0, с больше 0 и d равно 0-2, при условии, что катализатор в качестве Х содержит, по меньшей мере, элементы V и Nb, и что Мо и элементы Х не основываются на гетерополикислотах и, что если один элемент Y означает Zr, то один элемент Х означает W, и если один элемент Y означает Al, то другой элемент Y означает Sb.
Желательно, чтобы Х и Y имели несколько элементов, причем индексы с и d для разных элементов необязательно принимают различные значения, температура находилась в пределах от 200 - 500oС, давление - в пределах от 1 до 50 бар, b = 0,0001 - 0,5.
Предпочтительно, чтобы этан вводили в реактор в смеси с, по меньшей мере, еще одним газом - азотом, кислородом, метаном, монооксидом углерода, диоксидом углерода, этиленом и/или водяным паром, катализатор содержал, по меньшей мере, один из следующих составов в комбинации с кислородом:
Mo1,00V0,25Nb0,12Pd0,0005
Mo1,00V0,25Nb0,12Pd0,0004
Mo1,00V0,25Nb0,12Pd0,0003
Mo1,00V0,25Nb0,36Sb0,01,Ca0,01Pd0,0005
Mo1,00V0,25Nb0,3W0,2,Pd0,0003
Mo1,00V0,25Nb0,3Sb0,1Pd0,0004,
причем селективность реакции окисления до уксусной кислоты составляла не менее 60% при конверсии этана не менее 4.
Желательно, чтобы катализатор смешивали с материалом носителя или фиксировали на материале носителя.
Настоящее изобретение также относится к катализатору для селективного окисления газообразного исходного сырья, получаемый путем смешивания растворов всех каталитических элементов с последующей сушкой и, при необходимости, кальцинацией, содержащего этан и/или смесь этана и этилена, а также кислород, содержащий элементы Мо, Pd, X и Y в грамм-атомных соотношениях a: b:c:d в комбинации с кислородом, формулы I
MoaPdbXcYd (I),
причем Х - один или несколько из элементов, выбранных из группы: Nb, Ti, V и W;
Y - один или несколько из элементов, выбранных из группы: Аl, Bi, Сu, Аg, Аu, К, Rb, Cs, Мg, Са, Сr, Ва, Zr, Sb и Sn; индексы а, b, с, d обозначают грамм-атомные соотношения соответствующих элементов, причем а = 1; b > 0; с > 0 и d = 0-2, при условии, что катализатор в качестве Х содержит по меньшей мере элементы V и Nb, и что Мо и элементы Х не основываются на гетерополикислотах и, что, если один элемент Y означает Zr, то один элемент Х означает W, и если один элемент Y означает Al, то другой элемент Y означает Sb.
Примеры таких предпочтительных каталитических составов, используемых в способе согласно изобретению, включают
Мo1,00V0,25Nb0,12Pd0,0005
Mo1,00V0,25Nb0,12Pd0,0004
Mo1,00V0,25Nb0,12Pd0,0003
Mo1,00V0,25Nb0,36Sb0,01,Ca0,01Pd0,0005
Mo1,00V0,25Nb0,3W0,2,Pd0,0003
Mo1,00V0,25Nb0,3Sb0,1Pd0,0004.
Используемые, согласно изобретению, катализаторы могут быть получены обычными способами. С этой целью готовят исходную суспензию, в частности, водный раствор, содержащий отдельные исходные компоненты элементов соответственно их долям.
Исходными материалами отдельных компонентов для получения катализатора, согласно изобретению, являются, наряду с оксидами, предпочтительно, растворимые в воде вещества, такие как соли аммония, нитраты, сульфаты, галогениды, гидроксиды и соли органических кислот, которые могут быть превращены путем нагревания в соответствующие оксиды. Для смешения компонентов готовят водные растворы или суспензии солей металлов и смешивают их.
В качестве исходных соединений для молибдена рекомендуется использовать, благодаря их коммерческой доступности, соответствующие молибдаты, такие как, например, молибдат аммония.
В качестве соединений палладия могут рассматриваться, например, хлорид палладия(II), сульфат палладия(II), тетраминнитрат палладия(II), нитрат палладия(II), а также ацетилацетонат палладия(II).
Полученную реакционную смесь затем перемешивают от 5 мин до 5 ч при 50 - 100oС. Затем удаляют воду и оставшийся катализатор сушат при 50 - 150oС, в частности при 80 - 120oС.
В случае проведения последующей кальцинации полученного катализатора процесс кальцинации высушенного и превращенного в порошок катализатора рекомендуется проводить при 100 - 800oС, в частности 200 - 500oС в присутствии азота, кислорода или кислородсодержащего газа. Продолжительность процесса кальцинации составляет 2 - 24 ч.
Катализатор может использоваться без соответствующего носителя или в смеси с носителем или в нанесенном на носитель виде. Пригодными являются обычные носители, такие как, например, пористый диоксид кремния, прокаленный диоксид кремния, кизельгур, силикагель, пористый или непористый оксид алюминия, диоксид титана, диоксид циркония, диоксид тория, оксид лантана, оксид магния, оксид кальция, оксид бария, оксид олова, оксид церия, оксид цинка, оксид бора, нитрид бора, карбид бора, фосфат бора, фосфат циркония, силикат алюминия, нитрид кремния или карбид кремния, но также стеклянные, углеродноволоконные, металлооксидные или металлические сетки или соответствующие монолиты.
Предпочтительные носители имеют удельную поверхность менее 100 м2/г. Предпочтительными носителями являются диоксид кремния и оксид алюминия с небольшой удельной поверхностью. Катализатор может использоваться после формообразования как регулярное или нерегулярное формованное тело или в порошковой форме в качестве гетерогенного катализатора окисления.
Реакция может проводиться в кипящем слое или в реакторе с неподвижным слоем катализатора. Для применения в кипящем слое катализатор размалывают до размера зерна в пределах 10 - 200 мкм.
Содержащий молекулярный кислород газ может быть воздухом или газом, содержащим молекулярного кислорода больше или меньше, чем воздух, например кислородом. Доля водяного пара может находиться в пределах от 0 до 50% (об.). Более высокие концентрации водяного пара нежелательны по технологическим причинам, так как без какой-либо необходимости удорожали бы последующую переработку получающегося водного раствора уксусной кислоты. Целесообразно выбирать соотношение этан/этилен к кислороду в пределах от 1:1 до 10:1, предпочтительно от 2:1 до 8:1. Предпочтительным является более высокое содержание кислорода, так как при этом повышается достигаемая степень превращения этана и тем самым выход уксусной кислоты. Предпочтительно добавлять кислород или газ, содержащий молекулярный кислород, в концентрациях вне пределов взрываемости в условиях реакции, так как это упрощает осуществление способа. Однако возможно также устанавливать соотношение этан/этилен к кислороду и в пределах взрываемости.
Реакция может проводиться в реакторе с неподвижным или с кипящим слоем катализатора. Перед подачей кислорода или газа, содержащего молекулярный кислород, целесообразно вначале смешать этан с инертными газами, такими как азот или водяной пар. Перед приведением газовой смеси в контакт с катализатором газовую смесь предпочтительно нагревают в зоне подогрева до температуры реакции. Уксусную кислоту отделяют от отходящих газов путем конденсации. Остальные газы возвращают на вход в реактор, где производится подача кислорода или содержащего молекулярный кислород газа, а также этана и/или этилена.
При сравнении предлагаемых, согласно изобретению, катализаторов с катализаторами, известными из уровня техники, видно, что катализаторы, согласно изобретению, позволяют, при равных условиях реакции (газ на входе в реактор, давление, время пребывания в реакторе), но при существенно более низких температурах, достигать даже более высокой селективности по уксусной кислоте (таблица 1; пример 3 (по изобретению): селективность по уксусной кислоте 77%; пример 13 (ЕР-0407091): селективность по уксусной кислоте 60%). В сравнении с составом катализатора, описанным в US-A-4250346, селективность реакции по уксусной кислоте при использовании катализатора согласно изобретению, даже при более низких давлениях и температурах реакции и меньших временах пребывания в реакторе, возрастает очень сильно (ср. пример 1 (по изобретению): Т= 250oС, р= 7 бар, время пребывания 14 с, селективность по уксусной кислоте 84%; пример 12 (US-A-4250346) Т=280oС, р=15 бар, время пребывания 30 с, селективность по уксусной кислоте 32%).
С помощью катализаторов по изобретению может быть сильно повышен также выход продукта с единицы объема в единицу времени (таблица 1). Выход продукта с единицы объема в единицу времени характеризует количество произведенной уксусной кислоты в единицу времени с единицы объема катализатора. Более высокий выход продукта в единицу времени с единицы объема позволяет уменьшить размер реакторов, а также массу циркулирующего в процессе газа.
При использовании катализатора по изобретению селективность составляет при окислении этана и/или этилена до уксусной кислоты не менее 60% (мол.), предпочтительно не менее 75% (мол.), в частности, не менее 80% (мол.), так что способ по изобретению в сравнении с уровнем техники позволяет весьма просто добиваться повышения выходов уксусной кислоты при одновременном снижении количества получаемых нежелательных побочных продуктов.
Примеры (см. табл.1).
Приводимый в примерах состав катализатора указан в относительных атомных соотношениях.
Приготовление катализатора:
Катализатор (I):
Был получен катализатор следующего состава Mo1,00V0,25Nb0,12Pd0,0005.
Раствор 1:
10,22 г метаванадата аммония в 250 мл воды.
Раствор 2:
61,75 г молибдата аммония и 0,039 г ацетата палладия в 200 мл воды.
Раствор 3:
27,51 г оксалата ниобия в 25 мл воды.
Растворы перемешивают каждый отдельно при 90oС в течение 15 мин. Затем третий раствор прибавляют к первому. Объединенные смеси перемешивают при 90oС в течение 15 мин, прежде чем к ним прибавляют второй раствор. Полученную смесь перемешивают при 90oС в течение 15 мин. Затем удаляют воду на горячей плите, пока не останется густая паста. Последнюю сушат в течение ночи при 120oС. Твердое вещество измельчают (просеянная фракция: 0,35-2 мм) и затем кальцинируют в неподвижном воздухе при 400oС в течение 4 ч. После этого катализатор просеивают для получения просеянной фракции размером от 0,35 до 1 мм.
Катализатор (II):
Был получен катализатор следующего состава: Mo1,00V0,25Nb0,12Pd0,0004.
Катализатор (II) получают так же, как описано в примере 1 на катализатор, за исключением того, что вместо 0,039 г ацетата палладия используют 0,031 г.
Катализатор (III):
Был получен катализатор следующего состава:
Mo1,00V0,36Nb0,03Sb0,01Ca0,01Pd0,0005.
Раствор 1:
20,0 г молибдата аммония в 100 мл воды.
Раствор 2:
4,8 г метаванадата аммония в 100 мл воды.
Раствор 3:
2,6 г оксалата ниобия, 0,48 г оксалата сурьмы, 0,34 г нитрата кальция в 50 мл воды.
Раствор 4:
0,013 г ацетата палладия в 50 мл ацетона.
Растворы 1-3 перемешивают каждый отдельно при 70oС в течение 15 мин. Затем третий раствор прибавляют ко второму. Объединенные смеси перемешивают при 70oС в течение 15 мин, прежде чем их прибавляют к первому раствору. После этого к ним прибавляют четвертый раствор. Полученную смесь перемешивают при 70oС в течение 15 мин. Затем быстро выпаривают водно-ацетонную смесь, пока не останется густая паста. Последнюю сушат в течение ночи при 120oС, Твердое вещество измельчают (просеянная фракция: 0,35-2 мм) и затем кальцинируют в неподвижном воздухе при 300oС в течение 5 ч. После этого катализатор просеивают для получения просеянной фракции размером 0,35 - 0,7 мм.
Катализатор IIIa (катализатор на носителе):
Был получен катализатор следующего состава:
Мо1,00V0,36Nb0,03Sb0,01Са0,01Pd0,0005/Al2O3
Раствор 1:
20,0 г молибдата аммония в 100 мл воды.
Раствор 2:
4,8 г метаванадата аммония в 100 мл воды.
Раствор 3:
2,6 оксалата ниобия, 0,48 г оксалата сурьмы, 0,34 г нитрата кальция в 50 мл воды.
Раствор 4:
0,013 г ацетата палладия в 50 мл ацетона.
Материал носителя:
α-Al2O3, SA 5205 (фирмы Нортон): удельная поверхность 0,08 м2/г; средний диаметр пор 130 мкм; водопоглощение 25%; форма - шарики.
Растворы 1 до 3 перемешивают каждый отдельно при 70oС в течение 15 мин. Затем третий раствор прибавляют ко второму. Объединенные смеси перемешивают при 70oС в течение 15 мин, после чего их прибавляют к первому раствору. Затем к ним прибавляют четвертый раствор. Полученную смесь перемешивают при 70oС в течение 15 мин. 475 г материала носителя измельчают (просеянная фракция 0,7-1,5 мм) и затем прибавляют полученный гранулят к смеси раствора 1 до 4. После этого перемешивают таким образом полученную смесь при 70oС в течение 15 мин. Затем быстро выпаривают водно-ацетоновую смесь, пока не останется густая паста. Последнюю сушат в течение ночи при 120oС. Твердое вещество измельчают (просеянная фракция: 0,35-2 мм) и затем кальцинируют в неподвижном воздухе при 300oС в течение 5 ч. После этого катализатор просеивают для получения просеянной фракции размером 0,35 - 0,7 мм.
Катализатор IIIб (катализатор на носителе):
Катализатор, имеющий состав катализатора IIIa, получают следующим образом.
Аналогично получению катализатора IIIa получают смесь растворов 1-4. Полученную смесь перемешивают при 70oС в течение 15 мин. На 475 г шарообразного носителя (α-Аl2О3, SA 5205, фирмы Нортон) наливают нагретую смесь растворов 1 до 4 и полученную таким образом смесь перемешивают при 70oС в течение 15 мин. Затем упаривают водно-ацетоновую смесь. Полученное таким образом твердое вещество сушат и кальцинируют аналогично получению катализатора IIIa.
Катализатор IIIв (катализатор на носителе):
Катализатор, имеющий состав катализатора IIIa, получают следующим образом.
Аналогично получению катализатора IIIa получают смесь растворов 1-4. Шарообразный носитель (α-Аl2О3, SA 5205, фирмы Нортон) вместе со смесью растворов 1 до 4 подвергают сушке распылением в аппарате фирмы Бухи.
Сравнительные примеры
Катализатор (IV):
Для сравнения получают катализатор в соответствии с US-A-4250346 следующего состава:
Mo1,00V0,25Nb0,12.
Катализатор (IV) получают так же, как описано в примере (1) на катализатор, за исключением того, что не используют ацетат палладия.
Катализатор (V):
Для сравнения получают катализатор в соответствии с ЕР-0407091 следующего состава:
Mo0,370Re0,248V0,259Nb0,070Sb0,030Ca0,019.
Раствор 1:
10,0 г перрената аммония и 9,7 г молибдата аммония в 50 мл воды.
Раствор 2:
4,5 г метаванадата аммония в 50 мл воды.
Раствор 3:
6,5 г оксалата ниобия, 1,34 г оксалата сурьмы, 0,58 г нитрата кальция в 180 мл воды.
Растворы перемешивают каждый отдельно при 70oС в течение 15 мин. Затем третий раствор прибавляют ко второму. Объединенные смеси перемешивают при 70oС в течение 15 мин, прежде чем их прибавляют к первому раствору. Полученную смесь перемешивают при 70oС в течение 15 мин. Затем удаляют воду на горячей плите, пока не останется густая паста. Последнюю сушат в течение ночи при 120oС. Твердое вещество измельчают (просеянная фракция: 0,35-2 мм) и затем кальцинируют в неподвижном воздухе при 300oС в течение 5 ч. После этого катализатор просеивают для получения просеянной фракции размером от 0,35 до 1 мм.
Метод испытания катализатора
10 мл катализатора загружают в стальной реактор с внутренним диаметром 10 мм. Катализатор нагревают под воздушным потоком до 250oС. Затем устанавливают давление с помощью регулятора исходного давления. Смесь этан: кислород: азот необходимого состава подают с водой в испарительную зону, где происходит испарение воды и ее смешение с газами. Температуру реакции измеряют термоэлементом в сыпучей массе катализатора. Реакционный газ анализируют газохроматографически в режиме он-лайн.
В примерах следующие понятия определены как:
Степень конверсии этана (%)=100х([СО]/2+[СO2]/2+[С2Н4]+ [СН3СООН]/([СО] /2+[СO2]/2+[С2Н4]+[С2Н6]+[СН3СООН]).
Селективность по этилену (%)= 100х([С2Н4] )/([СО] /2+[СO2] /2+[С2Н4]+ [СН3СООН]).
Селективность по уксусной кислоте (%)=100х([СН3СООН])/([СО]/2+ [СO2] /2+[С2Н4]+[СН3СООН]),
где [] обозначает концентрацию в % (мол.) и
2Н6] обозначает концентрацию не прореагировавшего этана.
Время пребывания определено как:
τ(с)=насыпной объем катализатора (мл)/объемный поток газа через реактор, отнесенный к условиям реакции, (мл/с).
Проведение реакции:
Газ на входе в реактор состоит из 40%(об.) этана, 8%(об.) кислорода, 32%(об. ) азота и 20%(об. ) водяного пара. Условия реакции и результаты представлены в таблице 1.
В сравнении со сравнительными катализаторами (IV) и (V) катализаторы (I), (II) и (III) позволяют достичь, при более низких температурах и давлениях реакции, существенно более высоких значений селективности по уксусной кислоте. Катализаторы I Mo1,00V0,25Nb0,12Pd0,0005), II Mo1,00V0,25Nb0,12Pd0,0004) и Mo1,00V0,36Nb0,03Sb0,01Ca0,01Pd0,0005) показывают в сравнении с катализаторами IV Mo1,00V0,25Nb0,12 = US-A-4250346) и V Mo1,00Re0,67V0,70Nb0,19Sb0,08Ca0,05 = EP-0407091) более высокие выхода с единицы объема в единицу времени.
Сравнительные эксперименты по термостойкости катализатора
Для излучения термостойкости катализаторов в реактор загружают катализаторы (I) и (V) и работают с ними в течение 100 ч (условия реакции: 280oС, 15 бар, время пребывания 30 с, состав реакционного газа: см. выше). По окончании отработанного цикла отбирают пробу с входной стороны насыпанного слоя катализатора и количественно анализируют состав катализатора. В таблице 2 представлены составы использованного и неиспользованного катализаторов.
Катализатор (V) уже через 100 ч работы потеряет 44,4% начального рения. Напротив, свежий и использованный катализатор (I) имеет одинаковый состав.

Claims (10)

1. Способ селективного получения уксусной кислоты из газообразного исходного сырья, содержащего этан или смесь этана и этилена, а также кислород, при повышенной температуре, отличающийся тем, что газообразное исходное сырье приводят в контакт с катализатором, получаемым путем смешивания растворов всех каталитических элементов с последующей сушкой и при необходимости кальцинацией, содержащим элементы Мо, Pd, X и Y в грамм-атомных соотношениях a:b:c:d в комбинации с кислородом
MoaPdbXcYd, (I)
причем Х - один или несколько из элементов, выбранных из группы Nb, Ti, V или W;
Y - один или несколько из элементов, выбранных из группы Al, Bi, Сu, Ag, Аu, К, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Zr, Sb и Sn;
индексы a, b, с и d обозначают грамм-атомные соотношения соответствующих элементов, причем а= 1; b>0; с>0 и d=0-2, при условии, что катализатор в качестве Х содержит по меньшей мере элементы V и Nb, и что Мо и элементы Х не основываются на гетерополикислотах, и что если один элемент Y означает Zr, то один элемент Х означает W, и если один элемент Y означает А1, то другой элемент Y означает Sb.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что Х и Y обозначают несколько элементов, причем индексы c и d для разных элементов необязательно принимают различные значения.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что температура находится в пределах 200 - 500oС.
4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что давление в реакторе находится в пределах 1 - 50 бар.
5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что b = 0,0001 - 0,5.
6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что этан вводят в реактор в смеси с по меньшей мере еще одним газом.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве еще одного газа вводят азот, кислород, метан, моноксид углерода, диоксид углерода, этилен и/или водяной пар.
8. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что катализатор содержит по меньшей мере один из следующих составов в комбинации с кислородом:
Mo1,00V0,25Nb0,12Pd0,0005;
Mo1,00V0,25Nb0,12Pd0,0004;
Mo1,00V0,25Nb0,12Pd0,0003;
Mo1,00V0,36Nb0,03Sb0,01Ca0,01Pd0,0005;
Mo1,00V0,25Nb0,3W0,2Pd0,0003;
Mo1,00V0,25Nb0,3Sb0,1Pd0,0004,
причем селективность реакции окисления до уксусной кислоты составляет не менее 60% при конверсии этана не менее 4%.
9. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что катализатор смешивают с материалом носителя или фиксируют на материале носителя.
10. Катализатор для селективного окисления газообразного исходного сырья, получаемый путем смешивания растворов всех каталитических элементов с последующей сушкой и при необходимости кальцинацией, содержащего этан или смесь этана и этилена, а также кислород, содержащий элементы Mo, Pd, X и Y в грамм-атомных соотношениях a:b:c:d в комбинации с кислородом
MoaPdbXcYd, (I)
причем Х - один или несколько из элементов, выбранных из группы Nb, Ti, V или W;
Y - один или несколько из элементов, выбранных из группы Al, Bi, Cu, Ag, Au, К, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Zr, Sb и Sn;
индексы a, b, c, d обозначают грамм-атомные соотношения соответствующих элементов, причем а=1; b>0; с>0 и d=0-2, при условии, что катализатор в качестве Х содержит по меньшей мере элементы V и Nb, и что Мо и элементы Х не основываются на гетерополикислотах, и что если один элемент Y означает Zr, то один элемент Х означает W, и если один элемент Y означает Al, то другой элемент Y означает Sb.
RU99104401/04A 1996-07-31 1997-07-16 Способ селективного получения уксусной кислоты и используемый катализатор RU2198869C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19630832A DE19630832A1 (de) 1996-07-31 1996-07-31 Verfahren zur selektiven Herstellung von Essigsäure
DE19630832.1 1996-07-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99104401A RU99104401A (ru) 2001-01-20
RU2198869C2 true RU2198869C2 (ru) 2003-02-20

Family

ID=7801332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99104401/04A RU2198869C2 (ru) 1996-07-31 1997-07-16 Способ селективного получения уксусной кислоты и используемый катализатор

Country Status (28)

Country Link
US (2) USRE39074E1 (ru)
EP (1) EP0915821B1 (ru)
JP (1) JP3992112B2 (ru)
KR (1) KR100554189B1 (ru)
CN (1) CN100360493C (ru)
AR (2) AR008101A1 (ru)
AT (1) ATE209175T1 (ru)
AU (1) AU716609B2 (ru)
BG (1) BG103119A (ru)
BR (1) BR9710906B1 (ru)
CA (1) CA2261894C (ru)
CZ (1) CZ294658B6 (ru)
DE (2) DE19630832A1 (ru)
DK (1) DK0915821T3 (ru)
ES (1) ES2167781T3 (ru)
ID (1) ID18000A (ru)
MY (1) MY120427A (ru)
NO (1) NO323890B1 (ru)
NZ (1) NZ333950A (ru)
PL (1) PL188010B1 (ru)
RS (1) RS49592B (ru)
RU (1) RU2198869C2 (ru)
SI (1) SI9720051A (ru)
TR (1) TR199900162T2 (ru)
TW (1) TW427971B (ru)
UA (1) UA55420C2 (ru)
WO (1) WO1998005619A1 (ru)
ZA (1) ZA976793B (ru)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7189377B1 (en) * 1996-08-07 2007-03-13 Bp Chemicals Limited Apparatus for performing integrated process for reproduction of vinyl acetate and/or acetic acid using a fluidized bed
DE19745902A1 (de) * 1997-10-17 1999-04-22 Hoechst Ag Verfahren zur selektiven Herstellung von Essigsäure durch katalytische Oxidation von Ethan
US6030920A (en) * 1997-12-24 2000-02-29 Saudi Basic Industries Corporation Catalysts for producing acetic acid from ethane oxidation, processes of making same and method of using same
GB9807142D0 (en) 1998-04-02 1998-06-03 Bp Chem Int Ltd Catalyst and process utilising the catalyst
US6087297A (en) * 1998-06-29 2000-07-11 Saudi Basic Industries Corporation Catalysts for gas phase production of acetic acid from ethane, processes of making the same and methods of using same
US6028221A (en) 1998-06-29 2000-02-22 Saudi Basic Industries Corporation Catalyst systems for the one step gas phase production of acetic acid from ethylene and methods of making and using the same
GB9819221D0 (en) * 1998-09-04 1998-10-28 Bp Chem Int Ltd Process for the production of acetic acid
US6114278A (en) 1998-11-16 2000-09-05 Saudi Basic Industries Corporation Catalysts for catalytic oxidation of propane to acrylic acid, methods of making and using the same
US6060421A (en) * 1998-12-23 2000-05-09 Saudi Basic Industries Corporation Catalysts for the oxidation of ethane to acetic acid, methods of making and using the same
GB9907704D0 (en) 1999-04-01 1999-05-26 Bp Chem Int Ltd Catalyst and process utilising the catalyst
US6143921A (en) 1999-05-14 2000-11-07 Saudi Basic Industries Corporation Method for producing vinyl acetate monomer from ethane or ethylene oxidation
JP4809532B2 (ja) * 1999-11-15 2011-11-09 サウディ ベーシック インダストリーズ コーポレイション プロパンのアクリル酸への接触酸化用触媒、その製造法及び使用法
US6531631B1 (en) 2000-04-28 2003-03-11 Saudi Basic Industries Corporation Oxidation of ethane to acetic acid and ethylene using molybdenum and vanadium based catalysts
US6441227B1 (en) * 2000-06-23 2002-08-27 Saudi Basic Industries Corporation Two stage process for the production of unsaturated carboxylic acids by oxidation of lower unsaturated hydrocarbons
DE10055810A1 (de) * 2000-11-10 2002-05-23 Aventis Res & Tech Gmbh & Co Verfahren zur Herstellung von Essigsäure
US6841699B2 (en) * 2001-04-25 2005-01-11 Rohm And Haas Company Recalcined catalyst
KR20030035896A (ko) 2001-10-26 2003-05-09 롬 앤드 하스 캄파니 혼합 금속 산화물 촉매의 처리
US6919295B2 (en) * 2002-05-01 2005-07-19 Rohm And Haas Company Supported mixed metal oxide catalyst
UA79540C2 (ru) 2003-01-27 2007-06-25 Бп Кемікалз Лімітед каталитическая композиция окисления, ее получение и способ селективного окисления
KR100806263B1 (ko) * 2004-03-29 2008-02-22 쇼와 덴코 가부시키가이샤 산소 함유 화합물 제조용 팔라듐, 텅스텐 및 지르코늄계촉매, 그 촉매의 제조 방법, 및 그 촉매를 사용한 산소함유 화합물의 제조 방법
CN101421038B (zh) * 2006-02-07 2013-02-13 国际人造丝公司 在生产乙酸的乙烷基方法中使用化学反应将乙烯和乙烷分离
JP5305699B2 (ja) * 2007-03-19 2013-10-02 株式会社東芝 触媒、触媒の製造方法、膜電極複合体及び燃料電池
JP2010532705A (ja) 2007-05-04 2010-10-14 ビーピー・コーポレーション・ノース・アメリカ・インコーポレーテッド 芳香族化合物を酸化するための方法及び触媒
WO2008136857A1 (en) * 2007-05-04 2008-11-13 Bp Corporation North America Inc. Process for the production of non-aromatic carboxylic acids
CN101058072B (zh) * 2007-05-16 2010-06-23 天津兴新催化反应技术研究与开发有限责任公司 Co和h2直接合成乙烯催化剂及其工艺
RU2456072C1 (ru) * 2008-06-10 2012-07-20 ЭлДжи КЕМ, ЛТД. Катализатор для окисления углеводородов при газофазном контакте, способ получения этого катализатора и способ газофазного окисления углеводородов с использованием этого катализатора
EP2303453A4 (en) * 2008-06-10 2011-12-07 Lg Chemical Ltd HYDROCARBON GASEOUS PHASE CONTACT OXIDATION CATALYST, PROCESS FOR PREPARING THE SAME, AND GAS PHASE OXIDATION METHOD OF HYDROCARBON USING THE CATALYST
US8105972B2 (en) * 2009-04-02 2012-01-31 Lummus Technology Inc. Catalysts for the conversion of paraffins to olefins and use thereof
US8105971B2 (en) * 2009-04-02 2012-01-31 Lummus Technology Inc. Process for making catalysts useful for the conversion of paraffins to olefins
US8921257B2 (en) * 2011-12-02 2014-12-30 Saudi Basic Industries Corporation Dual function partial oxidation catalyst for propane to acrylic acid conversion
EP2830758B1 (en) 2012-03-28 2018-10-24 Rohm and Haas Company Process for making ethylene and acetic acid
US9409156B2 (en) 2012-10-19 2016-08-09 Instituto Mexicano Del Petroleo Oxidative dehydrogenation of ethane to ethylene and preparation of multimetallic mixed oxide catalyst for such process
WO2020058843A1 (en) 2018-09-17 2020-03-26 Sabic Global Technologies B.V. A selective oxidation catalyst and a method for oxidizing c2 hydrocarbons in the presence of the selective oxidation catalyst

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3976688A (en) * 1973-11-26 1976-08-24 Nippon Zeon Co., Ltd. Process for preparing unsaturated carboxylic acids
US3970697A (en) * 1974-07-01 1976-07-20 National Distillers And Chemical Corporation Oxidation of ethylene to acetic acid
NL7909142A (nl) 1978-12-26 1980-06-30 Halcon Res & Dev Katalysator en werkwijze voor de bereiding van methacrylzuur.
US4499301A (en) * 1979-04-20 1985-02-12 National Distillers And Chemical Corporation Process for the preparation of unsaturated aldehydes and carboxylic acids
US4298531A (en) 1979-12-31 1981-11-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Oxidation of butadiene to furan
EP0113156B1 (en) 1983-01-05 1987-03-04 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Process for the calcination of phosphorus-molybdenum catalyst
US5162578A (en) * 1987-06-12 1992-11-10 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Acetic acid from ethane, ethylene and oxygen
EP0608838B1 (en) * 1993-01-28 1997-04-16 Mitsubishi Chemical Corporation Method for producing an unsaturated carboxylic acid
JP3343982B2 (ja) 1993-04-06 2002-11-11 昭和電工株式会社 酢酸の製造法
TW295579B (ru) * 1993-04-06 1997-01-11 Showa Denko Kk
US6043184A (en) * 1998-01-05 2000-03-28 Sunoco, Inc. (R&M) Heteropoly acids supported on polyoxometallate salts and their preparation
US6060419A (en) * 1998-01-05 2000-05-09 Sunoco, Inc. (R&M) Wells-Dawson type heteropolyacids, their preparation and use as oxidation catalysts
US6087297A (en) * 1998-06-29 2000-07-11 Saudi Basic Industries Corporation Catalysts for gas phase production of acetic acid from ethane, processes of making the same and methods of using same

Also Published As

Publication number Publication date
NO990363D0 (no) 1999-01-26
ATE209175T1 (de) 2001-12-15
TR199900162T2 (xx) 1999-03-22
PL331374A1 (en) 1999-07-05
NO990363L (no) 1999-01-26
CA2261894C (en) 2005-03-22
CZ294658B6 (cs) 2005-02-16
BR9710906A (pt) 1999-08-17
JP3992112B2 (ja) 2007-10-17
AR008101A1 (es) 1999-12-09
AU4010597A (en) 1998-02-25
UA55420C2 (ru) 2003-04-15
PL188010B1 (pl) 2004-11-30
USRE39074E1 (en) 2006-04-18
AU716609B2 (en) 2000-03-02
CN1231656A (zh) 1999-10-13
JP2000515158A (ja) 2000-11-14
CA2261894A1 (en) 1998-02-12
BR9710906B1 (pt) 2011-06-14
DK0915821T3 (da) 2002-05-21
AR045953A2 (es) 2005-11-16
CN100360493C (zh) 2008-01-09
US6194610B1 (en) 2001-02-27
RS49592B (sr) 2007-06-04
YU4099A (sh) 1999-12-27
MY120427A (en) 2005-10-31
WO1998005619A1 (de) 1998-02-12
EP0915821B1 (de) 2001-11-21
SI9720051A (sl) 1999-10-31
KR100554189B1 (ko) 2006-02-22
TW427971B (en) 2001-04-01
ID18000A (id) 1998-02-19
DE19630832A1 (de) 1998-02-05
NO323890B1 (no) 2007-07-16
CZ31699A3 (cs) 1999-07-14
BG103119A (bg) 1999-10-29
ZA976793B (en) 1998-02-02
KR20000035787A (ko) 2000-06-26
NZ333950A (en) 2000-08-25
DE59706053D1 (de) 2002-02-21
EP0915821A1 (de) 1999-05-19
ES2167781T3 (es) 2002-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2198869C2 (ru) Способ селективного получения уксусной кислоты и используемый катализатор
CA1305179C (en) Acetic acid from ethane, ethylene and oxygen
JP4377051B2 (ja) エタンを接触酸化する酢酸の選択的製造方法
US6239325B1 (en) Lower alkane oxidative dehydrogenation catalysts and a process for producing olefins
JP4116293B2 (ja) エタンおよび/またはエチレンを接触酸化することによって酢酸を選択的に製造する方法
CA2288276C (en) Catalyst and process for the catalytic oxidation of ethane to acetic acid
RU2189969C2 (ru) Способ селективного получения уксусной кислоты и катализатор для селективного окисления этана и/или этилена в уксусную кислоту
AU701924B2 (en) Process for the manufacture of acrylic acid from acrolein by a redox reaction and use of a solid mixed oxides composition as redox system in the said reaction
US4552978A (en) Oxidation of unsaturated aldehydes
EP0639404B1 (en) Process for producing methacrylic acid synthesis catalyst
US4332943A (en) Process for the preparation of pyridine
KR100466908B1 (ko) 아세트산의선택적제조방법
JPS5829289B2 (ja) 防熱被覆を施した甲板蒸気管
MXPA99001151A (en) Selective preparation process of acetic acid and catalysts therefor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140717