DE2611290A1 - Katalysator und verfahren zur herstellung von maleinsaeureanhydrid aus c tief 4-kohlenwasserstoffen - Google Patents
Katalysator und verfahren zur herstellung von maleinsaeureanhydrid aus c tief 4-kohlenwasserstoffenInfo
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- C07C51/25—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring
- C07C51/252—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring of propene, butenes, acrolein or methacrolein
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
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- Catalysts (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger
Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dtpl.-ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.
PATENTANWÄLTE
POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139-809, BLZ 700100 8O
BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER KTO.-NR. 397997, BLZ 70O3O60O
97/n
Case 327-H
PETRO-TEX CHEMICAL CORPORATION, Houston, Texas/USA
Katalysator und Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid aus ^.-Kohlenwasserstoffen
Erfindungsgemäß wird ein Katalysatorkomplex bzw. ein katalytischer
Komplex geschaffen, der zur Umwandlung normaler C4-Kohlenwasserstoffe
zu Maleinsäureanhydrid in der Dampfphase wertvoll ist und der als Komponenten Vanadin, Phosphor, ein
Element, ausgewählt aus der Gruppe U, W, oder eine Mischung von Elementen aus der Gruppe Zn, Cr, U, W, Cd, Ni, B oder Si
umfaßt.
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid aus normalen C^-Kohlenwasserstoffen
durch Reaktion von Sauerstoff mit dem Kohlenwasserstoff in
der Dampfphase über einen besonderen neuen Katalysator.
Die Herstellung von Dicarbonsaureanhydrid durch katalytische
Oxydation von Kohlenwasserstoffen ist bekannt. Zur Zeit wird Maleinsäureanhydrid überwiegend durch katalytische Oxydation
von Benzol hergestellt. Die direkte Herstellung von Maleinsäureanhydrid aus den ^-Kohlenwasserstoffen war schon immer
erwünscht, jedoch ist dies jetzt noch mehr der Fall im Hinblick auf die allgemeine Benzol-Verknappung in der Welt.
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_2_ 26112S0
Offensichtlich führt die direkte Oxydation von (^-Kohlenwasserstoffen
zu einer Kohlenwasserstoff-Einsparung, da für jedes Mol aus Benzol hergestellten Maleinsäureanhydrids 1 Mol
Benzol mit dem Molekulargewicht 78 verbraucht wird, wohingegen für jedes Mol des C4 nur ein Molgewicht von 54 bis 58 des
Kohlenwasserstoffs verbraucht wird. Das Benzol-Verfahren hat
durchweg mit hohen Umwandlungen und Selektivitäten gearbeitet,
gbwohl Verfahren zur Oxydation von aliphatischen Kohlenwasserstoffen in der Literatur beschrieben sind, besitzen diese Verfahren
bestimmte Nachteile und Unzulänglichkeiten, wie geringe Katalysatorlebensdauer und niedrige Produktausbeuten. Obwohl
ferner viele der bekannten Verfahren sich allgemein auf "aliphatisehe"
Kohlenwasserstoffe beziehen, betreffen sie in jeder
praktischen Hinsicht die ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffe.
Up wünschenswerteres Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid
ware die direkte Oxydation von η-Butan. Damit §|.Hd einige Vorteile verbunden, worunter hauptsächlich die
größere Verfügbarkeit bzw. der größere Vorrat von n-Butan, Verglichen mit n-Butenen oder Butadien, genannt sei. Darüber
hinaus können n-Butene eine wirtschaftlichere petrochemische
Anwendung als η-Butane finden, die jetzt oft durch Verbrennen als billiger Brennstoff vergeudet werden.
In den US^-PSen 3 156 705, 3 156 706, 3 255 211, 3 255 212,
2 255 213, 2 288 721, 3 351 565, 3 366 648, 3 385 796 und
3 484 384 wurde durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung eine einzigartige Gruppe von Vanadin-Phosphor-Oxydationskatalysatoren
beschrieben. Diese Verfahren und Katalysatoren erwiesen sieh bei der Oxydation von n-Butenen zu Maleinsäureanhydrid
als sehr wirksam.
Es wurde nunmehr gefunden, daß Katalysatoren vom Typ des Vanadin=Phosphor-Sauerstoff-Komplexes,
mit einer besonderen Komponente Me modifiziert, einen ausgezeichneten Oxydationskatalysator
für die Umwandlung von n-C4-Kohlenwasserstoffen zu Maleinsäureanhydrid
darstellen. Überraschenderweise sind die er-
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firidüngsgemäßen Katalysatoren in ausgezeichneter Weise für die
direkte Oxydation von η-Butan zu Maleinsäureanhydrid geeignet.
Zusätzlich zu η-Butan können auch η-Buten und Butadien als Beschickung
smaterial verwendet werden* Der Katalysator enthält nur eine geringe Menge der Me-Komponente. Die Me-Komponente
ist im allgemeinen ein Metall oder ein metalloides Element.
Die genaue Struktur des erfindungsgemäßen komplexen Katalysators bzw. Katalysatorkomplexes wurde nicht bestimmt, jedoch
kann der Komplex durch die Formel
; VPaMeb 0X
dargestellt werden, worin Me U, W oder eine Mischung von Elementen,
ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zn, Cr, U, W, Cd, Ni, B und Si darstellt, a 0,90 bis 1,3 ist und b 0,005
bis 0,4 ist. Diese Darstellung ist keine empirische Formel und hat keinen anderen Zweck bzw. keine andere Bedeutung als
die Darstellung des Atomverhältnisses der aktiven Metallkomponenten des Katalysators, χ hat in der Tat keinen bestimmten
bzw. determinierten Wert und kann in großem Umfang, je nach den Kombinationen innerhalb des Komplexes, variieren. Daß Sauerstoff
anwesend ist, ist bekannt, was durch 0 dargestellt wird.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform umfaßt der· Katälysatorkomplex
Vanadin-Phosphor, die Komponente Me und ein Alkali- oder Erdalkalimetall (Alk-Metall) aus der Gruppe IA
oder HA des Periodischen Systems der Elemente (gemäß "Handbook of Chemistry and Physics", 51. Auflage, 1970-71, The
Chemical Rubber Company, Cleveland, Ohio, 1970, Seite B-3). Dieser Komplex kann durch die Formel bzw. Konfiguration
V Pa Meb Alkc Ox
dargestellt werden, worin Me, a, b und χ die vorstehend ange- ■
gebene Bedeutung haben und Alk ein Metall darstellt, ausgewählt aus den Gruppen IA und HA des Periodischen Systems der
Elemente, und c 0,001 bis 0,1 ist. Besondere Elemente der Gruppen IA und HA für die vorliegende Erfindung sind Li, Na, K,
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Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr und Ba, wobei Li, Na, Mg und Ba noch bevorzugter sind.
Der Katalysator kann auf mehreren Wegen hergestellt werden. Der Katalysator kann dadurch hergestellt werden, daß man die
Vanadin-, Phosphpr-, Me- und Gruppe IA- und IIA-Komponenten (im folgenden als "Alk-Metalle" bezeichnet) in einem gemeinsamen
Lösungsmittel, wie heiße Chlorwasserstoffsäure, auflöst
und danach die Lösung auf einem Träger niederschlägt. Der Katalysator kann auch dadurch hergestellt werden, daß man die
Metallverbindungen entweder mit oder ohne Träger aus einer kolloidalen Dispersion der Bestandteile in einer inerten Flüssigkeit
ausfällt bzw. niederschlägt. In manchen Fällen kann der Katalysator als geschmolzene Metallverbindungen auf einem
Träger abgelagert werden, wobei jedoch darauf geachtet werden muß, daß keiner der Bestandteile, wie Phosphor, verdampft.
Der Katalysator kann auch dadurch hergestellt werden, daß man wasserfreie Formen von Phosphorsäuren bzw. Phosphor enthaltenden
Säuren mit Vanadinverbindungen, Me-Verbindungen und der Alk-Metallverbindung erhitzt und vermischt. Die Katalysatoren
können als Wirbelschichtkatalysatoren (fluid bed catalyst) als auch als Festbettkatalysatoren verwendet werden. In jedem der
Herstellungsverfahren kann Hitze angewandt werden, um die Bildung des Komplexes zu beschleunigen. Obwohl einige Katalysator-Herstellungsverfahren
bevorzugt sind, kann jedes Verfahren verwendet werden, das zur Bildung des Katalysatorkomplexes
führt, der das angegebene Verhältnis von Vanadin, Me-Elementen, Phosphor und Alk-Metall aufweist.
Ein Verfahren, um Katalysatoren herzustellen, die hohe Maleinsäureanhydrid-Ausbeuten
bei der Oxydation von C.-Kohlenwasserstoffen
ergeben, ist jenes, bei dem der Katalysatorkomplex in Lösung gebildet wird und als Lösung auf einem Träger niedergeschlagen
bzw. abgeschieden wird. Gemäß einer Lösungsmethode befindet sich das Vanadin in Lösung in einer durchschnittlichen
Wertigkeit von weniger als +5 im schlußendlich gebildeten Komplex in der Lösung. Vorzugsweise besitzt das Vanadin eine
durchschnittliche Wertigkeit von weniger als +5 zum Zeitpunkt
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der Abscheidung der Lösung des Katalysatorkomplexes auf dem Träger, falls ein Träger verwendet wird. Das reduzierte Vanadin
mit einer Wertigkeit von weniger als 5 kann dadurch erhalten werden, daß man entweder zu Beginn eine Vanadinverbindung
verwendet, worin das Vanadin eine Wertigkeit von weniger als 5 aufweist, wie Vanadylchlorid, oder daß man zu Beginn
eine Vanadinverbindung mit einer Wertigkeit von +5, wie VpOt-,
verwendet und danach auf eine niedrigere Wertigkeit, beispielsweise mit Chlorwasserstoffsäure, während der Katalysatorherstellung
reduziert, um das Vanadinoxysalz, Vanadylchlorid, in situ zu bilden. Die Vanadinverbindung kann in einem reduzierenden
Lösungsmittel, wie Chlorwasserstoffsäure, gelöst werden, welches Lösungsmittel nicht nur als Lösungsmittel für
die Reaktion wirkt, sondern auch, um die Wertigkeit der Vanadinverbindung auf eine Wertigkeit von weniger als 5 zu reduzieren.
Beispielsweise können eine Vanadinverbindung, eine Zinkverbindung, eine Phosphorverbindung und eine Alk-Metallverbindung
in jeder Reihenfolge in einem geeigneten reduzierenden Lösungsmittel gelöst werden, und die Bildung des Katalysatorkomplexes
kann erfolgen. Vorzugsweise wird die Vanadinverbindung als erste im Lösungsmittel gelöst, wonach die Phosphor-,
Me- und Alk-Metall-Verbindungen zugegeben werden. Die Reaktion zur Bildung des Komplexes kann durch Wärmeanwendung
beschleunigt werden. Die dunkelblaue Farbe der Lösung zeigt an, daß das Vanadin eine durchschnittliche Wertigkeit von weniger
als 5 aufweist. Der gebildete Komplex wird dann ohne eine Ausfällungsstufe als Lösung auf einem Träger abgeschieden,
bzw. der Träger wird damit imprägniert, wonach getrocknet wird. Bei dieser Verfahrensweise besitzt das Vanadin eine durchschnittliche
Wertigkeit von weniger als + 5, wie etwa + 4, zum Zeitpunkt seiner Abscheidung auf dem Träger. Im allgemeinen
liegt die durchschnittliche Wertigkeit des Vanadins zwischen etwa+2,5 und 4,6 zum Zeitpunkt der Abscheidung auf dem
Träger.
Bei der Anwendung der vorstehend beschriebenen Lösungsmethode können die Reduktionsmittel für das Vanadin entweder organisch
oder anorganisch sein. Es können Säuren, wie Chlorwasserstoff-
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säure, Jodwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Essigsäure,
Oxalsäure, Apfelsäure (malic acid), Citronensäure, Ameisensäure und Mischungen davon, wie eine Mischung
aus Chlorwasserstoffsäure und Oxalsäure, verwendet werden. •Schwefeldioxyd kann verwendet werden. Weniger wünschenswert
können Schwefelsäure und Fluorwasserstoffsäure verwendet werden.
Andere Reduktionsmittel, die verwendet werden können, jedoch nicht so wüns henswert sind, sind organische Aldehyde,
wie Formaldehyd und Acetaldehyd, Alkohole, wie Pentaerythrit, Diacetonalkohol und Diäthanolamin. Weitere Reduktionsmittel
sind solche, wie Hydroxylamine, Hydrazin und Stickoxyd. Salpetersäure und ähnliche Oxydationsmittel, die das Vanadin
von einer Wertigkeit von 4 auf 5 während der Herstellung des Katalysators oxydieren würden, sollten vermieden werden. Im
allgemeinen bilden die Reduktionsmittel Oxysalze des Vanadins. Wenn beispielsweise VpO5 in Chlorwasserstoffsäure oder Oxalsäure
gelöst wird, werden die entsprechenden Vanadinoxysalze gebildet. Diese Vanadinoxysalze sollten als salzbildendes Anion
ein Anion aufweisen, das flüchtiger ist als das Phosphatanion.
Gemäß diesem Verfahren ist die Zeit, zu der die Me- und Alk-Metallverbindungen
in die Lösung eingearbeitet werden, nicht kritisch, solange diese in Lösung sind, bevor der Katalysatorkomplex
auf den Träger aufgebracht wird bzw. der Träger damit überzogen wird. Die Me- und Alk-Metallverbindungen können
zugegeben werden, nachdem die Vanadinverbindung und die Phosphorverbindung umgesetzt wurden, oder sie können entweder
vorher oder zum selben Zeitpunkt oder nachdem entweder die Vanadin- oder Phosphorverbindung zugegeben wurde, zugegeben
werden.
Jegliche Vanadin-, Me-, Phosphor- und Alk-Metall-Verbindungen
können als Ausgangsmaterialien verwendet werden, die, wenn die Verbindungen vereinigt werden und in Luft bei einer Temperatur
von beispielsweise 300 bis 35O°C zur Trockne erhitzt werden, als Abscheidung einen Katalysatorkomplex ergeben mit
den relativen Anteilen innerhalb der angegebenen Bereiche.
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Bei den Lösungsmethoden werden Vanadin-, Me-, Phosphor- und Alk-Metall-Verbindungen bevorzugt, die in siedender wäßriger
Chlorwasserstoffsäure bei 760 mm Hg, die 3 7 Gewichts-% Chlorwasserstoff
säure enthält, im wesentlichen vollständig löslich sind. Im allgemeinen werden Phosphorverbindungen verwendet,
die als Kation ein Ion aufweisen, das flüchtiger ist als das
Phosphat-Anion, beispielsweise H3PO4. Auch kann im allgemeinen
jegliche Vanadin- oder Me-Verbindung, die als Anion ein
Anion aufweist, welches entweder das Phosphat-Ion ist oder ein Ion ist, welches flüchtiger ist als das Phosphat-Ion, beispielsweise
Vanadylchlorid oder Zinkchlorid, Nickelchlorid oder ähnliches verwendet werden.
Nach diesem Verfahren kann der Katalysatorkomplex, der Vanadin, Me, Phosphor und die Elemente der Gruppe I oder HA
enthält, dadurch gebildet werden, daß man einfach eine Vereinigung der einzelnen Bestandteile in einer Lösung oder Dispersion
herbeiführt. Es kann Wärme angewandt werden, um die Bildung des Komplexes zu beschleunigen, und ein Verfahren zur
Bildung des Komplexes ist das, daß man die Bestandteile unter Rückflußbedingungen bei Atmosphärendruck zur Umsetzung bringt.
Unter Rückflußbedingungen nimmt diese Lösungsreaktion im allgemeinen etwa 1 bis 2 Stunden in Anspruch.
Obwohl die nach diesem Verfahren hergestellten Katalysatoren getrennt gebildet und als Pellets verwendet werden können,
kann es wirtschaftlicher und praktischer sein, dieses Material auf einem Träger, wie Aluminiumoxyd, Siliciumdioxyd oder
Nioboxyd, abzuscheiden. Bevor der Träger mit dem Katalysator vereinigt bzw. kombiniert wird, wird die Lösung des Katalysators
vorzugsweise zu einer Lösung konzentriert, die etwa 30 bis 80 % flüchtige Bestandteile enthält, und es wurden bessere
Ergebnisse erzielt, wenn etwa 50 bis 70 Gewichts-% flüchtige Bestandteile anwesend sind. Der Träger kann der Katalysatorlösung
zugegeben werden, oder die Katalysatorlösung kann auf den Träger gegossen werden. In weniger wünschenswerter
Weise kann das Aluminiumoxyd (Alundum) oder ein anderer Träger während des ganzen Verlaufs der Reaktionen anwesend sein,
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— ο —
um den gewünschten Vanadin-Sauerstoff-Phosphor-Alkalimetall-Komplex
zu ergeben. Nachdem der Katalysatorkomplex auf den Träger aufgebracht wurde, kann das Vanadin in eine aktivere
Form durch Erhitzen in Gegenwart eines oxydierenden Gases überführt werden.
Ein anderes Beispiel für die Katalysatorherstellung ist das Mischen unter Erwärmung auf eine Temperatur von etwa 100 bis
600 C einer wasserfreien Phosphorsäure, wie Orthophosphorsäure, Pyrophosphorsäure, Triphosphorsäure oder Metaphosphorsäure,
mit einer Vanadinverbindung, wie Vanadinpentoxyd oder Ammoniummetavanadat,
einer Me-Verbindung, wie Uranylacetat, und einem Alkali bzw. einer Alkaliverbindung, wie Kaliumchlorid. Nach
der exothermen Reaktion zwischen den Bestandteilen kann der Katalysator verwendet werden. Die Reaktionsmischung kann auf
Trägern gebildet werden oder in Formen, wie Pellets, vor der Reaktion zur Bildung des Katalysators überführt werden.
Ein anderes Beispiel für die Herstellung des Katalysatorkomplexes ist das Lösen der Me- und Alk-Metall—Verbindungen und
einer Vanadinverbindung, wie Ammonium-metavanadat oder Vanadinpentoxyd,
in einer wäßrigen Phosphorsäurelösung. Nachdem die Bestandteile aufgelöst worden sind, wird die Lösung bis zur
Ausfällung erhitzt. Der Niederschlag kann dann getrocknet und als Katalysator verwendet werden, oder ein Träger kann mit der
flüssigen Phase entweder vor oder nach der Ausfällung kombiniert bzw. vereinigt werden.
Bei den verschiedenen Herstellungsverfahren können jegliche
Vanadin-, Me-, Phosphor- und Alk-Metall-Verbindungen als Ausgangsmaterialien
verwendet werden, die, wenn sie vereinigt und in Luft bei einer Temperatur von beispielsweise 300 bis 350 C
zur Trockne erhitzt werden, als Niederschlag einen Katalysatorkomplex ergeben, der die relativen Anteile innerhalb der vorstehend
angegebenen Bereiche aufweist.
Gemäß einem anderen Verfahren wird eine Lösung der Vanadinkomponente
dadurch hergestellt, daß man einen Teil der zu ver-
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wendenden Reduktionsmittel-Lösung, wie Oxalsäure und Isopropanol,
zu einer Lösung von Wasser und Phosphorsäure zugibt und die Mischung auf eine Temperatur von im allgemeinen etwa
50 bis 80°C erhitzt. Eine Vanadinverbindung, wie V-O1-, wird
dieser erhitzten Mischung unter Rühren in Inkrementen zugegeben. Die blaue Lösung, die Vanadin mit einer durchschnittlichen
Wertigkeit von weniger als 5 anzeigt, wird durch die zugegebenen Inkremente der verbliebenen Oxalsäure-Isopropanol-Lösung
beibehalten. Nach Konzentrieren dieser Lösung werden •Lösungen von Alkali- und Erdalkali-Metallen und den Me-Komponenten
der Vanadinlösung zugegeben, und die erhaltene Lösung wird auf eine pastenartige Konsistenz konzentriert, mit der
ein Träger überzogen werden kann oder mit der ein Träger vermischt werden kann, wonach bei mäßigen Temperaturen, d.h.
bis 500°C, einige Minuten bis zu einigen Stunden erhitzt wird und in Pellets oder Schnitzel überführt wird.
Als Phosphorquelle können verschiedene Phosphorverbindungen
verwendet werden, wie Metaphosphorsäure, Triphosphorsäure,
Pyrophosphorsäure, Orthophosphorsäure, Phosphorpentoxyd, Phosphoroxyjodid,
Äthylphosphat, Methylphosphat, Aminphosphat, Phosphorpentachlorxd, Phosphortrichlorid, Phosphoroxybromid
und ähnliches.
Geeignete Vanadinverbindungen, die als Ausgangsmaterialien brauchbar sind, sind Verbindungen, wie Vanadinpentoxyd, Ammonium-metavanadat,
Vanadintrioxyd, Vanadylchlorid, Vanadyldichlorid, Vanadyltrichlorid, Vanadinsulfat, Vanadinphosphat,
Vanadintribromid, Vanadylformiat, Vanadyloxalat, Metavanadinsäure,
Pyrovanadinsäure und ähnliches. Mischungen der verschiedenen
Vanadin-, Me- und Phosphor-Verbindungen können als Ausgangsmaterialien zur Bildung des beschriebenen Katalysatorkomplexes
verwendet werden.
Die Me-Komponente wird ebenfalls geeigneterweise durch Verwendung
ihrer verschiedenen Verbindungen, wie der Acetate, Carbonate, Chloride, Bromide, Oxyde, Hydroxyde, Nitrate,
Chromate, Chromite, Tellurate, Sulfide, Phosphate und ähnlichem, eingeführt. Diese Verbindungen sind ganz üblich, und
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der Durchschnittsfachmann kennt diese Materialien und kann leicht geeignete Verbindungen zur Herstellung des Katalysators
bestimmen. Als Beispiele für einige Verbindungen seien genannt: Uranylacetat, Uranylsulfat, Zinkchlorid, Zinkoxalat, Wolframsäure,
Wolframdioxyd, Nickelchlorid, Chromsulfat, Chromtrioxyd, Chromchlorid, Cadmiumchlorid, Borsäure, SiO2 (30%-ige kolloidale
Lösung - mit Ammoniak stabilisiert) und ähnliche Verbindungen.
Das Alk-Metall kann geeigneterweise als Verbindungen, wie die Alkali- und Erdalkalimetallsalze, eingeführt werden, wofür
Beispiele Lithiumacetat, Lithiumbromid, Lithiumcarbonat, Lithiumchlorid,
Lithiumhydroxyd, Lithiumiodid, Lithiumoxyd, Lithiumsulfat, Lithium-orthophosphat, Lithium-metavanadat, Kaliumsulfat,
Kaliumchlorid, Kaliumhydroxyd, Natriumchlorid,
Natriumhydroxyd, Rubidiumnitrat, Caesiumchlorid, Berylliumnitrat, Berylliumsulfat, Magnesiumsulfat, Magnesiumbromid, Magnesiumcarbonat,
Calciumcarbonat, Calciumchromit, Strontiumchlorid, Strontiumchromat, Bariumacetat, Bariumchlorat, Radiumcarbonat
und ähnliches sind. Es können Mischungen von zwei oder mehreren Alk-Metallverbindungen verwendet werden, wie beispielsweise
eine Mischung aus Lithiumhydroxyd und Natriumchlorid oder eine Mischung aus Lithiumchlorid und Kaliumchlorid.
Bevorzugte Alk-Metallelemente sind Lithium, Natrium und Kalium und deren Mischungen, wobei Lithium besonders bevorzugt ist.
Wenn die vorstehend beschriebene Lösungsmtehode der Katalysatorherstellung
verwendet wird, ist die Alkalimetallverbindung geeigneterweise eine Alkalimetallverbindung, die entweder ein
Phosphat-Anion als Anion aufweist, d.h. eine Verbindung wie Lithiumphosphat, oder eine Verbindung, die ein Anion aufweist,
das flüchtiger ist als das Phosphat-Anion.
Die Funktion bzw. Wirkungsweise des Elements der Gruppe IA ist nicht ganz verständlich, jedoch werden überlegene Ergebnisse
erzielt, wenn der Katalysator diese Elemente enthält. Es wurde eine längere Katalysatorlebensdauer in Gegenwart des
ΙΑ-Elements beobachtet, vermutlich, zumindest zum Teil, auf Grund des partiellen stabilisierenden Effekts des Alkalis auf
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Phosphor, und Me-Verb indungen. »
Das Atomverhältnis der Gesamt-Atome der Elemente der Gruppe IA
zu Vanadin sollte etwa 0,003 bis 0,08 Atom Alkali pro Atom Vanadin betragen. Die bevorzugte Alkalimenge beträgt etwa 0,01
bis 0,04 Atom pro Atom Vanadin.
Ein Katalysatorträger, falls er verwendet wird, liefert nicht nur die notwendige Oberfläche für den Katalysator, sondern
verleiht dem Katalysatormaterial physikalische Festigkeit und Stabilität. Der Träger besitzt im allgemeinen einen niedrigen
Oberflächenbereich bzw. eine niedrige spezifische Oberfläche, im allgemeinen von etwa 0,110 bis etwa 5 m /g. eine gewünschte
Form des Trägers ist eine solche mit einem dichten, nichtabsorbierenden
Zentrum und einer ausreichend groben Oberfläche, um den Katalysator daran während der Handhabung und unter
den Reaktionsbedingungen anhaften zu lassen. Die Größe des Trägers kann variieren,jedoch beträgt sie etwa 7,925-1,651 mm
(etwa 2,5 bis etwa 10 mesh in der Tylor-Standard-Siebgröße).Alundum-bzw.
Aluminiumoxyd—Teilchen mit einer Größe von 0,635 cm (l/4 inch)
sind zufriedenstellend. Träger, die erheblich kleiner als 1,651 bis 1,397mm (10 bis 12 mesh) sind, führen normalerweise zu
einem unerwünschte^ Druckabfall im Reaktor, es sei denn, die Katalysatoren werden in einer Wirbelschicht-Apparatur verwendet.
Sehr wertvolle Träger sind Alundum bzw. Al.uminiumoxyd und Siliciumcarbid oder Carborundum. Jegliche der verschiedenem
Alundum-Sorten oder anderer inerter Aluminiumoxyd-Träger mit geringer bzw. kleiner Oberfläche kann verwendet werden.
Eine Vielzahl von Siliciumcarbiden kann ebenfalls verwendet werden, und ebenso kann Siliciumdioxydgel zur Anwendung gelangen.
Andere Materialien, die als Träger dienen können, sind NbpOc,
WOo, Skp^ und Mischungen daraus und mit anderen Trägern.
Das Trägermaterial muß nicht notwendigerweise inert sein, d.h. der besondere Träger kann auf Grund seiner chemischen
oder physikalischen Natur oder von beidem eine Erhöhung der katalystischen Wirksamkeit bewirken.
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Die Menge des Katalysatorkomplexes auf dem Träger beträgt
im allgemeinen etwa 15 bis etwa 95 Gewichts-% des Gesamtgewichts aus Komplex plus Träger, und vorzugsweise 50 bis 90 Gewichts-%
und bevorzugtester mindestens etwa 60 Gewichts-%. Die Menge des auf dem Träger abgeschiedenen Katalysatorkomplexes
sollte genügend sein, um die Oberfläche des Träger zu überziehen, und dies wird normalerweise mit den vorstehend
angegebenen Mengen erreicht. Bei stärker absorbierenden Trägern werden größere Materialmengen notwendig sein, um eine
im wesentlichen vollständige Bedeckung des Trägers zu erzielen. In einem Festbettverfahren beträgt die schlußendliche Teilchengröße
der Katalysator teilchen, mit denen der Träger überzogen ist,
ebenfalls vorzugsweise etwa 7,925 bis 1,651 mm (etwa 2 l/2 bis etwa 10 mesh). Die Träger können verschiedene Formen aufweisen,
wobei die bevorzugte Form eine zylindrische oder sphärische Form ist. Obwohl eine wirtschaftlichere Verwendung des Katalysators
auf einem Träger in Festbetten erzielt wird, wie bereits erwähnt wurde, kann der Katalysator in Wirbelbett- bzw.
Wirbelschicht-Systemen verwendet werden. Selbstverständlich ist die Teilchengröße des in Wirbelbetten verwendeten Katalysators
recht klein, im allgemeinen im Bereich von etwa 10 bis 150 Mikron, und in solchen Systemen wird der Katalysator
im allgemeinen nicht mit einem Träger vorgesehen, sondern er wird in die gewünschte Teilchengröße nach dem Trocknen aus
der Lösung geformt.
Im Katalysator können inerte Verdünnungsmittel anwesend sein, jedoch sollte das kombinierte Gewicht der aktiven Bestandteile,
d.h. Vanadin, Sauerstoff, Phosphor, Me und Alk-Metall, vorzugsweise mindestens etwa 50 Gewichts-% der Zusammensetzung,
mit der der Träger, falls vorhanden, überzogen wird, betragen, und vorzugsweise stellen diese Komponenten mindestens
etwa 75 Gewichts-% der Zusammensetzung, mit der der Träger überzogen wird, und noch bevorzugter mindestens etwa
95 Gewichts-%, dar.
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Die Oxydation des n-C^-Kohlenwasserstofis zu Maleinsäureanhydrid
kann durch Kontaktieren von z.B. n-Butan in niedrigen Konzentrationen in Sauerstoff mit dem beschriebenen Katalysator
durchgeführt werden. Luft ist als Sauerstoffquelle
absolut zufriedenstellend, jedoch können synthetische Mischungen aus Sauerstoff und Verdünnungsgasen, wie Stickstoff, ebenfalls
verwendet werden. Mit Sauerstoff angereicherte Luft kann ebenfalls verwendet werden.
Der gasförmige Beschickungsstrom zu den Oxydationsreaktoren enthält normalerweise Luft und etwa 0,5 bis etwa 2,5 Mol-%
Kohlenwasserstoffe, wie η-Butan. Etwa 1,0 bis etwa 1,5 Mol-% n-C.-Kohlenwasserstoff sind für optimale Ausbeute an Produkt
beim erfindungsgemäßen Verfahren zufriedenstellend. Obwohl höhere Konzentrationen verwendet werden können, können Explosionsgefahren
auftreten. Niedrigere Konzentrationen des C.-Kohlenwasserstoffs,
weniger als etwa 1 %, verringern selbstverständlich die bei gleichen Flußraten erhaltenen Gesamtausbeuten
und werden daher normalerweise vom wirtschaftlichen Standpunkt
aus nicht angewandt. Die Flußrate des gasförmigen Stroms durch den Reaktor kann innerhalb recht weiter Grenzen variiert
werden, jedoch ist ein bevorzugter Betriebsbereich eine Rate von etwa 50 bis 300 g des (!^-Kohlenwasserstoffs pro 1
Katalysator pro Stunde und noch bevorzugter eine solche von etwa 100 bis etwa 250 g des (^-Kohlenwasserstoffs pro 1 Katalysator
pro Stunde. Die Verweilzeiten des Gasstroms betragen normalerweise weniger als etwa 4 Sekunden, und bevorzugter
weniger als etwa 1 Sekunde, bis herunter zu einer Rate, wo ein weniger wirksamer Betrieb erhalten wird. Die Flußraten
und Verweilzeiten werden bei Standardbedingungen von 760 mm Hg
und etwa 25 C berechnet. Eine bevorzugte Beschickung für den erfindungsgemäßen Katalysator zur Umwandlung zu Maleinsäureanhydrid
ist ein n-C^-Kohlenwasserstoff, der eine überwiegende
Menge η-Butan, und bevorzugter mindestens 90 Mol-% n-Butan, umfaßt.
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Eine Vielzahl von Reaktoren ist verwendbar, und Reaktoren
vom Typ des Mehrrohr-Wärmeaustauschers (multiple tube heat exchanger) sind recht zufriedenstellend. Die Rohre solcher
Reaktoren können einen Durchmesser von etwa 0,635 cm (l/4 inch) bis etwa 7,62 cm (3 inches) aufweisen, und ihre Länge kann etwa
0,90 m bis etwa 3,0 m ( 3 bis 10 feet) oder darüber betragen. Die Oxydationsreaktion ist eine exotherme Reaktion, und
daher sollte eine relativ genaue Kontrolle bzw. Steuerung der Reaktionstemperatur gewährleistet sein. Es ist erwünscht,
die Oberfläche der Reaktoren bei einer relativ konstanten Temperatur zu halten, und es ist irgendein Medium zur Wärmeabführung
aus den Reaktoren notwendig, um die Temperatursteuerung bzw. -kontrolle zu unterstützen. Solche Medien können
Wood'sches Metall, geschmolzener Schwefel, Quecksilber, geschmolzenes
Blei und ähnliches sein, jedoch wurde gefunden, daß eutektische Salzbäder vollständig zufriedenstellend sind.
Ein solches Bad ist eine eutektische Konstant-Temperatur-Mischung
aus Natriumnitrat, Natriumnitrit und Kaliumnitrat. Eine zusätzliche Methode der Temperatursteuerung ist die Verwendung
eines Metallblockreaktors, wobei das die Rohre umgebende Metall als temperaturregulierender Körper wirkt. Für
den Fachmann ist es selbstverständlich, daß das Wärmeaustauschmedium bei einer geeigneten Temperatur durch Wärmeaustauscher
und ähnliches gehalten werden kann. Der Reaktor oder die Reaktionsrohre können aus Eisen, rostfreiem Stahl, Kohlenstoffstahl,
Nickel, aus Glasrohren, wie Vycor, und ähnlichem bestehen. Sowohl Kohlenstoffstahl- als auch Nickel-Rohre weisen
eine außerordentlich lange Lebensdauer unter den beschriebenen Reaktionsbedingungen auf. Normalerweise enthalten die
Reaktoren eine Vorerhitzungszone aus einem inerten Material, wie 0,645 cm-(l/4 inch)-Alundum-Pellets, inerte Keramik-Kugeln,
Nickel-Kugeln oder -Schnitzel und ähnliches, in einer Menge von etwa l/2 bis l/l0 des Volumens des vorhandenen aktiven Katalysators.
Die Reaktionstemperatur kann innerhalb bestimmter Grenzen variiert
werden, jedoch sollte die Reaktion normalerweise bei Temperaturen innerhalb eines recht kritischen Bereichs durch-
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geführt werden. Die Oxydationsreaktion j.st exotherm, und wenn
die Reaktion einmal läuft, ist der Hauptzweck des Salzbades Oder der anderen Medien, Wärme von den Reaktorwänden abzuleiten
und die Reaktion zu steuern. Ein besserer Betrieb wird normalerweise erzielt, wenn die verwendete Reaktionstemperatur
nicht mehr als etwa 100 C über der Salzbadtemperatur liegt. Die Temperatur in dem Reaktor hängt in einem gewissen Ausmaß
selbstverständlich auch von der Größe des Reaktors und der C.-Konzentration ab. Unter üblichen Betriebsbedingungen, in
Übereinstimmung mit der bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrensweise, beträgt die Temperatur im Zentrum des Reaktors,
gemessen mit einem Thermoelement, etwa 3 75 bis etwa 550 C. Der vorzugsweise im Reaktor verwendete Temperaturbereich - wie
vorstehend gemessen - sollte bei etwa 400 bis etwa 515 C liegen, und die besten Ergebnisse werden im allgemeinen bei Temperaturen
von etwa 420 bis etwa 4 70 C erhalten. Anders ausgedrückt, bei Salzbadreaktoren mit Kohlenstoffstahl-Reaktorrohren
mit einem Durchmesser von etwa 2,54 cm (1,0 inch) wird die Salzbadtemperatur im allgemeinen zwischen etwa 350 bis
etwa 550 C gesteuert. Unter normalen Bedingungen sollte die Temperatur im Reaktor im allgemeinen nicht oberhalb etwa
470 C während längerer Zeit ansteigen gelassen werden, um Ausbeuteabnahmen und gegebenenfalls Entaktivierung des neuen
erfindungsgemäßen Katalysators zu vermeiden.
Die Reaktion kann bei atmosphärischem, überatmosphärischem
oder unteratmosphärischem Druck durchgeführt werden. Der Ausgangsdruck soll mindestens geringfügig höher als der Umgebungsdruck
sein, um einen positiven Fluß aus der Reaktion zu gewährleisten. Der Druck der Inertgase kann ausreichend
hoch sein, um den Druckabfall durch den Reaktor zu überwinden.
Bei einer Verwendung der erfindungsgemäßen Katalysatorzusammensetzungen
wird die Oxydation bei etwa 2,05 bis 8,03 kg/cm (15 bis 100 psig), vorzugsweise etwa 2,41 bis 4,52 kg/cm
(20 bis 50 psig) und bevorzugter etwa 2,76 bis 3,81 kg/cm (25 bis 40 psig) durchgeführt.
609840/1006
Wenn man unter Druck arbeitet, wie vorstehend beschrieben, beträgt die Temperatur im Zentrum des Reaktors, gemessen mit
einem Thermoelement, etwa 3 75 bis etwa 550 C, wobei eine bevorzugte Temperatur für den Betrieb gemäß der vorliegenden
Erfindung bei 430 bis 480 C liegt, und die besten Ergebnisse werden im allgemeinen bei Temperaturen von etwa 430 bis etwa
455 C erhalten. Anders ausgedrückt, bei Salzbadreaktoren mit Kohlenstoffstahl-Reaktorrohren mit einem Durchmesser von etwa
2,54 cm (1,0 inch) wird die Salzbadtemperatur im allgemeinen zwischen etwa 325 und etwa 455 C gesteuert. Unter diesen
Bedingungen sollte die Temperatur im Reaktor im allgemeinen nicht über etwa 410 C während verlängerter. Zeitspannen ansteigen
gelassen werden im Hinblick auf verringerte Ausbeuten und mögliche Entaktivierung des neuen erfindungsgemäßen
Katalysators.
Das Maleinsäureanhydrid kann auf verschiedene, dem Fachmann geläufige Weise gewonnen werden. Beispielsweise kann die Gewinnung
durch Adsorption in einem geeigneten Medium mit anschließender Abtrennung und Reinigung des Maleinsäureanhydrids
erfolgen.
In den folgenden Beispielen umfaßte der Reaktor einen zylindrischen
Vier-Rohr-Messingblock [20,32 cm (8 inches) äußerer Durchmesser χ 45,72 cm (18 inches)]-Reaktor aus Legierung 360.
Der Block wurde mit zwei 2500 W (220 V)-Heizpatronen erhitzt, gesteuert mit Hilfe eines thermoelektrischen 25 A-Proportionalsteuergerätes
mit automatischer Regulierung bzw. Einstellung. Vor seiner Isolierung wurde der Block fest mit einer Spirale
aus einem 0,9525 cm (3/8 inch)-Kupferrohr umwickelt. Diese
äußere Spirale wurde an einer Rohrverzweigung mit Wasser- und Luft-Einlässen zur Kühlung des Reaktorblocks angeschlossen.
Die Reaktoren waren aus einem Rohr aus rostfreiem Stahl 304 mit einem äußeren Durchmesser von 3,340 cm (1,325 inch) und
einem inneren Durchmesser von 2,66 cm (1,049 inch) und einer Länge von 59,69 cm (23 l/2 inches) mit einer zentrierten
Thermoelement-Bohrung aus rostfreiem Stahl mit einem äußeren
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Durchmesser von 0,3175 cm (l/8 inch) gefertigt. Das untere
Ende des Reaktors war gepackt mit einem 2,54 cm (1 inch)-Bett aus 3 mm-Pyrex-Perlen. Die nächsten 30,48 cm (12 inches) des
Reaktors waren mit Katalysator gepackt [O,3175 x 0,3175 cm
(l/8 χ l/8 inch)-Pellets oder 3,36 bis 1,68 mm (6 bis 12 mesh)-Granulat], wonach ein etwa 24,5 cm (10 inches)-Bett aus 3 mm-Pyrex-Perlen
folgte. Die Gasströme werden getrennt in eine gemeinsame Leitung, die am oberen Ende des Reaktors eintritt,
eingeführt. Die Reaktionsdämpfe werden durch zwei 2000 ml-Gas-Scrubber-Flaschen
mit 800 ml Wasser geleitet. Die Dämpfe aus den Scrubbern gehen durch ein Naßtest-Meßgerät und werden dann
ventiliert. Es werden Proben der eintretenden Gase vor dem Eintritt in den Reaktor und nach den Wasser-Scrubbern entnommen.
Die Beschickung beträgt normalerweise 0,5 bis 1,8 Mol-%
C., d.h. η-Butan in Luft, eingestellt, um eine gewünschte
Temperatur aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus kann die Temperatur weiter durch Verdünnung der Luft mit einem inerten
Gas gesteuert werden.
Die eingelassenen Gase und die Gase aus den Wasser-Scrubbern wurden gaschromatographisch unter Verwendung der Peakflächenmethode
(peak area method) analysiert. Butan, Kohlendioxyd und jegliche in den Gasströmen anwesenden Olefine oder Diolefine
wurden bestimmt unter Verwendung einer 0,635 cm (l/4 inch)-Kolonne mit einem 1,5 m (5')-Vorderabschnitt,
enthaltend 13 Gewichts-% Vakuumpumpenöl auf Ο,42/θ,177 mm
(35/80 mesh) Chromosorb, gefolgt von einem 12 m (40*)-Vorderabschnitt,
enthaltend 26 Gewichts-% einer Propylencarbonat/ 2,4-Dimethylsulfolan-Mischung in einem Verhältnis von 70:30
auf 0,42/0,177 mm (35/80 mesh) Chromosorb. Die Analysen wurden bei Raumtemperatur mit Wasserstoff als Trägergas (100 ml/
Minute) durchgeführt. Kohlenmonoxyd wurde an einer 0,635 cm (I/4 inch)-Kolonne mit einem 0,90 m (3')-Vorderabschnitt von
aktiviertem Kohlenstoff, gefolgt von einem 1,8 m (6')-Abschnitt
von 0,42/0,297 mm (4θ/5θ mesh ^Molekularsieben 5A,
analysiert. Diese Analyse erfolgte bei 35°C mit Helium als Trägergas [2,41 kg/cm (20 psig)].
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Die Wasser-Scrubber-Lösungen wurden vereinigt und auf 3000 ml
in einem volumetrischen Kolben verdünnt. Ein aliquoter Teil
dieser Lösung wurde mit einer 0,In—Natriumhydroxyd-Lösung titriert,
um Maleinsäureanhydrid (erster Endpunkt) und die schwachen Säuren in der Lösung zu bestimmen, und unter Verwendung
von Hydroxylamin-hydrochlorid zur Bestimmung der Carbonyle titriert.
Ein Katalysator mit der repräsentativen Formel VP. cZn o ^Q0v
zur Oxydation von η-Butan zu Maleinsäureanhydrid wurde wie folgt hergestellt: 145,44 g Vanadiumpentoxyd (VpO5) wurden
zu 1500 ml einer 37%-igen Chlorwasserstoffsäure zugegeben.
Die Mischung wurde langsam unter Rückfluß erhitzt, und nach der anfänglichen Reaktion wurden 212,14 g 85%-iger Phosphorsäure
(HoPO-) zugegeben, und die Mischung wurde etwa 13 Stunden
unter Rückfluß erhitzt. Nachdem eine blaue Lösung erhalten worden war, was anzeigte, daß das Vanadin eine durchschnittliche
Wertigkeit von weniger als + 5 aufwies, wurden 41,43 g ZnCIp zu der Lösung zugegeben, und die Mischung wurde
erneut am Rückfluß erhitzt. Die erhaltene dunkelblaue Lösung wurde zu einer pastenartigen Konsistenz konzentriert und
in einem Ofen bei 130 C getrocknet. Der trockene Katalysator wurde in Schnitzel überführt, 2 Stunden bei 35O°C calciniert
und auf eine Größe von 0,250 mm (60 mesh) gemahlen und tablettiert.
Andere, nachstehend angegebene Katalysatoren wurden in derselben Weise hergestellt, wobei zusätzliche oder verschiedene
Komponenten-Verbindungen zugegeben wurden, wenn ZnCIp zugegeben
wurde, in den geeigneten Mengen, um die angegebenen Atomverhältnisse zu erhalten.
Die Ergebnisse der Katalysator-Tests sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.
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Bei- Katalysatorzusammensetzung spiel ' Atomverhältnis
1 VPl,12°x
2 VPl,l5ZnO,l9SiO,16 7°x
3 ■ VPl,l7Zn0,l9Cr0,01B0,01°x
4 VPl,l5UO,25BO,Ol°x
5 VPl,lW0,06°x
6 VPl,2WO,O6°x
7 VPl,lU0,25°x
8 VPl,15WO,O6ZnO,l°x
9 VPl,15NiO,19CrO,OO5LiO,Ol°x
VPl,15UO,25CrO,OO5LiO,OlOx
VP1,175CdO,19Cr0,005Li0,0010X
VPl,2WO,O6CrO,OO5LiO,OlOx
VPl,15NiO,l9WO,O3BO,OO5°x·
| Temperatur, C | Heißpunkt |
| Block | 451 450 |
| 415 3 80 |
46 7 456 |
| 410 388 |
464 465 |
| 390 350 . |
46 0 453 ' |
| 360 325 |
466 46 7 |
| 405 3 80 |
477 460 |
| 410 370 |
460 |
| 360 | 461 455 |
| 405 3 75 |
457 464 |
| 390 340 |
459 458 |
| 360 335 |
46 9 468 |
| 410 375 |
461 463 |
| 410 393 |
460 468 |
| 390 345 |
| Kopf-Druck | (psig) | Möl-% n-C.- | GHSV |
| kg/cm | ( 0) (20) |
ft Beschickung |
v/v/h |
| 1 2,41 |
( 0) (35) |
0,930 1,272 |
84 7 850 |
| 1 3,46 |
( 0) (30) |
0,947 1,104 |
1115 1346 |
| 1 3,11 |
( 0) (20) |
1,031 1,321 |
1218 1342 |
| 1 2,41 |
( 0) (30) |
1,161 1,253 |
1347 1348 |
| 1 3,11 |
( 0) (35) |
1,03 8 0,787 |
5 82 1217 |
| 1 3,46 |
( 0) | 1,205 1,464 |
75 7 838 |
| 1 | ( 0) (25) |
1,034 | 1346 |
| 1 2,76 |
( 0) (30) |
0, 781 0,841 |
705 1116 |
| 1 3,11 |
( 0) (30) |
1,040 1,159 |
1116 1340 |
| 1 3,11 |
( 0) (30) |
1,136 0,797 |
1346 7860 |
| 1 3,11 |
( 0) (30) |
0,979 1,237 |
892 1348 |
| 1 3,11 |
( 0) (20) |
0,760 1,336 |
1117 1209 |
| 1 2,41 |
0,805 1,189 |
1339 1347 |
Tabelle (Fortsetzung)
Bei- Katalysatorzusammensetzung spiel Atomverhältnis
2 3 4 5 6
7 8
. 9 10 11 12 13
VPl,12°x
VPl,15ZnO,19SiO,167°x
VPl,17Zn0,19Cr0,01B0,01°x
VPl,15UO,25BO,Ol°x
VPl,lW0,06°x
VP W Vtl,2WC
VPl,lU0,25°x VPl,15WO,O6ZnO,l°x
VPl,15NiO,19CrO,OO5LiO,Ol°x
VPl,15üO,25CrO,OO5LiOfOlOx
VPl,175CdO,19CrO,OO5LiO,OOl°X
VPl,2WO,O6CrO,OO5LiO,Ol°x
VPl,15NiO,19WO,O3BO,OO5°x
| Mol-% Maleinsäureanhydrid | Selektivität | Maleinsäureanhydrid- Ausstoß |
15,3 22,9 |
| Umwandlung | 53 52 |
: Ausbeute g/l Katalysator/std. | 21,8 38,0 |
| 87 82 |
62 73 |
46 43 |
26,6 41,6 |
| 76 80 |
60 63 |
47 58 |
27,8 31,6 |
|
O in
00 00 |
50 54 |
48 54 |
11,3 20,7 |
| 81 79 |
54 58 |
41 43 |
18,7 28,6 |
| 79 85 |
56 64 |
42 49 |
21,8 |
| 83 84 |
43 | 47 53 |
10,7 19,2 |
| 83 | 54 60 |
36 | 24,8 34,9 |
| 82 78 |
59 61 |
44 47 |
29,5 42,9 |
| 82 84 |
55 54 |
49 51 |
17,0 38,5 |
| 80 85 |
54 | 44 46 |
17,5 35,9 |
| 82 ' 86 |
57 61 |
45 53 |
21,9 34,4 |
|
00 00
LO LO |
55 57 |
47 51 |
|
| 84 | 46 49 |
Claims (19)
- Patentanspr ü*c h eVanadin-Phosphor-Sauerstoff-Katalysatorkomplex, dadurch gekennzeichnet, daß er als aktive Hauptkomponenten Vanadin, Phosphor und Me im Atomverhältnis von 1:0,90 bis 1,3:0,005 bis 0,4 umfaßt, wobei Me U, W oder eine Mischung von Elementen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zn, Cr, U, W, Cd, Ni, B und Si, darstellt.
- 2. Katalysatorkomplex gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als aktive Komponente ein Alkali- oder Erdalkalimetall im Atomverhältnis von 0,001 bis 0,1 pro Vanadin-Atom umfaßt.
- 3. Katalysatorkomplex gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Me U umfaßt.
- 4. Katalysatorkomplex gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Me W umfaßt.
- 5. Katalysatorkomplex gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Me eine Mischung von Elementen ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zn, Cr, U, W, Cd, Ni, B und Si.
- 6. Katalysatorkomplex gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Me U und Cr ist.
- 7. Katalysatorkomplex gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Me Cd und Cr umfaßt.
- 8. Katalysatorzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Katalysatorkomplex gemäß Anspruch 1 auf einem Träger umfaßt.
- 9. Katalysatorzusammensetzung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Me B umfaßt.609840/1006
- 10. Katalysatorzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß Me Si umfaßt.
- 11. Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Beschickung von Normal-C*- Kohlenwasserstoffen in der Dampfphase bei erhöhten Temperaturen mit Sauerstoff und einem Katalysatorkomplex kontaktiert, der als aktive Hauptkomponenten Vanadin, Phosphor und Me im Atomverhältnis von 1:0,90 bis 1,3:0,005 bis 0,4 umfaßt, wobei Me U, W oder eine Mischung von Elementen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zn, Cr, U, W, Cd, Ni, B und Si,darstellt.
- 12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven Komponenten ein Alkali- oder Erdalkalimetall im Atomverhältnis von 0,001 bis 0,1 pro Vanadin-Atom umfassen,
- 13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Me U umfaßt.
- 14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Me W umfaßt.
- 15· Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Me eine Mischung von Elementen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zn, Cr, U, W, Cd, Ni, B und Si, ist.
- 16. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Me U und Cr ist.
- 17. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Me Cd und Cr ist.
- 18. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickung η-Butan, n-Buten, n-Butadien oder Mischungen davon ist.
- 19. Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daßdie Beschickung aus einer überwiegenden Menge η-Butan besteht.609840/1006
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