DE102010023312A1 - Shell catalytic converter, useful as a catalyst for the heterogeneous catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid, a hollow cylindrical carrier body, and a shell made of a catalytically active oxide mass - Google Patents
Shell catalytic converter, useful as a catalyst for the heterogeneous catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid, a hollow cylindrical carrier body, and a shell made of a catalytically active oxide mass Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010023312A1 DE102010023312A1 DE102010023312A DE102010023312A DE102010023312A1 DE 102010023312 A1 DE102010023312 A1 DE 102010023312A1 DE 102010023312 A DE102010023312 A DE 102010023312A DE 102010023312 A DE102010023312 A DE 102010023312A DE 102010023312 A1 DE102010023312 A1 DE 102010023312A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- shell
- carrier body
- catalytically active
- acrolein
- active oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 94
- HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N Acrolein Chemical compound C=CC=O HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 43
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 18
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 4
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 23
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 18
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 10
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 10
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 10
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- -1 steatite Substances 0.000 description 9
- RXWOHFUULDINMC-UHFFFAOYSA-N 2-(3-nitrothiophen-2-yl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC=1SC=CC=1[N+]([O-])=O RXWOHFUULDINMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 6
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 6
- JZCCFEFSEZPSOG-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Cu+2].[O-]S([O-])(=O)=O JZCCFEFSEZPSOG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N Propene Chemical compound CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 4
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 4
- UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O azanium;oxido(dioxo)vanadium Chemical compound [NH4+].[O-][V](=O)=O UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 2
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- VMKYLARTXWTBPI-UHFFFAOYSA-N copper;dinitrate;hydrate Chemical compound O.[Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VMKYLARTXWTBPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 2
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 2
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 2
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 2
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- ZFYIQPIHXRFFCZ-QMMMGPOBSA-N (2s)-2-(cyclohexylamino)butanedioic acid Chemical compound OC(=O)C[C@@H](C(O)=O)NC1CCCCC1 ZFYIQPIHXRFFCZ-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 1
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 241001503485 Mammuthus Species 0.000 description 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate trihydrate Substances [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 150000004675 formic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000003701 inert diluent Substances 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052919 magnesium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 1
- 235000019792 magnesium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 1
- 239000008262 pumice Substances 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYSA-N thorium dioxide Chemical compound O=[Th]=O ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- 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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- 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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/88—Molybdenum
- B01J23/887—Molybdenum containing in addition other metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/8877—Vanadium, tantalum, niobium or polonium
-
- 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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/888—Tungsten
- B01J23/8885—Tungsten containing also molybdenum
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/396—Distribution of the active metal ingredient
- B01J35/397—Egg shell like
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/55—Cylinders or rings
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0215—Coating
- B01J37/0221—Coating of particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/16—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
- C07C51/21—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
- C07C51/23—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of oxygen-containing groups to carboxyl groups
- C07C51/235—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of oxygen-containing groups to carboxyl groups of —CHO groups or primary alcohol groups
-
- 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
- B01J2235/00—Indexing scheme associated with group B01J35/00, related to the analysis techniques used to determine the catalysts form or properties
-
- 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)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Schalenkatalysator bestehend aus einem hohlzylindrischen Trägerkörper einer Länge von 2 bis 10 mm, einem Außendurchmesser von 4 bis 10 mm und einer Wanddicke von 1 bis 4 mm sowie einer auf die äußere Oberfläche des Trägerkörpers aufgebrachten Schale aus katalytisch aktiver Oxidmasse der allgemeinen Formel I,
X1 = eines oder mehrere Elemente der Alkali- und Erdalkalimetalle;
X2 = eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe Si, Al, Ti und Zr; und
n = der stöchiometrische Koeffizient des Elementes Sauerstoff, der durch die stöchiometrischen Koeffizienten der von Sauerstoff verschiedenen Elemente sowie deren Ladungszahl in I bestimmt wird.The present invention is a shell catalyst consisting of a hollow cylindrical support body of a length of 2 to 10 mm, an outer diameter of 4 to 10 mm and a wall thickness of 1 to 4 mm and an applied to the outer surface of the carrier body shell of catalytically active oxide composition of general formula I,
X 1 = one or more elements of the alkali and alkaline earth metals;
X 2 = one or more elements from the group Si, Al, Ti and Zr; and
n = the stoichiometric coefficient of the element oxygen, which is determined by the stoichiometric coefficients of the non-oxygen elements and their charge number in I.
Ringförmige Schalenkatalysatoren aus einem ringförmigen Trägerkörper sowie einer auf die äußere Oberfläche des Trägerkörpers aufgebrachten, wenigstens die Elemente Mo, V und Cu enthaltenden, Schale aus katalytisch aktiver Oxidmasse sind bekannt (vgl. z. B.
Nachteilig an solchen ringförmigen Schalenkatalysatoren bei deren Verwendung als Katalysatoren für die heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation von Acrolein zu Acrylsäure ist jedoch, dass sie sowohl hinsichtlich der Selektivität der Acrylsäurebildung (SAS) als auch hinsichtlich ihrer Aktivität nicht im vollen Umfang zu befriedigen vermögen.A disadvantage of such annular shell catalysts in their use as catalysts for the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid, however, is that they are not able to meet to the full extent both in terms of the selectivity of acrylic acid formation (S AS ) and in terms of their activity.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, verbesserte ringförmige Schalenkatalysatoren aus einem ringförmigen Trägerkörper sowie einer auf die äußere Oberfläche des Trägerkörpers aufgebrachten, wenigstens die Elemente Mo, V und Cu enthaltenden, Schale aus katalytisch aktiver Oxidmasse zur Verfügung zu stellen, die insbesondere bei ihrer Verwendung als Katalysatoren für die heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation von Acrolein zu Acrylsäure eine verbesserte Selektivität und eine höhere Aktivität aufweisen.The object of the present invention was therefore to provide improved annular shell catalysts comprising an annular carrier body and a shell of catalytically active oxide mass which is applied to the outer surface of the carrier body and contains at least the elements Mo, V and Cu Use as catalysts for the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid have improved selectivity and higher activity.
Demgemäß werden ringförmige Schalenkatalysatoren, bestehend aus einem hohlzylindrischen (ringförmigen) Trägerkörper einer Länge von 2 bis 10 mm, einem Außendurchmesser von 4 bis 10 mm und einer Wanddicke von 1 bis 4 mm sowie einer auf die äußere Oberfläche des Trägerkörpers aufgebrachten Schale aus katalytisch aktiver Oxidmasse der allgemeinen Formel I,
X1 = eines oder mehrere Elemente der Alkali- und Erdalkalimetalle;
X2 = eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe Si, Al, Ti und Zr; und
n = der stöchiometrische Koeffizient des Elementes Sauerstoff, der durch die stöchiometrischen Koeffizienten der von Sauerstoff verschiedenen Elemente sowie deren Ladungszahl in I bestimmt wird;
zur Verfügung gestellt.Accordingly, annular shell catalysts, consisting of a hollow cylindrical (annular) support body of a length of 2 to 10 mm, an outer diameter of 4 to 10 mm and a wall thickness of 1 to 4 mm and an applied to the outer surface of the carrier body shell of catalytically active oxide composition the general formula I,
X 1 = one or more elements of the alkali and alkaline earth metals;
X 2 = one or more elements from the group Si, Al, Ti and Zr; and
n = the stoichiometric coefficient of the element oxygen, which is determined by the stoichiometric coefficients of the elements other than oxygen and their charge number in I;
made available.
Erfindungsgemäß vorteilhaft ist der stöchiometrische Koeffizient des Elements W in der allgemeinen Formel I 0,2 bis 3, vorzugsweise 0,5 bis 2 und besonders bevorzugt 0,75 bis 1,5.Advantageously in accordance with the invention, the stoichiometric coefficient of the element W in the general formula I is 0.2 to 3, preferably 0.5 to 2 and particularly preferably 0.75 to 1.5.
Der stöchiometrische Koeffizient des Elements V beträgt in der allgemeinen Formel I erfindungsgemäß vorteilhaft 2,5 bis 3,5.The stoichiometric coefficient of the element V in the general formula I according to the invention advantageously 2.5 to 3.5.
Der stöchiometrische Koeffizient des Elements Cu beträgt in der allgemeinen Formel I erfindungsgemäß bevorzugt 1,0 bis 1,5.The stoichiometric coefficient of the element Cu in the general formula I according to the invention preferably 1.0 to 1.5.
Elemente X1 und X2 müssen nicht in notwendiger Weise Bestandteil der katalytisch aktiven Oxidmassen der allgemeinen Formel I sein. Elements X 1 and X 2 need not necessarily be part of the catalytically active oxide compositions of the general formula I.
Elemente X2 wirken innerhalb der katalytisch aktiven Oxidmassen der allgemeinen Formel I wie inerte Verdünnungsmittel. Durch ihre Einarbeitung in die katalytisch aktiven Oxidmassen der allgemeinen Formel I kann die volumenspezifische Aktivität derselben auf das gewünschte Niveau eingestellt werden. Häufig beträgt der stöchiometrische Koeffizient von X2 in den erfindungsgemäß anzuwendenden katalytisch aktiven Oxidmassen der allgemeinen Formel I 0 bis 15, oder 0 bis 8. Besonders bevorzugt enthalten die erfindungsgemäß zu verwendenden katalytisch aktiven Oxidmassen der allgemeinen Formell kein Element X2. Diese Aussage trifft in entsprechender Weise auch auf die Elemente X1 zu, die auf die katalytische Aktivität einen mo– derierenden Einfluss haben. Häufig wird der stöchiometrische Koeffizient von X1 in den erfindungsgemäß anzuwendenden katalytisch aktiven Oxidmassen der allgemeinen Formel I daher 0 bis 2, oder 0 bis 1, oder 0 bis 0,2 betragen. Elements X 2 act within the catalytically active oxide compositions of the general formula I as inert diluents. By their incorporation into the catalytically active oxide compositions of the general formula I, the volume-specific activity thereof can be adjusted to the desired level. Frequently, the stoichiometric coefficient of X 2 in the catalytically active oxide compositions of the general formula I of the general formula I is 0 to 15 or 0 to 8. Particularly preferably, the catalytically active oxide compositions of the general formula to be used according to the invention contain no element X 2 . This statement applies in a corresponding manner also to the elements X 1 , which have a modifying influence on the catalytic activity. Frequently, the stoichiometric coefficient of X 1 in the catalytically active oxide compositions of the general formula I to be used according to the invention will therefore be 0 to 2, or 0 to 1, or 0 to 0.2.
Erfindungsgemäß bevorzugte Schalenkatalysatoren bestehen aus einem hohlzylindrischen Trägerkörper einer Länge von 3 bis 6 mm, einem Außendurchmesser von 4 bis 8 mm und einer Wanddicke von 1 bis 2 mm sowie einer auf die äußere Oberfläche des Trägerkörpers aufgebrachten Schale aus katalytisch aktiver Oxidmasse der allgemeinen Formel I. Ganz besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Schalenkatalysatoren, bei denen der ringförmige (hohlzylindrische) Trägerkörper die Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) aufweist.Shell catalysts preferred according to the invention consist of a hollow cylindrical carrier body of 3 to 6 mm in length, an outer diameter of 4 to 8 mm and a wall thickness of 1 to 2 mm and a shell of catalytically active oxide composition of the general formula I applied to the outer surface of the carrier body. Shell catalysts according to the invention in which the annular (hollow cylindrical) carrier body has the geometry 7 mm.times.3 mm.times.4 mm (outer diameter × length × inner diameter) are very particularly preferred.
Die Dicke der bei den erfindungsgemäßen Schalenkatalysatoren auf den hohlzylindrischen Trägerkörper aufgebrachten Schale aus katalytisch aktiver Oxidmasse liegt anwendungstechnisch zweckmäßig in der Regel bei 10 bis 1000 μm. Bevorzugt beträgt diese Schalendicke bei erfindungsgemäßen Schalenkatalysatoren 10 bis 500 μm, besonders bevorzugt 100 bis 500 μm und ganz besonders bevorzugt 200 bis 300 μm.The thickness of the shell of catalytically active oxide mass applied to the hollow cylindrical carrier body in the case of the coated catalysts according to the invention is, as a rule, suitably from 10 to 1000 μm in terms of application technology. This shell thickness is preferably 10 to 500 .mu.m, particularly preferably 100 to 500 .mu.m and very particularly preferably 200 to 300 .mu.m in coated catalysts according to the invention.
Mit Vorteil ist die Schalendicke über einen einzelnen Schalenkatalysator betrachtet möglichst einheitlich. Bei der Herstellung einer größeren Produktionscharge erfindungsgemäßer Schalenkatalysatoren ist die Schalendicke über mehrere individuelle Schalenkatalysatorringkörper betrachtet ebenfalls möglichst einheitlich.Advantageously, the shell thickness over a single shell catalyst considered as uniform as possible. When producing a larger production batch of shell catalysts according to the invention, the shell thickness over several individual shell catalyst annular bodies is also considered as uniform as possible.
Der ringförmige Trägerkörper der erfindungsgemäßen Schalenkatalysatoren besteht vorzugsweise aus chemisch inertem Material. Dadurch greifen die Trägerkörper in den Ablauf der Gasphasenoxidation, die durch die erfindungsgemäßen Schalenkatalysatoren katalysiert wird, im Wesentlichen nicht ein. Als solche inerten Materialien für die Trägerkörper kommen erfindungsgemäß insbesondere Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Silicate wie Ton, Kaolin, Steatit, Bims, Aluminiumsilicat und Magnesiumsilicat, Siliciumcarbid, Zirkondioxid und Thoriumdioxid in Betracht (erfindungsgemäß besonders bevorzugt sind ringförmige Trägerkörper aus Steatit des Typs C 220 der Fa. CeramTec). Vorgenannte Meterialien können dabei porös oder unporös sein. Bevorzugt sind Trägerkörper mit deutlich ausgebildeter Oberflächenrauhigkeit (z. B. Hohlzylinder mit Splittauflage).The annular carrier body of the coated catalysts according to the invention is preferably made of chemically inert material. As a result, the carrier bodies essentially do not intervene in the course of the gas phase oxidation which is catalyzed by the shell catalysts according to the invention. Suitable inert materials for the carrier bodies according to the invention are, in particular, aluminum oxide, silicon dioxide, silicates such as clay, kaolin, steatite, pumice, aluminum silicate and magnesium silicate, silicon carbide, zirconium dioxide and thorium dioxide. (According to the invention, annular carrier bodies made of steatite of the C 220 type are particularly preferred CeramTec). The aforementioned meterials may be porous or non-porous. Preference is given to carrier bodies having a distinct surface roughness (for example hollow cylinders with chippings).
Die Herstellung erfindungsgemäßer Schalenkatalysatoren kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen.The preparation of coated catalysts according to the invention can be carried out in different ways.
Beispielsweise kann zunächst die katalytisch aktive Oxidmasse der allgemeinen Formel I als solche hergestellt werden. Eine solche Herstellung erfolgt üblicherweise dadurch, dass man von geeigneten Quellen der elementaren Konstituenten der katalytisch aktiven Oxidmasse ein möglichst inniges, vorzugsweise feinteiliges, ihrer Stöchiometrie entsprechend zusammengesetztes, Trockengemisch (eine Vorläufermasse) erzeugt und dieses bei Temperaturen von 350 bis 600°C calciniert (thermisch behandelt). Die Calcination kann sowohl unter Inertgas als auch unter einer oxidativen Atmosphäre wie z. B. Luft (oder ein anderes Gemisch aus Inertgas und Sauerstoff) sowie auch unter reduzierender Atmosphäre (z. B. Gemische aus Inertgas und reduzierenden Gasen wie H2, NH3, CO, Methan und/oder Acrolein oder die genannten reduzierend wirkenden Gase für sich) durchgeführt werden. Die Calcinationsdauer kann einige Minuten bis einige Stunden betragen und nimmt üblicherweise mit der Höhe der Calcinationstemperatur ab. Ein erfindungsgemäß gut geeignetes Calcinationsverfahren beschreibt z. B. die
Als Quellen für die elementaren Konstituenten der katalytisch aktiven Oxidmasse der allgemeinen Formel I kommen solche Verbindungen in Betracht, bei denen es sich bereits um Oxide handelt und/oder um solche Verbindungen, die durch Erhitzen, wenigstens in Anwesenheit von Sauerstoff, in Oxide überführbar sind. Das innige Vermischen der Ausgangsverbindungen (Quellen) kann in trockener oder in nasser Form erfolgen. Erfolgt es in trockener Form, so werden die Ausgangsverbindungen zweckmäßigerweise als feinteilige Pulver eingesetzt und nach dem Mischen und gegebenenfalls Verdichten der Calcinierung unterworfen. Vorzugsweise erfolgt das innige Vermischen jedoch in nasser Form. Üblicherweise werden dabei die Ausgangsverbindungen in Form einer wässrigen Lösung und/oder Suspension miteinander vermischt. Besonders innige Trockengemische werden beim beschriebenen Mischverfahren dann erhalten, wenn ausschließlich von in gelöster Form vorliegenden Quellen der elementaren Konstituenten ausgegangen wird.Suitable sources of the elemental constituents of the catalytically active oxide composition of the general formula I are those compounds which are already oxides and / or those compounds which can be converted into oxides by heating, at least in the presence of oxygen. The intimate mixing of the starting compounds (sources) can be carried out in dry or wet form. If it takes place in dry form, the starting compounds are expediently used as finely divided powders and subjected to the calcination after mixing and optionally compacting. Preferably However, the intimate mixing is done in wet form. Usually, the starting compounds are mixed together in the form of an aqueous solution and / or suspension. Particularly intimate dry mixtures are obtained in the described mixing process when starting exclusively from sources of the elementary constituents present in dissolved form.
Als Lösungsmittel wird bevorzugt Wasser eingesetzt. Anschließend wird die erhaltene flüssige (z. B. wässrige) Masse getrocknet, wobei der Trocknungsprozeß vorzugsweise durch Sprühtrocknung der flüssigen (z. B. wässrigen) Mischung mit Austrittstemperaturen von 100 bis 150°C erfolgt. Der trocknende Gasstrom ist anwendungstechnisch zweckmäßig Luft oder molekularer Stickstoff.The solvent used is preferably water. The resulting liquid (eg aqueous) mass is subsequently dried, the drying process preferably taking place by spray-drying the liquid (eg aqueous) mixture at exit temperatures of 100 to 150 ° C. The drying gas stream is useful in terms of application air or molecular nitrogen.
Die nach dem Calcinieren erhaltene katalytisch aktive Oxidmasse wird anschließend z. B. durch Mahlen in ein feinteiliges Pulver überführt, das dann normalerweise mit Hilfe eines flüssigen Bindemittels auf die äußere Oberfläche des Trägerkörpers aufgebracht werden kann. Die Feinheit der auf die Oberfläche des Trägerkörpers aufzubringenden katalytisch aktiven Oxidmasse wird dabei selbstredend an die gewünschte Schalendicke angepasst.The catalytically active oxide material obtained after calcination is then z. B. transferred by grinding in a finely divided powder, which can then be applied normally with the aid of a liquid binder on the outer surface of the carrier body. The fineness of the catalytically active oxide mass to be applied to the surface of the carrier body is of course adapted to the desired shell thickness.
Beispielsweise werden die Trägerkörper mit dem flüssigen Bindemittel durch z. B. Besprühen kontrolliert befeuchtet und die so befeuchteten Trägerkörper mit der feinteiligen katalytisch aktiven Oxidmasse bestäubt (vgl. z. B.
Grundsätzlich kann zur Herstellung erfindungsgemäßer Schalenkatalysatoren aber auch so vorgegangen werden, dass man auf die Oberfläche des Trägerkörpers zunächst feinteilige Vorläufermasse aufbringt, und die Calcination der Vorläufermasse zur katalytisch aktiven Oxidmasse der allgemeinen Formel I erst nachträglich, d. h., bereits auf der Oberfläche des Trägerkörpers befindlich, durchführt.In principle, however, it is also possible to prepare shell-type catalysts according to the invention by initially applying finely divided precursor material to the surface of the support body, and then calcining the precursor mass to the catalytically active oxide mass of general formula I only subsequently, d. h., Already on the surface of the carrier body, performs.
Erfindungsgemäß bevorzugt wird man erfindungsgemäße Katalysatoren gemäß der in der
Insgesamt erfolgt die Herstellung erfindungsgemäßer Schalenkatalysatoren ganz besonders bevorzugt so wie in den Ausführungsbeispielen 1 und 2 der
Erfindungsgemäße Schalenkatalysatoren (insbesondere alle in dieser Schrift beispielhaft hergestellten Schalenkatalysatoren) eignen sich insbesondere als Katalysatoren für die heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation von Acrolein zu Acrylsäure und zeichnen sich dabei insbesondere durch eine verbesserte Selektivität SAS der Acrylsäurebildung und durch eine erhöhte Aktivität aus.Shelled catalysts according to the invention (in particular all shell catalysts exemplified in this document) are particularly suitable as catalysts for the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid and are characterized in particular by an improved selectivity S AS of the formation of acrylic acid and by an increased activity.
Vor diesem Hintergrund eignen sich erfindungsgemäße Schalenkatalysatoren nicht zuletzt besonders gut im Fall von Acrolein-zu-Acrylsäure-Partialoxidationen, die bei hohen Acroleinbelastungen der Katalysatorbeschickung (z. B. ≥ 135 Nl/l·h bis 350 bzw. bis 250 Nl/l·h) durchgeführt werden. Selbstredend können sie aber auch schon bei entsprechenden Acroleinbelastungen von ≥ 50 Nl/l·h eingesetzt werden.Against this background, shell catalysts according to the invention are particularly suitable in the case of acrolein-to-acrylic acid partial oxidations which, at high acrolein loadings of the catalyst charge (for example 135 Nl / l.h to 350 or 250 Nl / l. h). Of course, they can also be used at corresponding acrolein loadings of ≥ 50 Nl / l · h.
Der Begriff der Belastung wird dabei so wie in der
Vorteilhaft werden Acrolein-zu-Acrylsäure-Partialoxidationen mit erhöhter Acroleinbelastung der Katalysatorbeschickung unter Verwendung erfindungsgemäßer Schalenkatalysatoren auch so wie in der
Als Reaktor zur Durchführung der heterogen katalysierten partiellen Gasphasenpartialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure wird anwendungstechnisch zweckmäßig ein Rohrbündelreaktor eingesetzt, dessen Reaktionsrohre mit dem Katalysatorfestbett befüllt sind (vgl.
Unter der Selektivität der Acrylsäurebildung (SAS (mol-%)) wird in dieser Schrift verstanden: (die Umsatzzahlen jeweils bezogen auf einen einmaligen Durchgang des Reaktionsgasgemischs durch das Katalysatorfestbett).The selectivity of acrylic acid formation (S AS (mol%)) is understood in this document to mean: (The conversion figures in each case based on a single pass of the reaction gas mixture through the fixed catalyst bed).
Eine unter ansonsten unveränderten Reaktionsbedingungen bei tieferer Temperatur zum gleichen Umsatz führende Aktivmasse (führender Katalysator) verfügt über eine höhere Aktivität.An active mass (leading catalyst) which leads to the same conversion under otherwise unchanged reaction conditions at lower temperature has a higher activity.
Der Umsatz UA an Acrolein (mol-%) ist in entsprechender Weise definiert als: The conversion of U A to acrolein (mol%) is correspondingly defined as:
Beispiele und VergleichsbeispieleExamples and Comparative Examples
A) Herstellung von SchalenkatalysatorenA) Preparation of shell catalysts
Vergleichsbeispiel 1AComparative Example 1A
Ringförmiger Schalenkatalysator VIA mit der katalytisch aktiven Oxidmasse Mo12V3W1,2Cu2,4On 259 g Kupfer(II)sulfatpentahydrat (Cu-Gehalt = 25,6 Gew.-%) wurden innerhalb 1 h bei 70°C in 2000 g Wasser zu einer Lösung I gelöst.Ring-shaped shell catalyst VIA with the catalytically active oxide composition Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 2.4 O n 259 g of copper (II) sulfate pentahydrate (Cu content = 25.6 wt .-%) were within 1 h at 70 ° C. dissolved in 2000 g of water to a solution I.
In 7000 g Wasser wurden innerhalb von 15 Minuten bei 95°C nacheinander 135 g Ammoniumparawolframatheptahydrat (W-Gehalt = 71 Gew.-%), 153 g Ammoniummetavanadat (V-Gehalt = 43,5 Gew.-%) und 920 g Ammoniumheptamolybdattetrahydrat (Mo-Gehalt = 54,5 Gew.-%) zu einer Lösung II gelöst. Anschließend wurde diese Lösung II innerhalb von 3 min. auf 98°C erhitzt. Danach wurde die 70°C warme Lösung I innerhalb von 5 Minuten sukzessive in die 98°C warme Lösung II eingerührt. Die dabei resultierende wässrige Suspension hatte eine Temperatur von 95°C und wurde 5 Minuten bei dieser Temperatur nachgerührt. Die Suspension wurde anschließend bei einer Eingangstemperatur von 330°C und einer Austrittstemperatur von 106°C im Luftstrom innerhalb von 2 h sprühgetrocknet (Sprühturm von Fa. NIRO, Sprühkopf-Nr. F0 Al). Während der Sprühtrocknung wurde der jeweils noch nicht gesprühte Anteil der Suspension unter Beibehaltung der 95°C weitergerührt. 900 g des resultierenden und auf 25°C abgekühlten Sprühpulvers wurden mit 180 g einer 50 gew.-%igen wässrigen Essigsäurelösung und zusätzlichen 170 g Wasser, die beide eine Temperatur von 25°C aufwiesen, mit einem Kneter der Firma Werner & Pfleiderer vom Typ ZS1-80 verknetet (Knetdauer: ca. 2 Stunden; Knettemperatur: 30–35°C).135 g of ammonium paratungstate heptahydrate (W content = 71% by weight), 153 g of ammonium metavanadate (V content = 43.5% by weight) and 920 g of ammonium heptamolybdate tetrahydrate (95% strength by weight) were successively dissolved in 7000 g of water over 15 minutes. Mo content = 54.5% by weight) was dissolved to a solution II. Subsequently, this solution II within 3 min. heated to 98 ° C. Thereafter, the 70 ° C warm solution I was stirred successively within 5 minutes in the 98 ° C warm solution II. The resulting aqueous suspension had a temperature of 95 ° C and was stirred for 5 minutes at this temperature. The suspension was then spray dried at an inlet temperature of 330 ° C and an outlet temperature of 106 ° C in air flow within 2 h (spray tower from NIRO, spray head No. F0 Al). During the spray drying, the portion of the suspension not sprayed in each case was further stirred while maintaining the 95 ° C. 900 g of the resulting spray powder cooled to 25.degree. C. were mixed with 180 g of a 50% strength by weight aqueous acetic acid solution and an additional 170 g of water, both of which had a temperature of 25.degree. C., with a kneader from Werner & Pfleiderer of the type Kneaded ZS1-80 (kneading time: about 2 hours, kneading temperature: 30-35 ° C).
Anschließend wurde das Knetgut mit einer Schichtdicke von 2 cm bei einer Temperatur von 110°C während 16 h im Umlufttrockenschrank getrocknet.Subsequently, the kneading material was dried with a layer thickness of 2 cm at a temperature of 110 ° C for 16 h in a convection oven.
700 g der aus dem Trockenschrank entnommenen Vorläufermasse wurden in einem Drehrohrofen diskontinuierlich calciniert. Der Drehrohrofen bestand aus einem Ofen der Länge 162 cm und einem durch diesen Ofen durchgeführten Drehrohr der Länge 209 cm. Der Innendurchmesser des Drehrohres betrug 12,5 cm. Die oberen und unteren 23,5 cm des Drehrohrs ragten aus dem Ofen heraus. Während der gesamten Calcination (einschließlich Abkühlung) wurde durch das Drehrohr ein Gasstrom von 240 Nl/h (die Nl beziehen sich auf 25°C und 1 bar) geleitet, der aus einem Gemisch von Luft mit molekularem Stickstoff bestand und dessen Gehalt an molekularem Sauerstoff 1,9 Vol.-% betrug. Der Gasstrom wurde dem Drehrohrofen mit einer Temperatur von 25°C zugeführt. Das Drehrohr selbst war aus Edelstahl gefertigt und der Neigungswinkel des Drehrohres zur Horizontalen betrug = 1,7°. Das Drehrohr rotierte mit 1 Umdrehung/min. Haltegitter hielten das Calcinationsgut mittig auf einer Länge von % der Gesamtlänge des Drehrohrs. 700 g of the precursor material removed from the drying oven were calcined intermittently in a rotary kiln. The rotary kiln consisted of a 162 cm long furnace and a 209 cm rotary kiln passed through this kiln. The inner diameter of the rotary tube was 12.5 cm. The upper and lower 23.5 cm of the rotary tube protruded out of the oven. Throughout the calcination (including cooling) a gas flow of 240 Nl / h (the Nl refer to 25 ° C and 1 bar) was passed through the rotary tube, which consisted of a mixture of air with molecular nitrogen and its content of molecular oxygen 1.9% by volume. The gas stream was fed to the rotary kiln at a temperature of 25 ° C. The rotary tube itself was made of stainless steel and the inclination angle of the rotary tube to the horizontal was = 1.7 °. The rotary tube rotated at 1 rpm. Holding grids held the Calcierungsgut centered on a length of% of the total length of the rotary tube.
Im Rahmen der Calcinierung wurde die Vorläufermasse zunächst innerhalb von einer Stunde und 15 Minuten von 25°C im Wesentlichen linear auf eine Materialguttemperatur von 300 ± 2°C, dann innerhalb von 45 Minuten im Wesentlichen linear auf eine Materialguttemperatur von 350 ± 2°C und anschließend innerhalb von 30 Minuten im Wesentlichen linear auf eine Materialguttemperatur von 362 ± 2°C erhitzt. Während der nachfolgenden 2 Stunden und 35 Minuten wurde diese Materialguttemperatur beibehalten. Dann wurde die Vorläufermasse innerhalb von 25 min. zunächst im Wesentlichen linear auf eine Materialguttemperatur von 395 ± 2°C und daran anschließend innerhalb von weiteren 10 min. im Wesentlichen linear auf eine Materialguttemperatur von 400 ± 2°C erwärmt, bei dieser Temperatur während einer weiteren Stunde und 45 Minuten gehalten und dann durch Abschaltendes Ofens sowie unter Beibehaltung der Rotation des Drehrohrs innerhalb von ca. 13 h auf 44 ± 2°C abgekühlt und mit dieser Temperatur aus dem Drehrohr entnommen.
Die dem Drehrohrofen entnommene katalytisch aktive Oxidmasse wurde anschließend in einer Mühle ZM 200 der Fa. Retsch zu einem feinteiligen Pulver gemahlen, von dem 50% der Pulverpartikel ein Sieb der Maschenweite 1 bis 10 μm passierten und dessen numerischer Anteil an Partikeln mit einer Längstausdehnung oberhalb von 50 μm weniger als 1% betrug.The catalytically active oxide material taken from the rotary kiln was then ground to a finely divided powder in a
Eine für die Vergleichsbeispiele und Ausführungsbeispiele dieser Schrift günstige Größenverteilung der Partikel des vorgenannten gemahlenen katalytisch aktiven Oxidmassenpulvers zeigt die
Mit dem gemahlenen katalytisch aktiven Oxidmassenpulver wurden wie in Si der
Anschließend wurden die beschichteten Ringe 2 h bei einer Temperatur von 300°C in einem Umlufttrockenschrank gehalten (entfeuchtet). Die dem Umlufttrockenschrank entnommenen Schalenkatalysatoren wiesen, bezogen auf ihre Gesamtmasse, einen oxidischen Aktivmassenanteil von ca. 20 Gew.-% auf. Die Aktivmassenschalendicke betrug 150 bis 250 μm. Subsequently, the coated rings were kept for 2 h at a temperature of 300 ° C in a convection oven (dehumidified). The shell catalysts removed from the circulating air drying oven had, based on their total mass, an oxidic active material content of about 20% by weight. The active mass shell thickness was 150 to 250 μm.
Vergleichsbeispiel V2AComparative Example V2A
Die Herstellung des ringförmigen Schalenkatalysators V2A mit der katalytisch aktiven Oxidmasse Mo12V3W1,2Cu2,4On erfolgte wie bei VIA, anstelle der 259 g Kupfer(II)sulfatpentahydrat wurden jedoch 255 g Kupfer(II)nitrathydrat (Cu-Gehalt = 26,1 Gew.-%) als Cu-Quelle verwendet.The preparation of the annular shell catalyst V2A with the catalytically active oxide mass Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 2.4 O n was carried out as in VIA, instead of the 259 g of copper (II) sulfate pentahydrate but 255 g of copper (II) nitrate hydrate (Cu Content = 26.1 wt%) was used as the Cu source.
Vergleichsbeispiel V3AComparative Example V3A
Die Herstellung des ringförmigen Schalenkatalysators V3A mit der katalytisch aktiven Oxidmasse Mo12V3W1,2Cu2,4On erfolgte wie bei V1A, anstelle der 259 g Kupfer(II)sulfatpentahydrat wurden jedoch 210 g Kupfer(II)acetatmonohydrat (Cu-Gehalt = 31,7 Gew.-%) als Cu-Quelle verwendet.The preparation of the annular coated catalyst V3A with the catalytically active oxide mass Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 2.4 O n was carried out as in V1A, but instead of the 259 g of copper (II) sulfate pentahydrate, 210 g of copper (II) acetate monohydrate (Cu Content = 31.7 wt%) was used as the Cu source.
Ausführungsbeispiel 1AEmbodiment 1A
Die Herstellung des ringförmigen Schalenkatalysators A1A mit der katalytisch aktiven Oxidmasse Mo12V3W1,2Cu1,4On erfolgte wie bei V1A, es wurden jedoch 134,0 g Kupfer(II)sulfatpentahydrat, 139,7 g Ammoniumparawolframatheptahydrat, 158 g Ammoniummetavanadat und 950 g Ammoniumheptamolybdattetrahydrat eingesetzt.The preparation of the annular shell catalyst A1A with the catalytically active oxide mass Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 1.4 O n was carried out as in V1A, but there were 134.0 g of copper (II) sulfate pentahydrate, 139.7 g of ammonium paratungstate heptahydrate, 158 g ammonium metavanadate and 950 g ammonium heptamolybdate tetrahydrate used.
Ausführungsbeispiel 2AEmbodiment 2A
Die Herstellung des ringförmigen Schalenkatalysators A2A mit der katalytisch aktiven Oxidmasse Mo12V3W1,2Cu1,2On erfolgte wie bei V2A, es wurden jedoch 127,3 g Kupfer(II)nitrattrihydrat als Cu-Quelle verwendet.The preparation of the ring-shaped shell catalyst A2A with the catalytically active oxide composition Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 1.2 O n was carried out as in V2A, but 127.3 g of copper (II) nitrate trihydrate were used as Cu source.
Ausführungsbeispiel 3AEmbodiment 3A
Die Herstellung des ringförmigen Schalenkatalysators A3A mit der katalytisch aktiven Oxidmasse Mo12V3W1,2Cu1,4On erfolgte wie bei V3A, es wurden jedoch 104,8 g Kupfer(II)acetatmonohydrat als Cu-Quelle verwendet.The preparation of the annular shell catalyst A3A with the catalytically active oxide mass Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 1.4 O n was carried out as in V3A, however, 104.8 g of copper (II) acetate monohydrate were used as Cu source.
B) Testung der Schalenkatalysatoren V1A bis A3A als Katalysatoren für die heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation von Acrolein zu AcrylsäureB) Testing of the shell catalysts V1A to A3A as catalysts for the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid
Ein Reaktionsrohr (V2A Stahl; 30 mm Außendurchmesser; 2 mm Wandstärke; 26 mm Innendurchmesser; 440 cm Länge; ein in der Mitte des Reaktionsrohrquerschnitts zentriertes und im Reaktionsrohr längs zu selbigem geführtes Thermorohr (4 mm Außendurchmesser) zur Aufnahme eines Thermoelements) wurde von unten nach oben jeweils wie folgt beschickt:
Abschnitt 1: 25 cm Länge
Katalysatorstuhl aus V2A Stahl zur Aufnahme des Katalysatorfestbetts;
Abschnitt 2: 55 cm Länge
Vorschüttung aus Steatit-Kugeln mit einem Durchmesser von 4 bis 5 mm (Steatit C220 der Fa. CeramTec);
Abschnitt 3: 100 cm Länge
Katalysatorfestbettschüttung aus einem homogenen Gemisch bestehend aus 30 Gew.-% Steatit-Ringen der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser; Steatit C220 der Fa. CeramTec) und 70 Gew.-% des jeweiligen Schalenkatalysators;
Abschnitt 4: 200 cm Länge
Katalysatorfestbettschüttung ausschließlich bestehend aus dem in Abschnitt 3 jeweils verwendeten Schalenkatalysator;
Abschnitt 5: 60 cm Leerrohr.A reaction tube (V2A steel, 30 mm outer diameter, 2 mm wall thickness, 26 mm inner diameter, 440 cm length, centered in the middle of the reaction tube cross section and in the reaction tube along the same thermo tube (4 mm outer diameter) for receiving a thermocouple) was from below each loaded as follows:
Section 1: 25 cm in length
Catalyst chair made of V2A steel for holding the fixed catalyst bed;
Section 2: 55 cm in length
Prefill of steatite balls with a diameter of 4 to 5 mm (Steatite C220 from CeramTec);
Section 3: 100 cm in length
Catalyst fixed bed of a homogeneous mixture consisting of 30 wt .-% steatite rings geometry 7 mm × 3 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter, steatite C220 from CeramTec) and 70 wt .-% of the respective coated catalyst;
Section 4: 200 cm in length
Fixed catalyst bed exclusively consisting of the shell catalyst used in each case in section 3;
Section 5: 60 cm empty pipe.
Durch das jeweilige wie vorstehend beschrieben beschickte Reaktionsrohr wurde von unten nach oben durch das Reaktionsrohr strömend ein Reaktionsgasgemisch geführt, das folgende Gehalte aufwies:
4,6 Vol.-% Acrolein,
0,1 Vol.-% Propen,
0,2 Vol.-% Acrylsäure,
5,4 Vol.-% O2,
1,6 Vol.-% CO und CO2,
81,9 Vol.-% N2 und
6,2 Vol.-% H2O.Through the respective reaction tube charged as described above, a reaction gas mixture was passed from bottom to top through the reaction tube and had the following contents:
4.6% by volume of acrolein,
0.1% by volume of propene,
0.2% by volume of acrylic acid,
5.4% by volume of O 2 ,
1.6% by volume of CO and CO 2 ,
81.9% by volume of N 2 and
6.2% by volume H 2 O.
Die Zufuhrtemperatur des Reaktionsgasgemischs (am Eingang ins Reaktionsrohr) betrug 210°C und die Belastung des Katalysatorfestbetts (wie in der
Die Temperierung des Reaktionsrohres erfolgte über die Länge desselben (bis auf die letzten 20 cm des Rohres im Abschnitt 1 und die 60 cm Leerrohr im Abschnitt 5) jeweils mittels eines nicht umgepumpten sondern mit molekularem Stickstoff nach dem Prinzip der Mammutpumpe durchperlten und von außen elektrisch beheizten, die jeweils erforderliche Salzbadtemperatur TB (°C) über die Zeit und die Rohrlänge konstant aufweisenden Salzbades (53 Gew.-% Kaliumnitrat, 40 Gew.-% Natriumnitrit und 7 Gew.-% Natriumnitrat, 220 kg Salzschmelze). Der in das Salzbad mit einer Temperatur von 25°C von unten eingeperlte Stickstoffstrom betrug 300 Nl/h (die Einperlung erfolgte über sechs über den Querschnitt des Salzbades gleichmäßig verteilte Düsen mit 50 Nl/h je Düse). Die Salzbadtemperatur TB (°C) wurde in allen Fällen so eingestellt, dass ein auf den einfachen Durchgang des Reaktionsgasgemischs durch das Katalysatorfestbett bezogener Acroleinumsatz von ca. 99,5 mol-% resultierte. Entlang des Reaktionsrohres änderte sich die Salzbadtemperatur infolge Zuheizung nicht (es wurde vom Salzbad mehr Wärme abgegeben wie vom Reaktionsrohr an das Salzbad übertragen).The temperature of the reaction tube over the length thereof (except for the last 20 cm of the tube in
Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt die in Abhängigkeit vom eingesetzten Schalenkatalysator nach jeweils 100 Betriebsstunden resultierenden Ergebnisse:, Tabelle 1
Die in Tabelle 1 gezeigten Ergebnisse weisen aus, dass unabhängig von der eingesetzten Cu-Quelle die Stöchiometrie Mo12V3W1,2Cu1,4On der katalytisch aktiven Oxidmasse im Vergleich zur Stöchiometrie Mo12V3W1,2Cu2,4On markant höhere Selektivitäten der Acrylsäurebildung bedingt.The results shown in Table 1 show that, regardless of the Cu source used, the stoichiometry Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 1.4 O n of the catalytically active oxide mass compared to the stoichiometry Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 2.4 O n markedly higher selectivities of acrylic acid formation due.
Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse in Tabelle 1, dass die besten SAS-Werte bei Verwendung von Kupfer(II)acetatmonohydrat als Cu-Quelle erhalten werden.In addition, the results in Table 1 show that the best S AS values are obtained using copper (II) acetate monohydrate as the Cu source.
Im Übrigen zeigen die erfindungsgemäßen Schalenkatalysatoren vergleichsweise erhöhte Aktivitäten.Incidentally, the coated catalysts according to the invention show comparatively increased activities.
C) Herstellung von SchalenkatalysatorenC) Preparation of coated catalysts
Vergleichsbeispiel 1BComparative Example 1B
Ringförmiger Schalenkatalysator V1B mit der katalytisch aktiven Oxidmasse Mo12V3W1,2Cu0,6On 23,9 g Kupfer(II)acetatmonohydrat (Cu-Gehalt = 31,7 Gew.-%) wurden unter Rühren bei 25°C in 1600 g Wasser zu einer Lösung I gelöst.Ring-shaped shell catalyst V1B with the catalytically active oxide composition Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 0.6 O n 23.9 g of copper (II) acetate monohydrate (Cu content = 31.7 wt .-%) were stirred at 25 ° C dissolved in 1600 g of water to a solution I.
In 3780 g 90°C warmem Wasser wurden innerhalb von 5 min. 420 g Ammoniumheptamolybdattetrahydrat (Mo-Gehalt = 54,5 Gew.-%) gelöst. Anschließend wurden unter Beibehalt der 90°C 69,1 g Ammoniummetavanadat (V-Gehalt 43,5 Gew.-%) zugegeben und die resultierende Lösung bei 90°C weitere 30 Minuten nachgerührt. Danach wurden 61,8 g Ammoniumparawolframatheptahydrat (W-Gehalt = 71 Gew.-%) zugegeben und die resultierende Lösung II bei 90°C 40 Minuten nachgerührt. Anschließend wurde die Lösung II innerhalb von 10 Minuten auf 80°C abgekühlt.In 3780 g of 90 ° C warm water were within 5 min. 420 g of ammonium heptamolybdate tetrahydrate (Mo content = 54.5% by weight) was dissolved. Subsequently, while maintaining the 90 ° C., 69.1 g of ammonium metavanadate (V content 43.5% by weight) were added and the resulting solution was stirred at 90 ° C. for a further 30 minutes. Thereafter, 61.8 g of ammonium paratungstate heptahydrate (W content = 71 wt .-%) was added and the resulting solution II stirred at 90 ° C for 40 minutes. Subsequently, the solution II was cooled to 80 ° C within 10 minutes.
Die 25°C warme Lösung I wurde innerhalb von 5 Minuten in die 80°C warme Lösung II eingerührt. Das resultierende Gemisch hatte eine Temperatur von 75°C. Dann wurden 765 g einer 25 gew.-%igen wässrigen NH3-Lösung, deren Temperatur 25°C betrug, innerhalb von 15 min. zu dem 75°C warmen Gemisch zugesetzt. Die dabei resultierende wässrige Lösung hatte eine Temperatur von 79°C und wurde innerhalb von 2 min. auf 80°C erhitzt und 10 Minuten bei dieser Temperatur nachgerührt. Die Lösung wurde anschließend bei einer Eingangstemperatur von 350°C und einer Austrittstemperatur von 120°C innerhalb von 2 h im Luftstrom sprühgetrocknet (Sprühturm von Fa. NIRO, Sprühkopf-Nr. F0 A1). Während der Sprühtrocknung wurde der jeweils noch nicht gesprühte Anteil der Suspension unter Beibehaltung der 80°C weitergerührt. The 25 ° C warm solution I was stirred within 5 minutes in the 80 ° C warm solution II. The resulting mixture had a temperature of 75 ° C. Then 765 g of a 25 wt .-% aqueous NH 3 solution whose temperature was 25 ° C, within 15 min. added to the 75 ° C warm mixture. The resulting aqueous solution had a temperature of 79 ° C and was within 2 min. heated to 80 ° C and stirred for 10 minutes at this temperature. The solution was then spray dried at an inlet temperature of 350 ° C and an outlet temperature of 120 ° C within 2 h in a stream of air (spray tower from NIRO, spray head No. F0 A1). During the spray drying, the portion of the suspension not sprayed in each case was further stirred while maintaining the 80 ° C.
900 g des resultierenden und auf 25°C abgekühlten Sprühpulvers wurden mit 180 g einer 50 gew.-%igen wässrigen Essigsäurelösung und zusätzlichen 90 g Wasser, die beide eine Temperatur von 25°C aufwiesen, mit einem Kneter der Fa. Werner & Pfleiderer vom Typ ZS1-80 verknetet (Knetdauer: ca. 2 Stunden; Knettemperatur: 30–35°C).900 g of the resulting spray powder cooled to 25 ° C. was mixed with 180 g of a 50% strength by weight aqueous acetic acid solution and an additional 90 g of water, both of which had a temperature of 25 ° C., with a kneader from Werner & Pfleiderer of Type ZS1-80 kneaded (kneading time: about 2 hours, kneading temperature: 30-35 ° C).
Anschließend wurde das Knetgut mit einer Schichtdicke von ca. 2 cm bei einer Temperatur von 110°C während 16 h im Umlufttrockenschrank getrocknet.Subsequently, the kneading material was dried with a layer thickness of about 2 cm at a temperature of 110 ° C for 16 h in a convection oven.
700 g der aus dem Trockenschrank entnommenen Vorläufermasse wurden in einem Drehrohrofen calciniert. Der Drehrohrofen bestand aus einem Ofen der Länge 162 cm und einem durch diesen Ofen durchgeführten Drehrohr der Länge 209 cm. Der Innendurchmesser des Drehrohres betrug 12,5 cm. Die oberen und unteren 23,5 cm des Drehrohrs ragten aus dem Ofen heraus. Während der gesamten Calcination (einschließlich Abkühlung) wurde durch das Drehrohr ein Gasstrom von 240 Nl/l (die Nl beziehen sich auf 25°C und 1 bar) geleitet, der aus einem Gemisch von Luft mit molekularem Stickstoff bestand und dessen Gehalt an molekularem Sauerstoff 2,2 Vol.-% betrug. Der Gasstrom wurde dem Drehrohrofen mit einer Temperatur von 25°C zugeführt. Das Drehrohr selbst war aus Edelstahl gefertigt und der Neigungswinkel des Drehrohres zur Horizontalen betrug 1,7°. Das Drehrohr rotierte mit 1 Umdrehung/min. Haltegitter hielten das Calcinationsgut mittig auf einer Länge von ¼ der Gesamtlänge des Drehrohres.700 g of the precursor material removed from the drying oven were calcined in a rotary kiln. The rotary kiln consisted of a 162 cm long furnace and a 209 cm rotary kiln passed through this kiln. The inner diameter of the rotary tube was 12.5 cm. The upper and lower 23.5 cm of the rotary tube protruded out of the oven. Throughout the calcination (including cooling) was passed through the rotary tube, a gas flow of 240 Nl / l (the Nl refer to 25 ° C and 1 bar), which consisted of a mixture of air with molecular nitrogen and its content of molecular oxygen 2.2% by volume. The gas stream was fed to the rotary kiln at a temperature of 25 ° C. The rotary tube itself was made of stainless steel and the inclination angle of the rotary tube to the horizontal was 1.7 °. The rotary tube rotated at 1 rpm. Holding grids held the calcination centered on a length of ¼ of the total length of the rotary tube.
Im Rahmen der Calcinierung wurde die Vorläufermasse zunächst innerhalb von einer Stunde und 15 Minuten von 25°C im Wesentlichen linear auf eine Materialguttemperatur von 300 ± 2°C, dann innerhalb von 45 Minuten im Wesentlichen linear auf eine Materialguttemperatur von 350 ± 2°C und anschließend innerhalb von 30 Minuten im Wesentlichen linear auf eine Materialguttemperatur von 362 ± 2°C erhitzt. Während der nachfolgenden 2 Stunden und 35 Minuten wurde diese Materialguttemperatur beibehalten. Dann wurde die Vorläufermasse innerhalb von 25 min. zunächst im Wesentlichen linear auf eine Materialguttemperatur von 395 ± 2°C und daran anschließend innerhalb von weiteren 10 min. im Wesentlichen linear auf eine Materialguttemperatur von 400 ± 2°C erwärmt, bei dieser Temperatur während einer weiteren Stunde und 45 Minuten gehalten und dann durch Abschalten des Ofens sowie unter Beibehaltung der Rotation des Drehrohrs innerhalb von ca. 13 h auf 44 ± 2°C abgekühlt und mit dieser Temperatur aus dem Drehrohr entnommen.
Die dem Drehrohrofen entnommene katalytisch aktive Oxidmasse wurde anschließend in einer Mühle ZM 200 der Fa. Retsch zu einem feinteiligen Pulver gemahlen, von dem 50% der Pulverpartikel ein Sieb der Maschenweite 1 bis 10 μm passierten und dessen numerischer Anteil an Partikeln mit einer Längsausdehnung oberhalb von 50 μm weniger als 1% betrug.The catalytically active oxide material taken from the rotary kiln was then ground to a finely divided powder in a
Mit dem gemahlenen katalytisch aktiven Oxidmassenpulver wurden wie in Si der
Anschließend wurden die beschichteten Ringe 2 h bei einer Temperatur von 300°C in einem Umlufttrockenschrank gehalten (entfeuchtet). Subsequently, the coated rings were kept for 2 h at a temperature of 300 ° C in a convection oven (dehumidified).
Die dem Umlufttrockenschrank entnommenen Schalenkatalysatoren wiesen, bezogen auf ihre Gesamtmasse, einen oxidischen Aktivmassenanteil von ca. 20 Gew.-% auf. Die Aktivmassenschalendicke betrug 150 bis 250 μm.The shell catalysts removed from the circulating air drying oven had, based on their total mass, an oxidic active material content of about 20% by weight. The active mass shell thickness was 150 to 250 μm.
Vergleichsbeispiel 2BComparative Example 2B
Die Herstellung des ringförmigen Schalenkatalysators V2B mit der katalytisch aktiven Oxidmasse Mo12V3W1,2Cu1,8On erfolgte wie bei V1B, anstelle von 23,9 g wurden jedoch 71,8 g Kupfer(II)acetatmonohydrat (Cu-Gehalt = 31,7 Gew.-%) eingesetzt.The preparation of the ring-shaped shell catalyst V2B with the catalytically active oxide composition Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 1.8 O n was carried out as in V1B, but instead of 23.9 g, 71.8 g of copper (II) acetate monohydrate (Cu) were used. Content = 31.7% by weight).
Vergleichsbeispiel 3BComparative Example 3B
Die Herstellung des ringförmigen Schalenkatalysators V3B mit der katalytisch aktiven Oxidmasse Mo12V3W1,2Cu2,4On erfolgte wie bei V1B, anstelle von 23,9 g wurden jedoch 96,6 g Kupfer(II)acetatmonohydrat (Cu-Gehalt = 31,7 Gew.-%) eingesetzt.The preparation of the annular coated catalyst V3B with the catalytically active oxide composition Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 2.4 O n was carried out as in V1B, but instead of 23.9 g, 96.6 g of copper (II) acetate monohydrate (Cu) were used. Content = 31.7% by weight).
Ausführungsbeispiel 1BEmbodiment 1B
Die Herstellung des ringförmigen Schalenkatalysators Al B mit der katalytisch aktiven Oxidmasse Mo12V3W1,2Cu1,2On erfolgte wie bei V1B, anstelle von 23,9 g wurden jedoch 47,8 g Kupfer(II)acetatmonohydrat (Cu-Gehalt = 31,7 Gew.-%) eingesetzt.The preparation of the annular shell catalyst Al B with the catalytically active oxide composition Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 1.2 O n was carried out as in V1B, instead of 23.9 g, however, 47.8 g of copper (II) acetate monohydrate (Cu Content = 31.7% by weight).
D) Testung der Schalenkatalysatoren V1B bis V3B sowie A1B als Katalysatoren für die heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation von Acrolein zu AcrylsäureD) Testing of the shell catalysts V1B to V3B and A1B as catalysts for the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid
Ein Reaktionsrohr (V2A Stahl; 30 mm Außendurchmesser; 2 mm Wandstärke; 26 mm Innendurchmesser; 464 cm Länge) wurde von oben nach unten wie folgt beschickt:
Abschnitt 1: 80 cm Länge
Leerrohr;
Abschnitt 2: 60 cm Länge
Vorschüttung aus Steatit-Ringen der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser; Steatit C 220 der Fa. CeramTec);
Abschnitt 3: 100 cm Länge
Katalysatorfestbettschüttung aus einem homogenen Gemisch bestehend aus 20 Gew.-% Steatit-Ringen der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser; Steatit C 220 der Fa. CeramTec) und 80 Gew.-% des jeweiligen Schalenkatalysators;
Abschnitt 4: 200 cm Länge
Katalysatorfestbettschüttung ausschließlich bestehend aus dem in Abschnitt 3 jeweils verwendeten Schalenkatalysator;
Abschnitt 5: 10 cm Länge
Nachschüttung aus denselben Steatit-Ringen wie in Abschnitt 2;
Abschnitt 6: 14 cm Länge
Katalysatorstuhl aus V2A Stahl zur Aufnahme des Katalysatorfestbetts.A reaction tube (V2A steel, 30 mm outside diameter, 2 mm wall thickness, 26 mm inside diameter, 464 cm length) was charged from top to bottom as follows:
Section 1: 80 cm in length
Conduit;
Section 2: 60 cm in length
Fillet of steatite rings of geometry 7 mm × 3 mm × 4 mm (external diameter × length × internal diameter, steatite C 220 from CeramTec);
Section 3: 100 cm in length
Catalyst fixed bed of a homogeneous mixture consisting of 20 wt .-% steatite rings geometry 7 mm × 3 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter, steatite C 220 from CeramTec) and 80 wt .-% of the respective coated catalyst;
Section 4: 200 cm in length
Fixed catalyst bed exclusively consisting of the shell catalyst used in each case in section 3;
Section 5: 10 cm in length
Repatriation from the same steatite rings as in
Section 6: 14 cm in length
Catalyst chair made of V2A steel to hold the catalyst fixed bed.
Durch das jeweilige wie vorstehend beschrieben beschickte Reaktionsrohr wurde von oben nach unten durch das Reaktionsrohr strömend ein Reaktionsgasgemisch geführt, das folgende Gehalte aufwies:
4,25 Vol.-% Acrolein,
0,3 Vol.-% Propen,
0,2 Vol.-% Propan,
0,3 Vol.-% Acrylsäure,
5,15 Vol.-% O2,
0,5 Vol.-% CO und CO2,
7 Vol.-% H2O und
82,3 Vol.-% N2.Through the respective reaction tube charged as described above, a reaction gas mixture was passed from top to bottom through the reaction tube and had the following contents:
4.25% by volume of acrolein,
0.3% by volume of propene,
0.2% by volume of propane,
0.3% by volume of acrylic acid,
5.15 vol.% O 2 ,
0.5 vol.% CO and CO 2 ,
7 vol .-% H 2 O and
82.3% by volume N 2 .
Die Zufuhrtemperatur des Reaktionsgasgemischs (am Eingang in das Reaktionsrohr) betrug 210°C und die Belastung des Katalysatorfestbetts (wie in der
Das Reaktionsrohr war über seine Länge (bis auf die letzten 10 cm des Leerrohres im Abschnitt 1 und die letzten 3 cm des Rohres im Abschnitt 6) jeweils von einem gerührten und von außen elektrisch beheizten Salzbad (Gemisch aus 53 Gew.-% Kaliumnitrat, 40 Gew.-% Natriumnitrit und 7 Gew.-% Natriumnitrat, 50 kg Salzschmelze) umspült (die Strömungsgeschwindigkeit am Rohr war 3 m/s). Die Salzbadtemperatur TB (°C) (mit der das Salzbad zugeführt wurde) wurde in allen Fällen so eingestellt, dass ein auf den einfachen Durchgang des Reaktionsgasgemischs durch das Katalysatorfestbett bezogener Acroleinumsatz von 99,3 mol-% resultierte. Entlang des Reaktionsrohres änderte sich die Salzbadtemperatur infolge Zuheizung nicht (es wurde vom Salzbad mehr Wärme abgestrahlt wie vom Reaktionsrohr an das Salzbad abgegeben). The reaction tube was over its length (except for the last 10 cm of the empty tube in
Die nachfolgende Tabelle 2 zeigt die in Abhängigkeit vom eingesetzten Schalenkatalysator nach 100 Betriebsstunden resultierenden Ergebnisse: Tabelle 2
Die in Tabellen gezeigten Ergebnisse weisen aus, dass die Stöchiometrie Mo12V3W1,2Cu1,2On die höchste Aktivität aufweist. Gleichzeitig liegt diese Stöchiometrie an der Spitze bezüglich der erzielten Zielproduktselektivität.The results shown in Tables indicate that the stoichiometry Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 1.2 O n has the highest activity. At the same time, this stoichiometry is at the top of the target product selectivity achieved.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 714700 A [0002, 0020, 0020, 0022] EP 714700 A [0002, 0020, 0020, 0022]
- DE 19927624 A [0002, 0026, 0027, 0028, 0048, 0070] DE 19927624 A [0002, 0026, 0027, 0028, 0048, 0070]
- DE 10360057 A [0002, 0022, 0022, 0022, 0023, 0027] DE 10360057 A [0002, 0022, 0022, 0022, 0023, 0027]
- WO 95/11081 [0016] WO 95/11081 [0016]
- WO 2006/094766 [0020, 0028] WO 2006/094766 [0020, 0028]
- DE 102007028333 A [0028] DE 102007028333 A [0028]
- EP 714700 B [0039, 0062] EP 714700 B [0039, 0062]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- ISO 13320 [0038] ISO 13320 [0038]
Claims (11)
Priority Applications (14)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010023312A DE102010023312A1 (en) | 2010-06-10 | 2010-06-10 | Shell catalytic converter, useful as a catalyst for the heterogeneous catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid, a hollow cylindrical carrier body, and a shell made of a catalytically active oxide mass |
US13/093,333 US9149799B2 (en) | 2010-04-28 | 2011-04-25 | Eggshell catalyst consisting of a hollow cylindrical support body and a catalytically active oxide material applied to the outer surface of the support body |
KR1020127030971A KR101795095B1 (en) | 2010-04-28 | 2011-04-26 | Shell catalytic converter made of a hollow cylindrical carrier body and a catalytically active oxide mass applied to the outer surface of the carrier body |
CN201180030436XA CN102939155A (en) | 2010-04-28 | 2011-04-26 | Eggshell catalyst consisting of a hollow cylindrical support body and a catalytically active oxide material applied to the outer surface of the support body |
SG2012079562A SG185060A1 (en) | 2010-04-28 | 2011-04-26 | Eggshell catalyst consisting of a hollow cylindrical support body and a catalytically active oxide material applied to the surface of the support body |
MYPI2012004752A MY158437A (en) | 2010-04-28 | 2011-04-26 | Shell catalyst consisting of a hollow cylindrical support body and a catalytically active oxide material applied to the outer surface of the support body |
RU2012150724/04A RU2592607C2 (en) | 2010-04-28 | 2011-04-26 | Shell of hollow cylindrical catalyst carrier substrate and catalytically active oxide mass applied on outer surface thereof |
JP2013506618A JP5864540B2 (en) | 2010-04-28 | 2011-04-26 | Shell catalyst comprising a hollow cylindrical support and a catalytically active oxide material applied to the outer surface of the support |
PCT/EP2011/056528 WO2011134932A1 (en) | 2010-04-28 | 2011-04-26 | Shell catalytic converter made of a hollow cylindrical carrier body and a catalytically active oxide mass applied to the outer surface of the carrier body |
SG10201503112PA SG10201503112PA (en) | 2010-04-28 | 2011-04-26 | Shell catalytic converter made of a hollow cylindrical carrier body and a catalytically active oxide mass applied to the outer surface of the carrier body |
BR112012027655A BR112012027655B1 (en) | 2010-04-28 | 2011-04-26 | shell catalyst, process for preparing acrylic acid, and use of shell catalysts |
EP11717560.4A EP2563510B1 (en) | 2010-04-28 | 2011-04-26 | Shell catalytic converter made of a hollow cylindrical carrier body and a catalytically active oxide mass applied to the outer surface of the carrier body |
TW100114736A TWI527623B (en) | 2010-04-28 | 2011-04-27 | Eggshell catalyst consisting of a hollow cylindrical support body and a catalytically active oxide material applied to the outer surface of the support body |
ZA2012/08877A ZA201208877B (en) | 2010-04-28 | 2012-11-26 | Shell catalytic converter made of a hollow cyclindrical carrier body and a catalytically active oxide mass applied to the outer surface of the carrier body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010023312A DE102010023312A1 (en) | 2010-06-10 | 2010-06-10 | Shell catalytic converter, useful as a catalyst for the heterogeneous catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid, a hollow cylindrical carrier body, and a shell made of a catalytically active oxide mass |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010023312A1 true DE102010023312A1 (en) | 2011-12-15 |
Family
ID=45019848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102010023312A Withdrawn DE102010023312A1 (en) | 2010-04-28 | 2010-06-10 | Shell catalytic converter, useful as a catalyst for the heterogeneous catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid, a hollow cylindrical carrier body, and a shell made of a catalytically active oxide mass |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102010023312A1 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010040921A1 (en) | 2010-09-16 | 2012-03-22 | Basf Se | Process for the preparation of acrylic acid from methanol and acetic acid |
WO2012035019A1 (en) | 2010-09-16 | 2012-03-22 | Basf Se | Method for producing acrylic acid from ethanol and formaldehyde |
DE102012207811A1 (en) | 2012-05-10 | 2012-07-12 | Basf Se | Heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of (meth)acrolein to (meth)acrylic acid using a catalytically active multimetal oxide mass |
WO2012163931A1 (en) | 2011-06-03 | 2012-12-06 | Basf Se | Aqueous solution comprising acrylic acid and the conjugate base thereof |
WO2014070735A1 (en) | 2012-10-31 | 2014-05-08 | Celanese International Corporation | Integrated process for the production of acrylic acids and acrylates |
DE102013008206A1 (en) | 2013-05-14 | 2014-11-20 | Basf Se | Process for the preparation of vinylidene-carboxylic acid (ester) s by reaction of formaldehyde with alkylcarboxylic acid (esters) n |
DE102013008207A1 (en) | 2013-05-14 | 2014-11-20 | Basf Se | Process for the preparation of acrylic acid with high space-time yield |
WO2014209633A2 (en) | 2013-06-27 | 2014-12-31 | Celanese International Corporation | Integrated process for the production of acrylic acids and acrylates |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995011081A1 (en) | 1993-10-21 | 1995-04-27 | Basf Aktiengesellschaft | METHOD FOR THE PRODUCTION OF CATALYTICALLY ACTIVE MULTI-METAL OXIDE COMPOSITIONS CONTAINING THE ELEMENTS V AND Mo IN OXIDE FORM AS THEIR MAIN COMPONENTS |
EP0714700A2 (en) | 1994-11-29 | 1996-06-05 | Basf Aktiengesellschaft | Process of manufacturing of a catalyst consisting of a carrier and a catalytic active mass of oxide deposited on the surface of the carrier |
DE19927624A1 (en) | 1999-06-17 | 2000-12-21 | Basf Ag | Gas phase oxidation of propylene to acrylic acid using ring-shaped multi-metal oxide catalyst of specified geometry to maximize selectivity and space-time yield |
DE10360057A1 (en) | 2003-12-19 | 2004-07-29 | Basf Ag | Heat treating catalyst precursor in rotary kiln through which gas stream is passed, e.g. to produce catalyst for acrylic acid production, comprises recirculating at least part of gas stream |
WO2006094766A1 (en) | 2005-03-08 | 2006-09-14 | Basf Aktiengesellschaft | Method for filling a reactor |
DE102007028333A1 (en) | 2007-06-15 | 2008-12-18 | Basf Se | Method for introducing a subset taken from at least one production batch of annular shell catalysts K into a reaction tube of a tube bundle reactor |
-
2010
- 2010-06-10 DE DE102010023312A patent/DE102010023312A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995011081A1 (en) | 1993-10-21 | 1995-04-27 | Basf Aktiengesellschaft | METHOD FOR THE PRODUCTION OF CATALYTICALLY ACTIVE MULTI-METAL OXIDE COMPOSITIONS CONTAINING THE ELEMENTS V AND Mo IN OXIDE FORM AS THEIR MAIN COMPONENTS |
EP0714700A2 (en) | 1994-11-29 | 1996-06-05 | Basf Aktiengesellschaft | Process of manufacturing of a catalyst consisting of a carrier and a catalytic active mass of oxide deposited on the surface of the carrier |
EP0714700B1 (en) | 1994-11-29 | 1998-08-19 | Basf Aktiengesellschaft | Process of manufacturing of a catalyst consisting of a carrier and a catalytic active mass of oxide deposited on the surface of the carrier |
DE19927624A1 (en) | 1999-06-17 | 2000-12-21 | Basf Ag | Gas phase oxidation of propylene to acrylic acid using ring-shaped multi-metal oxide catalyst of specified geometry to maximize selectivity and space-time yield |
DE10360057A1 (en) | 2003-12-19 | 2004-07-29 | Basf Ag | Heat treating catalyst precursor in rotary kiln through which gas stream is passed, e.g. to produce catalyst for acrylic acid production, comprises recirculating at least part of gas stream |
WO2006094766A1 (en) | 2005-03-08 | 2006-09-14 | Basf Aktiengesellschaft | Method for filling a reactor |
DE102007028333A1 (en) | 2007-06-15 | 2008-12-18 | Basf Se | Method for introducing a subset taken from at least one production batch of annular shell catalysts K into a reaction tube of a tube bundle reactor |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ISO 13320 |
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012034929A2 (en) | 2010-09-16 | 2012-03-22 | Basf Se | Method for producing acrylic acid from methanol and acetic acid |
WO2012035019A1 (en) | 2010-09-16 | 2012-03-22 | Basf Se | Method for producing acrylic acid from ethanol and formaldehyde |
DE102010040923A1 (en) | 2010-09-16 | 2012-03-22 | Basf Se | Process for the preparation of acrylic acid from ethanol and formaldehyde |
US8507721B2 (en) | 2010-09-16 | 2013-08-13 | Basf Se | Process for preparing acrylic acid from ethanol and formaldehyde |
DE102010040921A1 (en) | 2010-09-16 | 2012-03-22 | Basf Se | Process for the preparation of acrylic acid from methanol and acetic acid |
US8877966B2 (en) | 2010-09-16 | 2014-11-04 | Basf Se | Process for preparing acrylic acid from methanol and acetic acid |
US9150483B2 (en) | 2011-06-03 | 2015-10-06 | Basf Se | Aqueous solution comprising acrylic acid and the conjugate base thereof |
WO2012163931A1 (en) | 2011-06-03 | 2012-12-06 | Basf Se | Aqueous solution comprising acrylic acid and the conjugate base thereof |
DE102012207811A1 (en) | 2012-05-10 | 2012-07-12 | Basf Se | Heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of (meth)acrolein to (meth)acrylic acid using a catalytically active multimetal oxide mass |
WO2013167405A1 (en) | 2012-05-10 | 2013-11-14 | Basf Se | Process for the heterogeneously catalysed gas-phase partial oxidation of (meth)acrolein to (meth)acrylic acid |
US9181169B2 (en) | 2012-05-10 | 2015-11-10 | Basf Se | Process for heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of (meth)acrolein to (meth)acrylic acid |
WO2014070735A1 (en) | 2012-10-31 | 2014-05-08 | Celanese International Corporation | Integrated process for the production of acrylic acids and acrylates |
WO2014184098A1 (en) | 2013-05-14 | 2014-11-20 | Basf Se | Method for producing vinylidene carboxylic acid (esters) by reacting formaldehyde with alkyl carboxylic acid (esters) |
WO2014184099A1 (en) | 2013-05-14 | 2014-11-20 | Basf Se | Process for preparing acrylic acid with high space-time yield |
DE102013008207A1 (en) | 2013-05-14 | 2014-11-20 | Basf Se | Process for the preparation of acrylic acid with high space-time yield |
DE102013008206A1 (en) | 2013-05-14 | 2014-11-20 | Basf Se | Process for the preparation of vinylidene-carboxylic acid (ester) s by reaction of formaldehyde with alkylcarboxylic acid (esters) n |
US9434673B2 (en) | 2013-05-14 | 2016-09-06 | Basf Se | Process for preparing vinylidenecarboxylic acid (ester)s by reaction of formaldehyde with alkylcarboxylic acid (ester)s |
WO2014209633A2 (en) | 2013-06-27 | 2014-12-31 | Celanese International Corporation | Integrated process for the production of acrylic acids and acrylates |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2563510B1 (en) | Shell catalytic converter made of a hollow cylindrical carrier body and a catalytically active oxide mass applied to the outer surface of the carrier body | |
EP2134465B1 (en) | Method for producing a catalyst consisting of a carrier body and a catalytically active mass applied to the surface of the carrier body | |
EP0724481B1 (en) | METHOD FOR THE PRODUCTION OF CATALYTICALLY ACTIVE MULTI-METAL OXIDE COMPOSITIONS CONTAINING THE ELEMENTS V AND Mo IN OXIDE FORM AS THEIR MAIN COMPONENTS | |
EP0609750B1 (en) | Multimetal oxide masses | |
EP3046668B1 (en) | Catalyst for producing an unsaturated carboxylic acid by gas phase oxidation of an unsaturated aldehyde | |
DE102010023312A1 (en) | Shell catalytic converter, useful as a catalyst for the heterogeneous catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid, a hollow cylindrical carrier body, and a shell made of a catalytically active oxide mass | |
EP1387823B1 (en) | Method for the production of acrylic acid by heterogeneously catalyzed partial propane oxidation | |
DE102010028328A1 (en) | New shell catalyst comprising hollow cylindrical carrier body and shell made of catalytically active oxide mass applied to outer surface of body, useful for heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid | |
WO2013167405A1 (en) | Process for the heterogeneously catalysed gas-phase partial oxidation of (meth)acrolein to (meth)acrylic acid | |
EP1159247A1 (en) | Method for the catalytic gas phase oxidation of propene into acrylic acid | |
DE10051419A1 (en) | Production of acrolein or acrylic acid involves absorption of propane and propene from a gas mixture followed by desorption and oxidation, with no catalytic dehydrogenation of propane and no added oxygen | |
EP0015565A1 (en) | Process for the production of alpha,beta olefinically unsaturated aldehydes containing 3 or 4 C-atoms | |
EP1333922B1 (en) | Method for producing an annular shell catalyst and use thereof for producing acrolein | |
EP2953720A1 (en) | Method for producing a catalytically active mass that is a mixture of a multi-element oxide containing the elements mo and v and at least one oxide of molybdenum | |
WO2002083615A1 (en) | Method for producing acrylic acid by heterogeneously catalyzed gas phase oxidation of propene with molecular oxygen in a reaction zone | |
WO2002049757A2 (en) | Method for producing a multi-metal oxide active material containing mo, bi, fe and ni and/or co | |
EP1025073A1 (en) | Method of heterogeneous catalyzed vapor-phase oxidation of propane to acrolein and/or acrylic acid | |
WO2009124974A2 (en) | Shell catalyst containing a multi-metal oxide containing a molybdenum | |
WO2004031114A1 (en) | Method for carrying out heterogeneously catalysed gas phase partial oxidation of acrolein to form acrylic acid | |
DE10119933A1 (en) | Production of acrolein or acrylic acid involves absorption of propane and propene from a gas mixture followed by desorption and oxidation, with no catalytic dehydrogenation of propane and no added oxygen | |
EP3120926A1 (en) | Method for preparing mixed oxide catalysts | |
EP1060129B1 (en) | Polymetallic oxide materials | |
EP4237145A1 (en) | Method for producing a core-shell catalyst | |
DE10359027A1 (en) | Manufacture of multi-metal oxide composition, e.g. for hydrocarbon oxidation, involves preparing solutions containing specific metal complex, forming mixed solution stream, breaking formed stream into droplets, and calcining dried droplets | |
WO2024120861A1 (en) | Process for producing a catalytically active multi-element oxide containing the elements mo, w, v, cu and sb |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140101 |