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DE1468824B2 - Process for the production of aromatic acid anhydrants by gas phase oxidation - Google Patents
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DE1468824B2 - Process for the production of aromatic acid anhydrants by gas phase oxidation - Google Patents

Process for the production of aromatic acid anhydrants by gas phase oxidation

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DE1468824B2
DE1468824B2 DE19651468824 DE1468824A DE1468824B2 DE 1468824 B2 DE1468824 B2 DE 1468824B2 DE 19651468824 DE19651468824 DE 19651468824 DE 1468824 A DE1468824 A DE 1468824A DE 1468824 B2 DE1468824 B2 DE 1468824B2
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Description

r-R2 rR 2

R3 R 3

in der R1, R2, R3 und R4 Wasserstoffatome, Methyl-, Äthyl- oder Propylreste sein können mit der Maßgabe, daß entweder R1 und R2 oder R3 und R4 Methyl-, Äthyl- oder Propylreste sind, sowie von Octahydroanthracen, Octahydrophenanthren, Anthracen oder Phenanthren, mit sauerstoffhaltigen Gasen bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart eines Vanadin, Niob und Sauerstoff enthaltenden Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verfahren in Gegenwart eines Katalysators auf der Grundlage von Vanadin und Niob durchführt welcher Niob in einer Menge von 0,05 bis 1, insbesondere 0,1 bis 0,3 g-Atom Niob pro g-Atom Vanadin enthält, und daß die Kontaktzeit des Umsetzgemisches 0,01 bis 2 Sekunden bei Temperaturen zwischen 400 und 6000C und bei Drücken zwischen 0,5 bis 30 at beträgt.in which R 1 , R 2 , R 3 and R 4 can be hydrogen atoms, methyl, ethyl or propyl radicals with the proviso that either R 1 and R 2 or R 3 and R 4 are methyl, ethyl or propyl radicals, and of octahydroanthracene, octahydrophenanthrene, anthracene or phenanthrene, with oxygen-containing gases at elevated temperatures in the presence of a catalyst containing vanadium, niobium and oxygen, characterized in that the process is carried out in the presence of a catalyst based on vanadium and niobium which niobium in one Contains an amount of 0.05 to 1, in particular 0.1 to 0.3 g atom of niobium per g atom of vanadium, and that the contact time of the reaction mixture is 0.01 to 2 seconds at temperatures between 400 and 600 ° C. and at pressures is between 0.5 and 30 at.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen 75 bis 99 Gewichtsprozent Trägermaterial enthaltenden Katalysator anwendet.2. The method according to claim 1, characterized in that there is a 75 to 99 percent by weight Applying catalyst containing carrier material.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Katalysator anwendet, der durch Auflösen von Vanadinpentoxid und Nioboxalat in wäßriger Oxalsäurelösung, Eindampfen und anschließendes Calcinieren des Rückstandes hergestellt worden ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a catalyst is used, by dissolving vanadium pentoxide and niobium oxalate in aqueous oxalic acid solution, Evaporation and subsequent calcination of the residue has been prepared.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Pyromellitsäuredianhydrid ausgehend von Durol herstellt.4. The method according to claim 3, characterized in that one pyromellitic dianhydride based on Durol.

Es ist bekannt, daß alkylaromatische Kohlenwasserstoffe durch Umsetzung mit sauerstoffhaltigen Gasen, z. B. Luft, bei erhöhter Temperatur in Gegenwart eines Oxydationskatalysators, z. B. eines Vanadinoxid-Trägerkatalysators, gezielt oxydiert werden können. Wenn der alkylaromatische Kohlenwasserstoff zwei benachbarte Alkylsubstituenten am Ring enthält, die vorzugsweise niedere Alkylreste sind, führt die Oxydationsreaktion bis zum Anhydrid. Enthält der alkylaromatische Kohlenwasserstoff zwei Gruppen von zwei benachbarten Alkylsubstituenten, so führt die Oxydation zum Dianhydrid.It is known that alkyl aromatic hydrocarbons by reaction with oxygen-containing Gases, e.g. B. air, at elevated temperature in the presence of an oxidation catalyst, e.g. B. one Vanadium oxide supported catalyst, can be oxidized in a targeted manner. When the alkyl aromatic hydrocarbon contains two adjacent alkyl substituents on the ring, which are preferably lower alkyl radicals the oxidation reaction leads to the anhydride. The alkyl aromatic hydrocarbon contains two Groups of two adjacent alkyl substituents, the oxidation leads to the dianhydride.

Es ist bereits bekannt, Durol auf diese Weise zu Pyromellitsäuredianhydrid katalytisch zu oxydieren. Dieses Verfahren erwies sich jedoch weder als techin der R1, R2, R3 und R4 Wasserstoff atome, Methyl-, Äthyl- oder Propylreste sein können mit der Maßgabe, daß entweder R1 und R2 oder R3 und R4 Methyl-, Äthyl- oder Propylreste sind, sowie von Octahydroanthracen, Octahydrophenanthren, Anthracen und Phenanthren, mit sauerstoffhaltigen Gasen bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart eines Vanadin, Niob und Sauerstoff enthaltenden Katalysators, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Verfahren in Gegenwart eines Katalysators auf der Grundlage von Vanadin und Niob durchführt, welcher Niob in einer Mege von 0,05 bis 1, insbesondere 0,1 bis 0,3 g-Atome Niob pro g-Atom Vanadin enthält, und daß die Kontaktzeit des Umsetzungsgemisches 0,01 bis 2 Sekunden bei Temperaturen zwischen 400 und 6000C und bei Drücken zwischen 0,5 bis 30 Atmophären beträgt.It is already known to catalytically oxidize Durol in this way to pyromellitic dianhydride. However, this process proved to be neither techin where R 1 , R 2 , R 3 and R 4 hydrogen atoms, methyl, ethyl or propyl radicals, with the proviso that either R 1 and R 2 or R 3 and R 4 are methyl -, Ethyl or propyl radicals, as well as octahydroanthracene, octahydrophenanthrene, anthracene and phenanthrene, with oxygen-containing gases at elevated temperatures in the presence of a vanadium, niobium and oxygen-containing catalyst, which is characterized in that the process in the presence of a catalyst on the Based on vanadium and niobium, which niobium contains 0.05 to 1, in particular 0.1 to 0.3 g-atoms of niobium per g-atom of vanadium, and that the contact time of the reaction mixture is 0.01 to 2 seconds at temperatures between 400 and 600 0 C and at pressures between 0.5 and 30 atmospheres.

Der Katalysator kann in beliebiger Konditionierung, z. B. in Form von Granulat, Fadenkorn oder »Pellets«, vorzugsweise auf einem festen Träger wie Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Magnesiumoxid oder anderen bekannten oder üblichen Trägern vorliegen. Bei Verwendung eines Trägermaterials ist dieses vorzugsweise in Mengen von 75 bis 99 Gewichtsprozent, insbesondere 85 bis 95 Gewichtsprozent des Gesamtkatalysators vorhanden.The catalyst can be in any conditioning, e.g. B. in the form of granules, grain or "Pellets", preferably on a solid support such as aluminum oxide, silicon carbide, magnesium oxide or other known or customary carriers are present. When using a carrier material, this is preferably in amounts of 75 to 99 percent by weight, in particular 85 to 95 percent by weight of the Total catalyst available.

Der Katalysator wird vorzugsweise in Form eines Festbetts angewendet und hat für diesen Zweck eine Teilchengröße im Bereich von 1 bis 13, vorzugsweise 3,2 bis 6,4 mm. Der Katalysator kann auch in feinteiliger Form für den Einsatz in der Wirbelschicht hergestellt werden. Die Teilchengrößenverteilung liegt in diesem Fall beispielsweise im Bereich von 10 bis 100 μ.The catalyst is preferably used in the form of a fixed bed and has one for this purpose Particle size in the range from 1 to 13, preferably 3.2 to 6.4 mm. The catalyst can also be finely divided Form to be manufactured for use in the fluidized bed. The particle size distribution in this case is, for example, in the range from 10 to 100 μ.

Die für die Zwecke der Erfindung verwendeten bevorzugten Katalysatoren werden durch Trocknen einer Lösung, die die Vanadin- und Niob-Komponenten enthält, oder durch Trocknen der Lösung in Gegenwart des Trägers hergestellt. Beispielsweise können die erforderlichen Mengen des Vanadins in Form von Vanadinpentoxid und des Niobs in Form von Nioboxalat in einer Oxalsäurelösung gelöst werden. Festes Granulat des Trägers, z. B. reines «-Aluminiumoxid oder Siliciumcarbid, wird dann der Oxalsäurelösung zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wird erhitzt und bis zur Trockne gewälzt, wobei die Vanadin-Niob-Verbindungen die Trägerteilchen überziehen. Der Katalysator kann dann an der Luft bei einer Temperatur von beispielsweise zwischen 300 und 5500C calciniert werden. Es ist auch möglich,The preferred catalysts used for the purposes of the invention are prepared by drying a solution containing the vanadium and niobium components or by drying the solution in the presence of the support. For example, the required amounts of vanadium in the form of vanadium pentoxide and niobium in the form of niobium oxalate can be dissolved in an oxalic acid solution. Solid granules of the carrier, e.g. B. pure "aluminum oxide or silicon carbide is then added to the oxalic acid solution. The resulting mixture is heated and rolled to dryness, the vanadium-niobium compounds coating the carrier particles. The catalyst can then be calcined in air at a temperature of between 300 and 550 ° C., for example. It is also possible,

3 43 4

die Oxalsäurelösung in Abwesentheit des Trägers zur insbesondere bei einem wesentlich unter 500° C in Trockne einzudampfen und die erhaltenen Feststoffe diesem Bereich liegenden Wert gehalten wird. Die zu mahlen, zu granulieren und als solche zu verwen- Reaktion wird bei Drücken zwischen 0,5 bis 30 at, den oder vor dem Granulieren mit dem Trägerma- vorzugsweise zwischen 1 und 5 at, durchgeführt, terial zu mischen. Vorzugsweise wird in jedem Fall 5 Die Kontaktzeit des Gasstroms mit dem Katalysator ein Trägermaterial mit kleiner innerer Oberfläche liegt je nach Temperatur und Druck zwischen 0,01 verwendet. und 2 Sekunden.the oxalic acid solution in the absence of the carrier for, in particular, at a temperature significantly below 500 ° C in Evaporate to dryness and the solids obtained is kept within this range. the to grind, to granulate and to use as such- reaction is carried out at pressures between 0.5 to 30 at, before or before the granulation with the carrier - preferably between 1 and 5 at, carried out, to mix material. Preferably, in each case 5 The contact time of the gas stream with the catalyst a carrier material with a small inner surface is between 0.01, depending on the temperature and pressure used. and 2 seconds.

Aktivatoren, z. B. Alkalimetalle und Erdalkali- Als sauerstoffhaltiges Gas wird vorzugsweise LuftActivators, e.g. B. Alkali metals and alkaline earths The preferred oxygen-containing gas is air

oxide, -sulfate oder -phosphate, Bor, Silber, Mangan verwendet, jedoch können auch Gemische von oder Phosphor, Antimon oder Arsen können in Form io Sauerstoff und beliebigen anderen Verdünnungsmitlöslicher Verbindungen dem Vanadin-Niob-Oxalat- teln, wie Wasserdampf, Stickstoff oder Kohlendioxid, Gemisch zugesetzt werden. Die Menge des Aktivators eingesetzt werden. Der eingesetzte Kohlenwasserstoff, liegt zwischen 0,1 und 5°/o der Menge von Niob plus z. B. das Durol, muß in einer Menge von etwa 0,01 Vanadin im Katalysator. Das Mengenverhältnis von bis 1,5 Molprozent im Gasstrom vorhanden sein.
Niob zu Vanadin wird so gewählt, daß das g-Atom- 15 Die Reaktion kann in beliebigen üblichen Vorverhältnis von Nb/V im Katalysator zwischen 0,05 richtungen durchgeführt werden, in denen Gase über und 1, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,3 vaiiert. einen Katalysator geführt werden und die der Tempe-
oxides, sulfates or phosphates, boron, silver, manganese can also be used, but mixtures of or phosphorus, antimony or arsenic can also be used in the form of oxygen and any other diluent compounds soluble in the vanadium-niobium oxalate, such as water vapor, nitrogen or Carbon dioxide, mixture can be added. The amount of activator to be used. The hydrocarbon used is between 0.1 and 5% of the amount of niobium plus z. B. Durol, must be in an amount of about 0.01 vanadium in the catalyst. The quantitative ratio of up to 1.5 mole percent be present in the gas stream.
Niobium to vanadium is chosen so that the g-atom 15 The reaction can be carried out in any conventional pre-ratio of Nb / V in the catalyst between 0.05 directions, in which gases are above and 1, preferably between 0.1 and 0, 3 vaiiert. a catalyst are performed and the temperature

Die genaue Natur und die Struktur des auf diese raturregelung zugänglich sind. Sie kann beispielsweise Weise gebildeten Katalysators sind nicht bekannt, in einem Reaktionsrohr, einer Kammer oder einem jedoch wird angenommen, daß ein anorganisches Poly- 20 Röhrenreaktor, in dem der Katalysator angeordnet meres vorliegt, das das Vanadin und Niob enthält. ist, durchgeführt werden, wobei ein Wärmeübertra-Ohne daß eine Festlegung auf eine bestimmte Form gungsmedium zur Temperaturregelung umläuft,
oder Struktur beabsichtigt ist, wird der auf diese Das Reaktionsprodukt kann in beliebiger bekann-
The exact nature and structure of the temperature control are accessible on this. For example, they are not known in a reaction tube, a chamber or a way formed catalyst, however, it is assumed that an inorganic poly-tube reactor, in which the catalyst is arranged meres, which contains the vanadium and niobium. is to be carried out, with a heat transfer without a commitment to a certain shaping medium circulating for temperature control,
or structure is intended, the reaction product can be used in any known

Weise gebildete Katalysator in dieser Beschreibung ter Weise, z. B. durch Kondensation, mit Lösungsais Niobvanadat bezeichnet. 25 mitteln oder durch Waschen isoliert und in üblicher Way formed catalyst in this description ter way, e.g. B. by condensation, referred to as niobium vanadate. 25 means or isolated by washing and in the usual way

Beliebige Alkylbenzole der allgemeinen Formel Weise gereinigt werden. Beispielsweise kann Pyro-Any alkylbenzenes of the general formula can be purified. For example, pyro-

mellitsäuredianhydrid durch Kondensation in einem Kühler, der bei einer Temperatur zwischen 20 und 35O0C gehalten wird, abgeschieden werden. Das 30 Pyromellitsäuredianhydrid kann dann in einem or-dianhydride be deposited by condensation in a condenser, which is kept at a temperature between 20 and 35O 0 C,. The 30 pyromellitic dianhydride can then in an or-

sl—R2 ganischen Lösungsmittel wie p-Dioxan, Diacetonal- s l — R 2 ganic solvents such as p-dioxane, diacetonal

kohol, Cellusolveacetat, Diphenyläther, 1,2-Dimethoxyäthan oder Ketonen gelöst und mit Aktivkohle entfärbt werden. Das durch Kühlen auskristallisierte 35 Pyromellitsäuredianhydrid wird z.B. durch Zentrifugieren oder Filtration abgetrennt; das Lösungsmittel kann dabei zurückgewonnen und im Kreislauf ge-alcohol, cellulose solve acetate, diphenyl ether, 1,2-dimethoxyethane or ketones can be dissolved and decolorized with activated charcoal. That crystallized out on cooling 35 Pyromellitic dianhydride is separated off, for example, by centrifugation or filtration; the solvent can be recovered and recycled

worin R1, R2, R3 und R4 Wasserstoff, Methyl-, Äthyl- führt oder aber zum Herauslösen des kondensierten oder Propylreste sein können mit der Maßgabe, daß Pyromellitsäuredianhydrids aus dem Kühler verwenentweder R1 und R2 oder R3 und R* Methyl-, Äthyl- 40 det werden. Für kontinuierlichen Betrieb ist es oder Propylreste sind, können als Ausgangsmateria- zweckmäßig, wenn zwei oder mehr abwechselnd belien eingesetzt werden. Die bevorzugte Gruppe der triebene Kühler vorhanden sind,
alkylaromatischen Kohlenwasserstoffe bilden die Das rohe Pyromellitsäuredianhydrid kann auch
where R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are hydrogen, methyl, ethyl or else can be used to dissolve the condensed or propyl radicals, with the proviso that pyromellitic dianhydride from the cooler uses either R 1 and R 2 or R 3 and R * Methyl-, ethyl- 40 det. For continuous operation it or propyl residues can be useful as starting materials if two or more are used alternately. The preferred group of drifted coolers are present
alkyl aromatic hydrocarbons form the crude pyromellitic dianhydride can also

Tetraalkylbenzole, die niedere Alkylreste enthalten. durch Waschen mit Wasser bei einer Temperatur Die katalytische Oxydation dieser Tetraalkylbenzole 45 zwischen etwa 32 und 150° C gewonnen werden. Die führt zur Bildung der entsprechenden Säureanhy- wasserunlöslichen Produkte werden durch Filtration dride. Die alkylaromatischen Kohlenwasserstoffe ha- oder Zentrifugieren abgetrennt, und die wäßrige Loben vorzugsweise Paare von Alkylsubstituenten an sung wird mit Aktivkohle entfärbt. Die beim Abkühbenachbarten Kohlenstoffatomen des Rings. Vorzugs- len der geklärten Lösung erhaltene Pyromellitsäure weise sind diese niedere Alkylreste, z. B. Methyl- 50 wird dehydratisiert. Das rohe Pyromellitsäuredianreste. hydrid kann durch Umkristallisation, wie vorstehendTetraalkylbenzenes which contain lower alkyl radicals. by washing with water at one temperature The catalytic oxidation of these tetraalkylbenzenes 45 between about 32 and 150 ° C can be obtained. the Filtration leads to the formation of the corresponding acid anhy- water-insoluble products dride. The alkyl aromatic hydrocarbons ha- or centrifuged separated, and the aqueous praise preferably pairs of alkyl substituents on solution is decolorized with activated charcoal. The neighboring ones when they cool down Carbon atoms of the ring. Preferably pyromellitic acid obtained from the clarified solution wise, these are lower alkyl groups, e.g. B. Methyl 50 becomes dehydrated. The crude pyromellitic dian residue. hydride can be obtained by recrystallization as above

Als Beispiele von alkylaromatischen Kohlenwas- beschrieben, weitergereinigt werden,
serstoffen, die gemäß der Erfindung oxydiert werden Nach einer anderen, bevorzugten Methode der
Described as examples of alkylaromatic hydrocarbons, further purified,
Substances that are oxidized according to the invention According to another, preferred method of

können, seien genannt: o-Xylol, Durol, Octahydro- Gewinnung der Reaktionsprodukte, z. B. des Pyroanthracen, Tetraäthyl- oder Tetrapropylbenzol, 55 mellitsäuredianhydrids, aus den Reaktionsgasen wer-Äthyltrimethylbenzol, Diäthyldimethylbenzol, Pro- den diese auf eine Temperatur unterhalb des Erstarpyltrimethylbenzol. Octahydrophenanthren, Anthra- rungspunktes des Pyromellitsäuredianhydrids gekühlt cen und Phenanthren können ebenfalls gemäß der und die so gebildeten festen Teilchen des Dianhy-Erfindung oxydiert werden. drids auf einem Filtertuch aufgefangen.can be mentioned: o-xylene, durol, octahydro- recovery of the reaction products, eg. B. of pyroanthracene, Tetraethyl or tetrapropylbenzene, 55 mellitic dianhydrides, from the reaction gases wer-ethyltrimethylbenzene, Diethyldimethylbenzene, prod these to a temperature below that of solidification trimethylbenzene. Octahydrophenanthrene, anthration point of the pyromellitic dianhydride cooled cene and phenanthrene can also be prepared according to and the solid particles thus formed of the Dianhy invention are oxidized. drids caught on a filter cloth.

Besonders bevorzugt wird von Durol als Alkyl- 60Durol is particularly preferred as alkyl-60

aromat ausgegangen, um Pyromellitsäuredianhydrid Beispiel 1aromat started to pyromellitic dianhydride example 1

herzustellen. Octahydroanthracen kann ebenfalls für
diesen Zweck verwendet werden. Ein Katalysator, der Niobvanadat mit einem
to manufacture. Octahydroanthracene can also be used for
be used for this purpose. A catalyst that contains niobium vanadate with a

Ein Gemisch des eingesetzten alkylaromatischen Nb/V-Atomverhältnis von 0 ,18 und Aluminium-Kohlenwasserstoffs, z.B. des Durols, und des sauer- 65 oxid als Träger enthielt, wurde wie folgt hergestellt: stoffhaltigen Gases wird über den Katalysator gelei- 60 g V2O5 wurden in 149 g Oxalsäure in Wasser bei tet, während die Temperatur zwischen 400 und etwa 50° C sorgfältig gelöst. Eine Lösung von 63,4 g 600° C, vorzugsweise zwischen 400 und 500° C und Nioboxalat in Wasser wurde langsam zur Vanadin-A mixture of alkylaromatic Nb / V atomic ratio employed of 0, 18, and aluminum-hydrocarbon, for example, of durene, and oxygen-65 oxide contained as a carrier was prepared as follows:-containing gas is passed over the catalyst gelei- 60 g V 2 O 5 were dissolved in 149 g of oxalic acid in water at tet, while the temperature between 400 and about 50 ° C carefully. A solution of 63.4 g of 600 ° C, preferably between 400 and 500 ° C and niobium oxalate in water was slowly converted to vanadium

oxalatlösung gegeben. Dann wurden 150 g eines mit Säure ausgelaugten und getrockneten Aluminiumoxids (Alundum) zugesetzt. Das Gemisch wurde zur Trockne eingedampft, wobei es gewälzt wurde. Der Trägerkatalysator wurde 1 Stunde bei 5000C calciniert. Dieser Katalysator wurde zur Oxydation von Durol zu Pyromellitsäuredianhydrid verwendet. 50 ml des Katalysators wurden in ein Reaktorrohr von 19 mm Innendurchmesser gefüllt, das eine axiale Thermoelementtasche hatte. Über dem Katalysator wurden als Vorheizzone 70 ml unbeschichtetes Alundum angeordnet.oxalate solution given. Then 150 g of an acid leached and dried aluminum oxide (alundum) was added. The mixture was evaporated to dryness with rolling. The supported catalyst was calcined at 500 ° C. for 1 hour. This catalyst was used to oxidize durene to pyromellitic dianhydride. 50 ml of the catalyst were placed in a reactor tube with an internal diameter of 19 mm and which had an axial thermocouple pocket. 70 ml of uncoated alundum were arranged over the catalyst as a preheating zone.

Über den Katalysator wurden stündlich 6,0 ml Durol und 5421 Luft geleitet. Die folgenden Ausbeuten wurden erhalten:6.0 ml of Durol and 5421 air were passed over the catalyst every hour. The following yields were received:

Temperatur
0C
temperature
0 C
Pyromellitsäuredianhydrid
(PMDA)
Gewichtsprozent (Molprozent)
Pyromellitic dianhydride
(PMDA)
Weight percent (mole percent)
450
500
450
500
89 (54,9)
101 (62)
89 (54.9)
101 (62)

0,5 bis 30 at, vorzugsweise 1 bis 5 at. Die Molkonzentration des o-Xylols in Luft oder in einem Gemisch von Sauerstoff und Inertgas, wie Stickstoff, Wasserdampf oder CO2, beträgt 0,1 bis 1,5 Molprozent. Das Phthalsäureanhydrid wird durch direkte Kondensation aus Luft auf gekühlten Oberflächen oder durch Waschen in Wasser mit anschließendem Eindampfen und Dehydratisierung gewonnen.0.5 to 30 at, preferably 1 to 5 at. The molar concentration of o-xylene in air or in a mixture of oxygen and inert gas, such as nitrogen, steam or CO 2 , is 0.1 to 1.5 mol percent. The phthalic anhydride is obtained by direct condensation from air on cooled surfaces or by washing in water with subsequent evaporation and dehydration.

Beispiel 6Example 6

Der im Beispiel 2 beschriebene Katalysator wurde für die Oxydation von o-Xylol zu Phthalsäureanhydrid eingesetzt. Die Reaktion wurde in einem Stahlreaktor von 19 mm Innendurchmesser durchgeführt, der von einem Messingblock umschlossen war und eine axiale Thermoelementtasche enthielt. Das Produkt wurde durch direkte Kondensation aus dem Restgas sowie auch durch Waschen mit Wasser gewonnen. Die Analyse des Produkts wurde durch Gaschromatographie und durch pH-Titration durchgeführt. Folgende Ausbeuten wurden erhalten:The catalyst described in Example 2 was used for the oxidation of o-xylene to phthalic anhydride used. The reaction was carried out in a steel reactor with an internal diameter of 19 mm, which was enclosed by a brass block and contained an axial thermocouple pocket. The product was obtained by direct condensation from the residual gas as well as by washing with water. The analysis of the product was carried out by gas chromatography and by pH titration. The following yields were obtained:

Beispiel2Example2

Ein Katalysator mit dem gleichen Nb/V-Verhältnis wie der gemäß Beispiel 1 wurde in der gleichen Weise hergestellt mit der Ausnahme, daß SiC als Träger verwendet wurde. Bei der Erprobung des Katalysators in der gleichen Weise wurden die gleichen Ausbeuten erzielt.A catalyst having the same Nb / V ratio as that of Example 1 was used in the same Wise made except that SiC was used as the carrier. When testing the Catalyst in the same way, the same yields were obtained.

Eingesetzte GasmengeAmount of gas used

V/Kat.-Vol./Std. 3 000
12 000
V / cat.-vol. / Hour 3,000
12,000

Ausbeute an PhthalsäureanhydridYield of phthalic anhydride

Gewichtsprozent (Molprozent)
4000C I 4500C I 5000C
Weight percent (mole percent)
400 0 CI 450 0 CI 500 0 C

66 (47)
14 (10)
66 (47)
14 (10)

98 (70)
74 (52,8)
98 (70)
74 (52.8)

91 (65) 94 (67)91 (65) 94 (67)

Beispiel 7Example 7 Beispiel 3Example 3

Ein Katalysator mit dem gleichen Nb/V-Verhältnis wie der gemäß Beispiel 1 wurde in der gleichen Weise hergestellt mit der Ausnahme, daß kein Träger verwandt wurde. Die Katalysatorfeststoffe wurden gemahlen und granuliert und in der gleichen Weise erprobt. Die gleichen Ausbeuten an PMDA wurden erhalten.A catalyst having the same Nb / V ratio as that of Example 1 was used in the same Wise made except that no carrier was used. The catalyst solids were ground and granulated and tested in the same way. The same yields of PMDA were made obtain.

Beispiel 4Example 4

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde mit Katalysatoren wiederholt, deren Nb/V-Verhältnisse zwischen 0,1 und 1,0 variierten. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt: The experiment described in Example 1 was repeated with catalysts whose Nb / V ratios varied between 0.1 and 1.0. The results obtained are summarized in the following table:

Auf die im Beispiel 6 beschriebene Weise wurden Trägerkatalysatoren mit Nb/V-Atomverhältnissen bis zu 1 hergestellt und erprobt. Die höchsten Ausbeuten sind nachstehend angegeben:In the manner described in Example 6 were supported catalysts with Nb / V atomic ratios up to to 1 manufactured and tested. The highest yields are given below:

Nb/V- AtomverhältnisNb / V atomic ratio

4040

45 0,145 0.1

0,25
0,50
1,0
0.25
0.50
1.0

Phthalsäureanhydrid
Gewichtsprozent (Molprozent)
Phthalic anhydride
Weight percent (mole percent)

94 (67)
98 (70)
75 (53,5)
66 (47)
94 (67)
98 (70)
75 (53.5)
66 (47)

Beispiel 8Example 8

Nb/V-VerhältnisNb / V ratio Temperatur
0C
temperature
0 C
PMDA
Gewichtsprozent
(Molprozent)
PMDA
Weight percent
(Mole percent)
0,1
0,18
0,36
1,0
0.1
0.18
0.36
1.0
500
500
500
525
500
500
500
525
101 (62)
101 (62)
89 (54,9)
50 (30,9)
101 (62)
101 (62)
89 (54.9)
50 (30.9)

Beispiel 5Example 5

50 ml eines gemäß Beispiel 2 hergestellten Niobvanadatkatalysators mit einem Nb/V-Atomverhältnis von 0,25 wurden mit 70 ml Siliciumcarbidgranulat gemischt. Das Gemisch wurde in ein Reaktorrohr von 23 mm Innendurchmesser gefüllt, das mit einem Mantel versehen war. Die Reaktionstemperatur wurde durch ein Thermoelement kontrolliert und mit einem Wärmeübertragungsmedium aufrechterhalten. Bei einer Raumströmungsgeschwindigkeit der Luft von 9500 V/Kat.-Vol./Std., einer Durolkonzentration von 0,28 Molprozent und einer durchschnittlichen Temperatur des Katalysatorbetts von 418° C wurde eine Ausbeute von 56 Molprozent erzielt.50 ml of a niobium vanadate catalyst prepared according to Example 2 with an Nb / V atomic ratio of 0.25 were mixed with 70 ml of silicon carbide granules. The mixture was placed in a reactor tube filled with an inner diameter of 23 mm, which was provided with a jacket. The reaction temperature was controlled by a thermocouple and maintained with a heat transfer medium. At a room air velocity of 9500 V / cat.-vol. / Hour, a durol concentration of 0.28 mole percent and an average catalyst bed temperature of 418 ° C a yield of 56 mole percent was achieved.

Beispiel 9Example 9

o-Xyol wird über den gemäß Beispiel 1 hergestellten Katalysatoren zu Phthalsäureanhydrid 65
oxydiert. Die Reaktionstemperaturen betragen 400 600 ml eines SiC als Träger enthaltenden Kataly-
O-xyol is converted into phthalic anhydride 65 via the catalysts prepared according to Example 1
oxidized. The reaction temperatures are 400 600 ml of a catalyst containing SiC as a carrier

bis 600° C, vorzugsweise 425 bis 525° C. Die Kon- saiors mit einem Nb/V-Verhältnis von 0,25 wurden taktzeiten betragen 0,01 bis 20 Sekunden, die Drücke in einen Reaktor von 25,4 mm Innendurchmesserup to 600 ° C, preferably 425 to 525 ° C. The cones with an Nb / V ratio of 0.25 were cycle times are 0.01 to 20 seconds, the pressures in a reactor with an internal diameter of 25.4 mm

7 87 8

und 1,5 m Länge gefüllt. Der Reaktor war mit einem lat als Träger enthält, wird wie folgt hergestellt: 30 g Mantel versehen. Die Reaktionstemperatur wurde V2O5 werden in 74,6 g Oxalsäure in Wasser bei etwa aufrechterhalten, indem ein eutektisches Salzgemisch 50° C sorgfältig gelöst. Zur Vanadinoxalatlösung durch den Mantel geführt wurde. Durol in einer wird langsam eine Lösung von 27,8 g Nioboxalat in Konzentration von 0,24 bis 0,35 Molprozent in Luft 5 Wasser gegeben. Nach Zusatz von 300 g Siliciumcarwurde zu PMDA oxydiert. Das Produkt wurde durch bidgranulat wird das Gemisch zur Trockne einge-Kühlen aus dem Restgas des Reaktors und anschlie- dampft, während es gewälzt wird. Der Trägerkatalyßendes Auffangen der festen PMDA-Teilchen auf sator wird 1 Stunde bei 500° C calciniert.
einem Filtertuch gewonnen. Bei einer durchschnitt- 50 ml des Katalysators werden in ein Reaktorrohr liehen Temperatur des Katalysatorbetts von 393° C io von 19 mm Innendurchmesser gefüllt, das mit einem und einer Raumströmungsgeschwindigkeit der Luft axialen Thermoelement versehen ist. Über dem Kavon 4000 V/Kat.-Vol./Std. wurden 34 Molprozent talysator werden 70 ml unbeschichtetes Siliciumcar-PMDA erhalten. Bei einer durchschnittlichen Tem- bidgranulat als Vorheizzone angeordnet. Über den peratur des Katalysatorbetts von 41° C (Meßstelle Katalysator wird Octahydroanthracen bei einer Kon-433° C) und einer Raumströmungsgeschwindigkeit 15 zentration von 0,1 Molprozent in Luft bei 4500C der Luft von 6000 V/Kat.-Vol./Std. wurde eine Aus- geleitet. Die Kontaktzeit beträgt 0,5 Sekunden. Durch beute von 72 Gewichtsprozent (44,4 Molprozent) er- direkte Kondensation von Feststoffen wird Pyromelhalten. Bei einer durchschnittlichen Katalysatorbett- litsäuredianhydrid in einer Ausbeute von 60 GeTemperatur von 4160C (Meßstelle 451° C) und wichtsprozent (51,7 Molprozent) erhalten,
einer Raumströmungsgeschwindigkeit der Luft von 20
and 1.5 m length filled. The reactor was made with a lat as a support and is manufactured as follows: 30 g of jacket provided. The reaction temperature was maintained at approximately V 2 O 5 in 74.6 g of oxalic acid in water by carefully dissolving a eutectic salt mixture 50 ° C. Was passed through the jacket to the vanadium oxalate solution. Durol in a solution of 27.8 g of niobium oxalate in a concentration of 0.24 to 0.35 mol percent in air 5 is slowly added to water. After adding 300 g of silicon car, it was oxidized to PMDA. The product was through double granules, the mixture is cooled to dryness from the residual gas of the reactor and then evaporated while it is rolled. The carrier catalyst, which collects the solid PMDA particles on a sator, is calcined at 500 ° C. for 1 hour.
won a filter cloth. With an average 50 ml of the catalyst, a reactor tube with a temperature of 393 ° C. and an internal diameter of 19 mm is placed in the catalyst bed, which is provided with an axial thermocouple and a room flow velocity of the air. Above the Kavon 4000 V / cat.-vol. / Hour If 34 mol percent of the catalyst were used, 70 ml of uncoated silicon car PMDA were obtained. Arranged as a preheating zone for an average temperature granulate. Above the temperature of the catalyst bed of 41 ° C (measuring point catalyst is octahydroanthracene at a Kon-433 ° C) and a room flow rate 15 concentration of 0.1 mol percent in air at 450 0 C the air of 6000 V / Kat.-Vol. / Hours. an exit was made. The contact time is 0.5 seconds. By direct condensation of solids of 72 percent by weight (44.4 mole percent), pyromel is obtained. At an average catalyst bed litsäuredianhydrid in a yield of 60 GeTemperatur of 416 0 C (the measuring point 451 ° C) and weight percent (51.7 mole percent) was obtained,
a room air velocity of 20

20 000 V/Kat.-Vol./Std. betrug die Ausbeute 69 Ge- B e i s ρ i e 1 11
wichtsprozent (42,5 Molprozent).
20,000 V / cat.-vol. / Hour the yield was 69 Ge B eis ρ ie 1 11
weight percent (42.5 mole percent).

Beispiel 10 Unter den im Beispiel 10 genannten BedingungenExample 10 Under the conditions mentioned in Example 10

25 wird Octahydrophenanthren zum Anhydrid von25 becomes octahydrophenanthrene to the anhydride of

Ein Katalysator, der Niobvanadat bei einem 1,2,3,4-Benzol-tretacarbonsäure oxydiert. Die Aus-A catalyst that oxidizes niobium vanadate with a 1,2,3,4-benzene-tetacarboxylic acid. From-

Nb/V-Verhältnis von 0,25 und Siliciumcarbidgranu- beute beträgt 54 Gewichtsprozent (46 Molprozent).Nb / V ratio of 0.25 and silicon carbide granulate is 54 percent by weight (46 mol percent).

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von aromatischen Säureanhydriden durch katalytische Gasphasenoxydation von Alkylbenzolen der allgemeinen Formel1. Process for the preparation of aromatic acid anhydrides by catalytic gas phase oxidation of alkylbenzenes of the general formula R1 R 1 nisch noch als wirtschaftlich interessant, und Pyromellitsäuredianhydrid wird zur Zeit noch nach dem technisch aufwendigen und gefährlichen Salpetersäure-Oxydationsverfahren hergestellt.still economically interesting, and pyromellitic dianhydride is currently still using the technically complex and dangerous nitric acid oxidation process manufactured. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von aromatischen Säureanhydriden durch katalytische Gasphasenoxydation von Alkylbenzolen der allgemeinen FormelThe invention is a process for the preparation of aromatic acid anhydrides by catalytic gas phase oxidation of alkylbenzenes of the general formula
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EP0612748A1 (en) * 1993-02-25 1994-08-31 Consortium für elektrochemische Industrie GmbH Process for the preparation of pyromellitic dianhydride (PMDA)

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