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DE2154074B2 - Process for the production of methanol by reacting carbon monoxide and hydrogen over a catalyst and catalyst composition for carrying out the process - Google Patents
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DE2154074B2 - Process for the production of methanol by reacting carbon monoxide and hydrogen over a catalyst and catalyst composition for carrying out the process - Google Patents

Process for the production of methanol by reacting carbon monoxide and hydrogen over a catalyst and catalyst composition for carrying out the process

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DE2154074B2
DE2154074B2 DE2154074A DE2154074A DE2154074B2 DE 2154074 B2 DE2154074 B2 DE 2154074B2 DE 2154074 A DE2154074 A DE 2154074A DE 2154074 A DE2154074 A DE 2154074A DE 2154074 B2 DE2154074 B2 DE 2154074B2
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Lynn Henry Amsterdam Slaugh
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Description

Es ist bekannt, Methanol durch Umsetzung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff an Katalysatoren herzustellen, welche ein Metalloxid enthalten. Ein hierfür einsetzbarer, im Handel erhältlicher Katalysator enthält Zinkoxid und eine andere Metallverbindung als Promotor. Beispielsweise wird in der US-PS 29 04 575 ein hierfür geeigneter Katalysator beschrieben, welcher eine Mischung aus Zinkoxid und Chromoxid enthält Die Herstellung von Methanol unter Verwendung derartiger Katalysatoren weist jedoch den Nachteil auf, daß hohe Temperaturen im Bereich von etwa 350 bis 400° C und hohe Drucke im Bereich von etwa 277 bis 380 bar absolut erforderlich sind, um gute Ausbeuten von Methanol zu erzielen. Anlagen für das Arbeiten bei derart hohen Temperaturen und Drucken erfordern jedoch einen großen Kapitalaufwand, und außerdem sind auch die Betriebskosten sehr hoch.It is known that methanol can be produced by reacting carbon monoxide and hydrogen over catalysts to produce which contain a metal oxide. A commercially available catalyst that can be used for this purpose contains zinc oxide and another metal compound as a promoter. For example, in US-PS 29 04 575 described a suitable catalyst which contains a mixture of zinc oxide and chromium oxide However, the production of methanol using such catalysts has the disadvantage that high temperatures in the range from about 350 to 400 ° C and high pressures in the range from about 277 to 380 bar are absolutely necessary to achieve good yields of methanol. Attachments for working at however, such high temperatures and pressures require a large capital outlay, and besides the operating costs are also very high.

Es ist zwar seit längerer Zeit bekannt, daß man durch Kombination eines nur schwer reduzierbaren Metalloxids mit Kupferoxid in einigen Fällen recht wirksame Katalysatoren herstellen kann. Beispielsweise werden in der US-PS 18 18 165 Kombinationen aus Kupferoxid und Zinkoxid als Katalysatoren für die Herstellung von Methanol beschrieben. Aus der US-PS 16 25 924 sind andere Metallverbindungen bekannt, welche mit Kupferoxid kombiniert werden können, insbesondere Metallhalogenide. Die US-PS 17 91 568, 20 61 470 und 04 575 beschreiben hingegen Erdmetalloxide als Katafysatorkoinponentea In der US-PS 17 07 331 werden Fluoride seltener Erdmetalle als Katalysatorkomponente empfohlen, und die US-PS 33 26 956 befaßt sich mit der Verwendbarkeit von Chromoxid. Eine mehr ins einzelne gehende Diskussion des Standes der Technik, welcher sich mit kupferhaltigen Katalysatoren für die Methanolerzeugung befaßt, kann in dem bekannten Buch »Catalysis«, Band III, »Hydrogenation and Dehydrogenation«, Herausgeber Paul H. EmmetIt has been known for a long time that you can get through Combination of a hard reducible metal oxide with copper oxide in some cases quite effective Can produce catalysts. For example, in US-PS 18 18 165 combinations of copper oxide and zinc oxide are described as catalysts for the production of methanol. From US-PS 16 25 924 are other metal compounds known which can be combined with copper oxide, in particular Metal halides. The US-PS 17 91 568, 20 61 470 and 04 575, however, describe earth metal oxides as Katafysatorkoinponentea In US-PS 17 07 331 Fluorides of rare earth metals are used as a catalyst component recommended, and US-PS 33 26 956 deals with the utility of chromium oxide. A more detailed discussion of the prior art dealing with copper-containing catalysts for the production of methanol can be found in the well-known book "Catalysis", Volume III, "Hydrogenation and Dehydrogenation, ”edited by Paul H. Emmet

ι ο (1955), Kapitel 8, von G. Natta, »Synthesis of Methanol«, gefunden werden. Derartige Katalysatoren weisen jedoch den Nachteil auf, daß bei Anwendung relativ niedriger Temperaturen auch nur mäßig hohe bis niedrige Ausbeuten an Methanol erhalten werden.ι ο (1955), Chapter 8, by G. Natta, "Synthesis of Methanol", being found. However, such catalysts have the disadvantage that when used relatively low temperatures only moderately high to low yields of methanol can be obtained.

Beispielsweise weist der in der US-PS 33 26 956 beschriebene Katalysator, welcher Oxide von Kupfer, Zink und Chrom enthält, sicher noch die höchste Aktivität der bekannten kupferhaltigen Katalysatoren auf. Bei einer Arbeitstemperatur von 250 bis 2600C und einem Druck von etwa 43 bar absolut beträgt die Ausbeute an Methanol bei Anwendung dieses Katalysators aber nur etwa 036 bis 0,61 kg je Liter Katalysator je Stunde.
Überraschenderweise wurde nunmehr gefunden, daß diese Schwierigkeiten bei der Methanolherstellung durch Anwendung eines neuartigen Katalysators behoben werden können.
For example, the catalyst described in US Pat. No. 3,326,956, which contains oxides of copper, zinc and chromium, certainly still has the highest activity of the known copper-containing catalysts. At an operating temperature of 250 to 260 ° C. and a pressure of about 43 bar absolute, however, the yield of methanol when using this catalyst is only about 036 to 0.61 kg per liter of catalyst per hour.
Surprisingly, it has now been found that these difficulties in the manufacture of methanol can be eliminated by using a new type of catalyst.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der relativ sehr hohen Aktivität des eingesetzten Katalysators. Diese hohe Aktivität zeigt sich in dem relativ hohen Umwandlungsgrad der Reaktionsteilnehmer und in der Möglichkeit, auch bei relativ niedrigen Temperaturen und Drucken zu arbeiten. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß relativ hohe Methanolausbeuten erzielt werden können und daß trotzderr. die Bildung unerwünschter Nebenprodukte praktisch vernachlässigbar klein ist Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Methanol, wobei Kohlenmonoxid und Wasserstoff an einem Katalysator umgesetzt werden, der die Oxide von Kupfer und Zink enthält, ist dadurch gekennzeichnet, daß m^n die Umsetzung in Gegenwart eines Katalysators durchführt, der neben Kupfer- und Zinkoxid entsprechend einem Gewichtsverhältnis von Kupfer zu Zink im Bereich von 1 :0,05 bis 1:1 zusätzlich 1,0 bis 25 Gewichtsprozent Didymoxid (d. h. Oxide einer Mischung von mindestens zwei seltenen Erdmetallen, mit Ausnahme von Cer, in ihrem in der Natur vorkommenden Mengenverhältnis), berechnet als Metall und bezogen auf die Gesamtkatalysatorzusammensetzung aus Kupfer-, Zink- und Didymoxid, enthält. Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte neuartige Katalysator kann als eine MischungA major advantage of the method according to the invention is the relatively very high activity of the catalyst used. This high activity is reflected in the relatively high degree of conversion of the Reactant and in the ability to work even at relatively low temperatures and pressures work. Another major advantage of the invention Process is that relatively high methanol yields can be achieved and that in spite of the formation of undesired by-products is practically negligibly small The inventive method for the production of methanol, wherein carbon monoxide and hydrogen are reacted on a catalyst that contains the oxides of copper and zinc, is characterized by that m ^ n the implementation in the presence of a Carries out catalyst, in addition to copper and zinc oxide corresponding to a weight ratio of Copper to zinc in the range of 1: 0.05 to 1: 1 in addition to 1.0 to 25 percent by weight didymoxide (i.e. Oxides of a mixture of at least two rare earth metals, with the exception of cerium, in their in the Naturally occurring proportion), calculated as metal and based on the total catalyst composition made of copper, zinc and didymium oxide. The one used in the process according to the invention novel catalyst can be used as a mixture

γ, von Kupferoxid und Zinkoxid aufgefaßt werden, welche durch den Zusatz von Didymoxid modifiziert ist. γ, of copper oxide and zinc oxide, which is modified by the addition of didymium oxide.

Der Begriff »Dydym« wird häufig dafür verwendet, um eine Mischung zu bezeichnen, welche sämtliche seltenen Erdmetalle, mit Ausnahme von Cer, in demThe term "dydym" is often used to denote a mixture of all of them rare earth metals, with the exception of cerium, in which

«ι auch in der Natur vorkommenden Mengenverhältnis enthält. Diese Begriffsbestimmung ist in Übereinstimmung mit den Angaben in der bekannten Monographie von Kirk-Othmer, »Encyclopedia of Chemical Technology«, 2. Auflage, Band 4, Seite 843. BeispielsweiseThe proportions also occurring in nature contains. This definition is in accordance with the information in the known monograph von Kirk-Othmer, "Encyclopedia of Chemical Technology", 2nd Edition, Volume 4, page 843. For example

(i5 enthalten Didymoxidmischungen die folgenden Oxide von seltenen Erdmetallen in den angegebenen Mengenanteilen: La2U3 bis zu 80 Gewichtsprozent; Nd2Ü3 bis zu 80 Gewichtsprozent; ΡΓβΟη bis zu 40 Gewichtsprozent;(i5 Didymoxide mixtures contain the following oxides of rare earth metals in the specified proportions: La2U3 up to 80 percent by weight; Nd2Ü3 up to 80 percent by weight; ΡΓβΟη up to 40 percent by weight;

Sm2O3 bis zu 30 Gewichtsprozent; Gd2O3 bis zu 30 Gewichtsprozent und andere seltene Erdmetalloxide bis zu 30 Gewichtsprozent Ia typischen Didymoxidmischungen -liegen die verschiedenen Erdmetailoxide beispielsweise in den folgenden Gewichtsverhältnissen vor: La2O3 40 bis 50 Gewichtsprozent; Nd2O3 25 bis 40 Gewichtsprozent; PreOn 5 bis 15 Gewichtsprozent; Sm2O3 2 bis 10 Gewichtsprozent; Gd2O3 2 bis 10 Gewichtsprozent und andere seltene Erdmetalloxide 1 bis 10 Gewichtsprozent.Sm 2 O 3 up to 30 percent by weight; Gd 2 O 3 up to 30 percent by weight and other rare earth metal oxides up to 30 percent by weight Ia typical didymic oxide mixtures - the various earth metal oxides are present, for example, in the following weight ratios: La 2 O 3 40 to 50 percent by weight; Nd 2 O 3 25 to 40 percent by weight; PreOn 5 to 15 percent by weight; Sm 2 O 3 2 to 10 weight percent; Gd 2 O 3 2 to 10 percent by weight and other rare earth metal oxides 1 to 10 percent by weight.

In der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen wird jedoch die Bezeichnung »Didym« in einem weiter gefaßten Rahmen verstanden, und sie soll jede beliebige Mischung umfassen, welche mindestens 2 seltene Erdmetalle, aber praktisch kein Cer, in den in der Natur vorkommenden Mengenverhältnissen enthält Der Ausdruck »seltene Erdmetalle« umfaßt 15 Elemente des Periodischen Systems mit den Atomzahien 57 bis einschließlich 71. Daher können bei den erfindungsgemäß eingesetzten Didymkomponenten ein oder mehrere seltene Erdmetalle vollständig oder zum Teil aus einer natürlich vorkommenden Mischung entfernt worden sein, wobei dann die verbleibenden seltenen Erdmetalle trotzdem in dieser Mischung in einem Verhältnis zueinander vorliegen, wie es auch in der Natur vorkommt Bei vielen Beispielen von Didymmischungen sind Lanthan und Neodym die am häufigsten vorkommenden seltenen Erdmetalle, und es sind dann nur noch geringere Anteile an Praseodym und Samarium anwesend. Derartige Didymmischungen haben beispielsweise die folgende Zusammensetzung: La2O3 45 Gewichtsprozent; Nd2O3 38 Gewichtsprozent; Pr&Oii 11 Gewichtsprozent; Sm2O3 4 Gewichtsprozent und andere seltene Erdmetalloxide 7. Gewichtsprozent. In wiederum anderen Didymmischungen liegen vor allen Dingen Neodym und Praseodym vor, und diese enthalten dann nur noch kleinere Mengenanteile der anderen seltenen Erdmetalle. Derartige Didymmischungen haben beispielsweise die folgende typische Zusammensetzung: La2O3 weniger als 1 Gewichtsprozent; Nd2O3 72 Gewichtsprozent; PrtOn 27 Gewichtsprozent; Sm2O3 weniger als 1 Gewichtsprozent und andere seltene Erdmetalloxide nur in Spuren. Eine andere typische Didymmischung hat beispielsweise die folgende Zusammensetzung: La2O3 70 Gewichtsprozent; Sm2O315 Gewichtsprozent; Gd2O313 Gewichtsprozent und andere seltene Erdmetalloxide 2 Gewichtsprozent.In the present description and in the patent claims, however, the term "didymium" is understood in a broader framework, and it is intended to include any mixture which contains at least 2 rare earth metals, but practically no cerium, in naturally occurring proportions The term "rare earth metals" encompasses 15 elements of the periodic system with the atomic numbers 57 up to and including 71. Therefore, one or more rare earth metals in the didymium components used according to the invention may have been completely or partially removed from a naturally occurring mixture, with the remaining rare earth metals in spite of the fact that they are present in this mixture in a ratio to one another, as also occurs in nature. In many examples of didymium mixtures, lanthanum and neodymium are the most common rare earth metals, and then only smaller proportions of praseodymium and samarium are present. Such didymium mixtures have, for example, the following composition: La 2 O 3 45 percent by weight; Nd2O 3 38 weight percent; Pr & Oii 11 weight percent; Sm 2 O 3 4 percent by weight and other rare earth metal oxides 7th percent by weight. In yet other didymium mixtures, neodymium and praseodymium are mainly present, and these then contain only smaller proportions of the other rare earth metals. Such didymium mixtures have, for example, the following typical composition: La2O 3 less than 1 percent by weight; Nd 2 O 3 72 weight percent; PrtOn 27 percent by weight; Sm 2 O 3 less than 1 percent by weight and other rare earth metal oxides only in traces. Another typical didymium mixture has the following composition, for example: La 2 O 3 70 percent by weight; Sm 2 O 3 15 weight percent; Gd 2 O 3 13 percent by weight and other rare earth metal oxides 2 percent by weight.

Obwohl der Mechanismus des speziellen Einflusses des Didymoxids nicht mit Gewißheit bekannt ist, kann doch festgestellt werden, daß die Anwesenheit von Didymoxid einen wesentlichen Einfluß darauf hat, daß ein Katalysator mit hoher Aktivität für die Erzeugung von Methanol aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff oder den entsprechenden Vorverbindungen bei relativ niedrigen Temperaturen und Drucken erhalten werden kann. Beispielsweise zeigen Katalysatoren, welche Kupferoxid, Zinkoxid und nur einzelne seltene Erdmetalle enthalten, bei einer Temperatur von 300° C und einem Druck von 53 bar absolut nur eine solche Aktivität, daß die Methanolausbeute etwa 0,40 bis 0,49 kg je Liter Katalysator je Stunde beträgt. Derartige Katalysatoren zeigen also nur eine geringfügige Verbesserung im Verhältnis zu einem Katalysator, der lediglich Kupferoxid und Zinkoxid enthält, da der zuletzt genannte Katalysator unter vergleichbaren Reaktionsbedingungen eine Methanolausbeute von 0,32 kg je Liter Katalysator je Stunde ergibt. Wenn jedoch ein Katalysator eingesetzt wird, der aus Kupferoxid, Zinkoxid und Didymoxid besteht, dann beträgt die Methanolausbeute 1,01 kg je Liter Katalysator je Stunde, d. h, die Methanolausbeute ist praktisch doppelt so hoch, als sie mittels der bekannten Katalysatoren erzielt werden kann.Although the mechanism of the special influence of didymoxide is not known with certainty, it can however, it is found that the presence of didymium oxide has a significant influence on that a high activity catalyst for the production of methanol from carbon monoxide and hydrogen or the corresponding precursors can be obtained at relatively low temperatures and pressures can. For example, catalysts show which copper oxide, zinc oxide and only individual rare earth metals contain, at a temperature of 300 ° C and a pressure of 53 bar absolutely only one Activity that the methanol yield is about 0.40 to 0.49 kg per liter of catalyst per hour. Such Catalysts show only a slight improvement in relation to a catalyst that contains only copper oxide and zinc oxide, as the last-mentioned catalyst among comparable Reaction conditions gives a methanol yield of 0.32 kg per liter of catalyst per hour. if however, a catalyst is used which consists of copper oxide, zinc oxide and didymium oxide the methanol yield is 1.01 kg per liter of catalyst per hour; that is, the methanol yield is practical twice as high as can be achieved with the known catalysts.

Vorzugsweise enthält der Katalysator Didymoxid in einer Menge im Bereich von 4 bis 15 Gewichtsprozent, berechnet als Metal! und bezogen auf die Gesamtkatalysatorzusammensetzung aus Kupferoxid, Zinkoxid und ίο Didymoxid.The catalyst preferably contains didymoxide in an amount in the range from 4 to 15 percent by weight, calculated as Metal! and based on the total catalyst composition of copper oxide, zinc oxide and ίο didymoxide.

Auch das Verhältnis von Kupferoxid und Zinkoxid inAlso the ratio of copper oxide and zinc oxide in

dem Katalysator kann variiert werden. Vorzugsweise enthält der angewendete Katalysator Kupferoxid und Zinkoxid entsprechend einem Gewichtsverhältnis von Kupfer zu Zink im Bereich von 1 :0,1 bis 1 :1.the catalyst can be varied. The catalyst used preferably contains copper oxide and Zinc oxide corresponding to a weight ratio of copper to zinc in the range from 1: 0.1 to 1: 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der Dampfphase durchgeführt, wobei Kohlenmonoxid oder eine Mischung von Kohlenoxiden mit Wasserstoff in Anwesenheit des Katalysators bei einer solchen Temperatur und einem solchen Druck innig vermischt wird, daß eine Umsetzung zwischen Kohlenmonoxid und Wasserstoff stattfindet Die angewendete Temperatur und der angewendete Druck sind dabei nicht kritisch. Im allgemeinen läßt man Kohlenmonoxid und Wasserstoff vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 200 bis 3500C und insbesondere im Bereich von 225 bis 3000C miteinander reagieren.The process according to the invention is carried out in the vapor phase, carbon monoxide or a mixture of carbon oxides with hydrogen being intimately mixed in the presence of the catalyst at such a temperature and pressure that a reaction between carbon monoxide and hydrogen takes place. The temperature and pressure used are not critical. In general, carbon monoxide and hydrogen are allowed to react with one another, preferably at a temperature in the range from 200 to 350 ° C. and in particular in the range from 225 to 300 ° C.

Es wird angenommen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Methanolbildung wahrscheinlich gemäß der nachstehenden Reaktionsgleichung erfolgt:It is believed that methanol formation is likely to occur in the process of the present invention according to the following reaction equation:

CO+2 H2^CH3OHCO + 2 H 2 ^ CH 3 OH

Anstelle von Kohlenmonoxid und reinem Wasserstoff können jedoch auch andere Kohlenoxide und wasserstoffhaltige Verbindungen als Vorsubstanzen für Kohlenmonoxid und Wasserstoff eingesetzt werden. Beispielsweise laufen bei erhöhter Temperatur auch die folgenden Umsetzungen ab:Instead of carbon monoxide and pure hydrogen, however, other carbon oxides and hydrogen-containing Compounds are used as precursors for carbon monoxide and hydrogen. For example the following reactions also take place at elevated temperature:

CO + H2O -* CO2 + H2
CO2+ K2-CO+ H2O
CO + H 2 O - * CO 2 + H 2
CO 2 + K 2 -CO + H 2 O

Für die Herstellung von Methanol kann daher auch eine Mischung aus einem Überschuß an Kohlenmonoxid und Wasser oder eine Mischung aus Kohlendioxid mitA mixture of an excess of carbon monoxide can therefore also be used for the production of methanol and water or a mixture of carbon dioxide with

einem Überschuß an Wasserstoff verwendet werden. Die Anwendung derartiger Mischungen von Vorsubstanzen für Kohlenmonoxid und Wasserstoff bietet jedoch keinen besonderen Vorteil. Demgemäß werden erfindungsgemäß Kohlenmonoxid und Wasserstoff selbst bevorzugt für die Herstellung von Methanol eingesetzt. In manchen Fällen kann jedoch die Aktivität des Kupferoxid, Zinkoxid und Didymoxid enthaltenden Katalysators durch die Anwesenheit von etwas Kohlendioxid in der Reaktionsmischung aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff erhöht werden. Aus diesem Grund kann es vorteilhaft sein, wenn in der gasförmigen Reaktionsmischung auch etwas Kohlendioxid vorliegt, beispielsweise in Mengen bis zu etwa 50 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Kohlenoxid enthaltende Mischung.an excess of hydrogen can be used. The use of such mixtures of precursors for carbon monoxide and hydrogen, however, offers no particular advantage. Be accordingly according to the invention, carbon monoxide and hydrogen themselves are preferred for the production of methanol used. In some cases, however, the activity of the copper oxide, zinc oxide and didymoxide containing Catalyst by the presence of some carbon dioxide in the reaction mixture of carbon monoxide and hydrogen are increased. For this reason it can be advantageous when in the gaseous Some carbon dioxide is also present in the reaction mixture, for example in amounts up to about 50 percent by weight, based on the total carbon oxide-containing mixture.

Auf Grund der vorstehenden stöchiometrischen Reaktionsgleichungen müssen 2 Mol Wasserstoff mit einem Mol Kohlenmonoxid unter Bildung von Methanol reagieren. Falls Kohlendioxid anwesend ist, zeigen dieOn the basis of the above stoichiometric reaction equations, 2 moles of hydrogen must also be included react one mole of carbon monoxide to form methanol. If carbon dioxide is present, they show

b5 vorstehenden Reaktionsgleichungen, daß 3 Mol Wasserstoff je Mol etwa vorhandenen Kohlendioxids erforderlich sind, um Methanol zu bilden, !n der Praxis ergeben jedoch auch andere stöchiometrische Mengen-b5 above reaction equations that 3 moles of hydrogen per mole of any carbon dioxide present are required to form methanol! in practice however, other stoichiometric quantity

Verhältnisse der Reaktions komponenten befriedigende Ergebnisse und werden daher unter bestimmten Umständen bevorzugt Im allgemeinen sind molare Verhältnisse von Wasserstoff zu Kohlenoxiden von etwa 2:1 bis 10:1 befriedigend, wobei die besten Ausbeuten erzielt werden, wenn der Wasserstoff im Überschuß über die stöchiomei.nsch erforderliche Menge eingesetzt wird.Ratios of the reaction components give satisfactory results and are therefore under certain Circumstances preferred. In general, molar ratios of hydrogen to carbon oxides are about 2: 1 to 10: 1 satisfactory, the best yields being achieved when the hydrogen in the Excess over the stoichiomei.nsch required Amount is used.

Der Arbeitsdruck, bei welchem die Umsetzung durchgeführt wird, hängt zur Hauptsache von der angewendeten Temperatur sowie auch von der Menge und dem molaren Verhältnis der Reaktionspartner ab. Wie bei derartigen Umsetzungen in der Gasphase üblich ist, entspricht der Gesamtdruck etwa der Summe der Partialdrucke der eingesetzten einzelnen Reaktionskomponenten. Aus den \orstehend angegebenen Reaktionsgleichungen ist ersichtlich, daß die Methanolerzeugung durch hohe Drucke begünstigt wird. Aus wirtschaftlichen Überlegungen ist es jedoch öfter angezeigt, die betreffende Umsetzung Yei niedrigeren Drucken durchzuführen. Es wurde vorstehend bereits darauf hingewiesen, daß die hohe Aktivität der erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatoren, welche Kupferoxid, Zinkoxid und Didymoxid enthalten, es ermöglicht, die Umsetzung auch bei relativ niedrigen Temperaturen durchzuführen, wodurch sich wesentliche wirtschaftliche Vorteile ergeben. Obwohl der erfindungsgemäße Katalysator bei Drucken im Bereich von 2 bis 345 bar absolut mit Vorteil eingesetzt werden kann, ist es jedoch besonders zweckmäßig, die Umsetzung bei einem Druck im Bereich von 35 bis 104 bar absolut durchzuführen.The working pressure at which the reaction is carried out depends mainly on the temperature used and also on the amount and the molar ratio of the reactants. As is customary in such reactions in the gas phase, the total pressure corresponds approximately to the sum of the partial pressures of the individual reaction components used. It can be seen from the reaction equations given above that the production of methanol is favored by high pressures. For economic reasons, however, it is more often advisable to carry out the relevant implementation of Yei lower pressures. It has already been pointed out above that the high activity of the catalysts used according to the invention, which contain copper oxide, zinc oxide and didymium oxide, makes it possible to carry out the reaction even at relatively low temperatures, which results in significant economic advantages. Although the catalyst according to the invention can be used with advantage at pressures in the range from 2 to 345 bar absolute, it is particularly expedient to carry out the reaction at a pressure in the range from 35 to 104 bar absolute.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit Vorteil kontinuierlich bei Raumgeschwindigkeiten im Bereich von 5000 bis 50 000 Volumteilen der Reaktionsteilnehmer je Volumteil Katalysator je Stunde durchgeführt. jeweils gemessen unter Normalbedingungen bei einem Druck von 1 bar. und einer Temperatur von 00C. Gewünschtenfalls können jedoch niedrigere oder höhere Raumgeschwindigkeiten angewendet werden.The process according to the invention is advantageously carried out continuously at space velocities in the range from 5000 to 50,000 parts by volume of the reactants per part by volume of catalyst per hour. each measured under normal conditions at a pressure of 1 bar. and a temperature of 0 ° C. If desired, however, lower or higher space velocities can be used.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist außer den Reaktionsteilnehmern auch noch ein inertes Verdünnungsmittel anwesend, beispielsweise Argon, Helium, Stickstoff oder Methan oder andere derartige Substanzen, welche bei der Reaktionstemperatur gasförmig sind. Derartige Verdünnungsmittel schädigen den Katalysator nicht. Schwefel und andere Katalysatorgifte sowie reaktive Substanzen, v;'ie Sauerstoff, würden jedoch die gewünschte Umsetzung beeinträchtigen und ihre Anwesenheit wird daher zweckmäßig vermieden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden jedoch die Reaktionsteilnehmer und der Katalysator praktisch in Abwesenheit von zugesetzten inerten Verdünnungsmitteln und in einer inerten Reaktionsumgebung miteinander umgesetzt.According to one embodiment of the process according to the invention, in addition to the reactants, an inert diluent is also present, for example argon, helium, nitrogen or methane or other such substances which are gaseous at the reaction temperature. Such diluents do not damage the catalyst. Sulfur and other catalyst poisons and reactive substances, v ; 'ie oxygen, however, would impair the desired conversion and their presence is therefore appropriately avoided. According to a preferred embodiment of the process according to the invention, however, the reactants and the catalyst are reacted with one another in virtually the absence of added inert diluents and in an inert reaction environment.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich absatzweise durchführen, indem man beispielsweise einen Autoklav oder einen entsprechenden Druckreaktor mit den Reaktionsteilnehmern und dem Katalysator beschickt und dann den Reaktor bis zur vollständigen Umsetzung auf der Reaktionstemperatur hält. Vorzugsweise wird jedoch das Verfahren kontinuierlich durchgeführt, indem man beispielsweise die Reaktionsteilnehmer durch einen Röhrenreaktor leitet, welcher tien Katalysator enthält und auf der betreffenden llmset/ungsteniperatur gehalten wird. Gemäß einer anderen Ausfuhriinesform kann auch ein Reaktionsteilnehmer in kleinen Anteilen zu der Reaktionsmischung zugesetzt werden, indem man beispielsweise die Mischung durch einen für die kontinuierliche Arbeitsweise geeigneten Reaktor hindurchieitet und dann eineThe inventive method can be carried out in batches by, for example, a Autoclave or a corresponding pressure reactor charged with the reactants and the catalyst and then holding the reactor at the reaction temperature until the reaction is complete. Preferably however, the process is carried out continuously, for example by passing the reactants through a tubular reactor which tien contains catalyst and is kept at the relevant llmset / ungsteniperatur. According to a Another embodiment can also be a respondent be added in small portions to the reaction mixture, for example by adding the Mixture passed through a reactor suitable for continuous operation and then a

-, Reakttonskomponente in bestimmten Zeitabständen tu dieser Mischung zusetzt Es ist aber durchaus möglich, auch die Gesamtmenge der Reaktionsteilnehmer schon zu Beginn der Umsetzung miteinander zu vermischen.-, Reaktton component at certain time intervals do adds to this mixture But it is quite possible also to mix the total amount of the reactants with one another at the beginning of the reaction.

Nach Beendigung der Umsetzung v:'ird die erhalteneAfter completion of the implementation, the obtained

ίο Produktmischung aufgetrennt und das Methanol wird daraus mittels üblicher Maßnahmen isoliert, beispielsweise durch selektive Kondensation, selektive Adsorption oder entsprechende andere Trennverfahren.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen
ίο the product mixture is separated and the methanol is isolated therefrom by means of conventional measures, for example by selective condensation, selective adsorption or other appropriate separation processes.
A particular advantage of the invention

ι -, Verfahrens besteht darin, daß man es bei praktisch dem gleichen Druck durchführen kann, bei welchem die als Ausgangskomponenten eingesetzten Gase Wasserstoff und Kohlenmonoxid durch nichtkatalysierte Teilverbrennung von Kohlenwasserstoffen erzeugt werden, vorzugsweise unter Zusatz von Dampf. Der für eine solche Teilverbrennung erforderliche Sauerstoff wird entweder in praktisch reiner Form oder als Luft zugeführt, der zusätzlicher Sauerstoff zugesetzt worden ist In manchen Fällen kann auch nicht mit Sauerstoffι -, method consists in the fact that it can be carried out at practically the same pressure at which the as Starting components used gases hydrogen and carbon monoxide through non-catalyzed partial combustion generated by hydrocarbons, preferably with the addition of steam. The one for one such partial combustion required oxygen is either in practically pure form or as air supplied, the additional oxygen has been added. In some cases, oxygen cannot be used either

2"> angereicherte Luft verwendet werden. Der Druck kann im Bereich von Atmosphärendruck bis etwa 121 bar variieren. Vorzugsweise liegt der Druck jedoch im Bereich von 20 bis 61 bar. Die Verbrennungsgase werden abgekühlt und dann wird daraus der Ruß und2 "> enriched air can be used. The pressure can range from atmospheric pressure to about 121 bar vary. However, the pressure is preferably in the range from 20 to 61 bar. The combustion gases are cooled and then it becomes the soot and

in gewünschtenfalls andere Verunreinigungen entfernt. Nach Umwandlung eines Teils des Kohlenmonoxids mit Wasser in Wasserstoff und Kohlendioxid kann das so erhaltene Gas direkt mit dem erfindungsgemäßen Katalysator in Berührung gebracht werden, welcherif desired, other impurities are removed. After converting part of the carbon monoxide with water into hydrogen and carbon dioxide, it can do so obtained gas can be brought into direct contact with the catalyst according to the invention, which

r> Kupferoxid, Zinkoxid und Didymoxid enthält.r> Contains copper oxide, zinc oxide and didymium oxide.

Die Erfindung bezieht sich auch auf die zur Durchführung der Methanolsynthese eingesetzten neuen Katalysatorzusammensetzungen aus Kupferoxid, Zinkoxid und Didymoxid gemäß Patentanspruch 3.The invention also relates to those used to carry out the methanol synthesis new catalyst compositions of copper oxide, zinc oxide and didymium oxide according to claim 3.

4M In dem fertigen Katalysator müssen Kupfer, Zink und Didym in der Oxidform vorliegen. Für die Herstellung des Katalysators können auch Verbindungen eingesetzt werden, welche leicht in die entsprechenden Oxide überführbar sind, beispielsweise die entsprechenden4M In the finished catalyst must be copper, zinc and Didym exist in the oxide form. Compounds can also be used for the preparation of the catalyst which can easily be converted into the corresponding oxides, for example the corresponding

4> Metallcarbonate, denn derartige Metallcarbonatc lassen sich beispielsweise durch eine Vorbehandlung des zunächst hergestellten Katalysators in die entsprechenden Oxide überführen.4> Metal carbonates, because such metal carbonates leave for example by pretreating the initially prepared catalyst in the corresponding Transfer oxides.

Vorzugsweise wird eine derartige Katalysatorzusam-Such a catalyst combination is preferably

iii mensetzung dadurch hergesetllt. daß man die betreffenden Metalle aus einer Lösung ihrer Nitrate durch Mischfällung in Form von einer oder mehreren Verbindungen ausfällt, die leicht in Oxide überführbar sind. Beispielsweise kann man eine Mischung deriii composition thereby established. that one is concerned Metals from a solution of their nitrates by mixed precipitation in the form of one or more Compounds precipitates that can easily be converted into oxides. For example, you can use a mixture of the

Γ) Nitrate mit einer Lösung eines Carbonats versetzen, wodurch dann die betreffenden Metalle in Form ihrer Carbonate zusammen ausgefällt werden. Diese Ausfällung wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 85 bis 900C durchgeführt. Der NiederschlagΓ) Nitrates are mixed with a solution of a carbonate, which then causes the metals in question to be precipitated together in the form of their carbonates. This precipitation is preferably carried out at a temperature in the range of 85 to 90 0 C. The precipitation

w) besteht aus einer Mischung der betreffenden Carbonate, basischen Carbonate und Hydroxide. Er wird abgetrennt, so lange gewaschen, bis er keine Elektrolyte mehr enthält, anschließend getrocknet und dann bei einer Temperatur im Bereich von etwa 200 bis 4000Cw) consists of a mixture of the respective carbonates, basic carbonates and hydroxides. He is separated, so washed until it contains no more electrolytes, then dried and then calcined at a temperature in the range of about 200 to 400 0 C.

h'i und vorzugsweise im Bereich von etwa 250 bis 3000C calciniert. Das calcinierte Material kann dann in eine beliebige Form gebracht werden, beispielsweise 'lurch Pelletisieren unter Druck unter Verwendung vonH'i, and preferably calcined in the range of about 250 to 300 0 C. The calcined material can then be formed into any shape, for example by pelletizing under pressure using

Graphit als Schmiermittel. Die Oxidmischung wird in manchen Fällen vorbehandelt um ihre Aktivität noch zu erhöhen. Eine derartige Vorbehandlung kann durchgeführt werden, indem man einen Wasserstoffstrom oder einen Strom aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid über ι den Katalysator leitetGraphite as a lubricant. In some cases, the oxide mixture is pretreated in order to increase its activity raise. Such a pretreatment can be carried out by a stream of hydrogen or conducts a stream of hydrogen and carbon monoxide over the catalyst

In einigen Fällen kann es zweckmäßig sein, den Katalysator auf ein inertes neutrales Trägermittel aufzubringen, beispielsweise Kieselsäure oder Aluminiumoxid. Vorzugsweise wird jedoch der Katalysator ι ο ohne ein derartiges Trägermittel eingesetztIn some cases it may be useful to support the catalyst on an inert, neutral carrier apply, for example silica or aluminum oxide. However, the catalyst is preferably ι ο used without such a carrier

Die Beispiele erläutern die Erfindung.The examples illustrate the invention.

Beispiel 1example 1

Eine gasförmige Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid im molaren Verhältnis 2:1 wird in einen Reaktor für kontinuierliche Umsetzung bei einer Temperatur von 2700C und einem Druck von 53 bar absolut eingespeist In dem Reaktor befindet sich eine Katalysatorzusammensetzung, welche 4 Gewichtsteile Didym (Zusammensetzung: La2O3 45 Gewichtsprozent; NdA 38 Gewichtsprozent; ΡΓβΟιι 11 Gewichtsprozent; Sm2O3 4 Gewichtsprozent; andere seltene Erdmetalloxide 2 Gewichtsprozent), 40 Gewichtsteile Kupfer und 18 Gewichtsteile Zink, jeweils als Oxide, enthält und die mit Wasserstoff vorbehandelt worden ist Das Gewichtsverhältnis Cu zu Zn (als Metalle berechnet) beträgt 2,2. Die Reaktionsteilnehmer werden mit einer Raumgeschwindigkeit von 10 300 Volumteilen ji; Volum teil Katalysator je Stunde über den Katalysator geleitet, gemessen unter in Standardbedingungen. Das eingesetzte Kohlenmonoxid wird in einer Menge von 17,5 Gewichtsprozent in Methanol umgewandeltA gaseous mixture of hydrogen and carbon monoxide in a molar ratio of 2: 1 is fed into a reactor for continuous conversion at a temperature of 270 ° C. and a pressure of 53 bar absolute. In the reactor there is a catalyst composition which contains 4 parts by weight of 2 » didym ( Composition: La2O3 45 percent by weight; NdA 38 percent by weight; ΡΓβΟιι 11 percent by weight; Sm2O3 4 percent by weight; other rare earth metal oxides 2 percent by weight), 40 parts by weight of copper and 18 parts by weight of zinc, each as oxides, and which has been pretreated with hydrogen The weight ratio of Cu to Zn (calculated as metals) is 2.2. The reactants are ji at a space velocity of 10,300 parts by volume; Part of the volume of catalyst passed over the catalyst per hour, measured under standard conditions. The carbon monoxide used is converted into methanol in an amount of 17.5 percent by weight

Der Reaktorabfluß wird gesammelt kondensiert und das dabei abgetrennte flüssige Produkt wird analysiert r> Die Ausbeute an flüssigem Produkt beträgt 0,812 kg je Liter Katalysator je Stunde, und es enthält 99,1 Prozent Methanol. Die Konzentration an organischen Verunreinigungen beträgt weniger als 0,9 Prozent.The reactor effluent is collected and condensed and the liquid product separated off is analyzed The yield of liquid product is 0.812 kg per liter of catalyst per hour and it contains 99.1 percent Methanol. The concentration of organic impurities is less than 0.9 percent.

Beispiel 2Example 2

Die Arbeitsweise von Beispiel I wird unter Verwendung einer Gasmischung wiederholt, welche 66,1 Gewichtsprozent Wasserstoff, 19,5 Gewichtsprozent Kohlenmonoxid und 14,4 Gewichtsprozent Kohlendioxid enthält. Es wird der gleiche Katalysator wie in Beispiel 1 verwendet, und man arbeitet unter den gleichen Reaktionsbedingungen. 21,0 Gewichtsprozent der eingesetzten Kohlenoxide werden dabei in Methanol umgewandelt Die Ausbeute an flüssigem Produkt beträgt 1,05 kg je Liter Katalysator je Stunde, und dieses flüssige Produkt besteht zu 92,9 Prozent aus Methanol. Die Konzentration an organischen Verunreinigungen beträgt weniger als 0,1 ProzentThe procedure of Example I is repeated using a gas mixture containing 66.1 Weight percent hydrogen, 19.5 weight percent carbon monoxide and 14.4 weight percent carbon dioxide contains. The same catalyst is used as in Example 1, and one works under the same reaction conditions. 21.0 percent by weight of the carbon oxides used are in methanol converted The yield of liquid product is 1.05 kg per liter of catalyst per hour, and this liquid product consists of 92.9 percent methanol. The concentration of organic impurities is less than 0.1 percent

Beispiel 3Example 3

Es wird eine Reihe von Versuchsläufen durchgeführt, wobei der erfindungsgemäße Kupfer-Zink-Didym-Oxidkatalysator mit Katalysatormischungen verglichen wird, die nur jeweils zwei der betreffenden Katalysatorkomponenten enthalten. Für Vergleichszwecke werden auch noch im Handel erhältliche Katalysator-Zusammensetzungen geprüft Die Zusammensetzung der betreffenden Katalysatoren und die angewendete Arbeitsweise ist im übrigen die gleiche wie in Beispiel 1 beschrieben. Der erfindungsgemäße Kupfer-Zink-Didym-Katalysator zeigt eine erhöhte Aktivität bei 3000C und ist auch bei 2500C wesentlich wirksamer als die übrigen Katalysatoren, welche bei dieser Temperatur nur eine relativ niedrige Aktivität aufweisen. Die Ergebnisse dieser Versuchsläufe sind nachstehend in Tabelle I zusammengefaßtA number of test runs are carried out, the copper-zinc-didymium oxide catalyst according to the invention being compared with catalyst mixtures which each contain only two of the catalyst components in question. For comparison purposes, commercially available catalyst compositions are also tested. The copper-zinc-didymium catalyst according to the invention shows an increased activity at 300 ° C. and is also significantly more effective at 250 ° C. than the other catalysts, which only have a relatively low activity at this temperature. The results of these runs are summarized in Table I below

Libelle IDragonfly i Temperaturtemperature StündlicheHourly UmwandConversion Mcthanol-Ethanol Zusammensetzung. GewichtsprozentComposition. Weight percent -- 98,298.2 -- 93,093.0 -- 92,692.6 -- 97,697.6 ÄthanolEthanol -- 3.53.5 -- 1,31.3 -- 1,11.1 höhere
organische
higher
organic
0,20.2 -- 1.41.4 -- Wasserwater
Katalysatorcatalyst Gas-Raum
geschwin
Gas room
speed
lunglung AusbeuieBulge MethanolMethanol 99,699.6 Spurentraces <0,l<0, l Verbindgn.Connection --
digkeitage -- <0,l<0, l 0C 0 C l/l/h x 10 ! l / l / hx 10 ! GewichtsWeight kg/l/hkg / l / h (iew ichlN-(iew ilN- prozentpercent M'iliiillnisM'iliiillnis McUiIIc (jeweilsMcUiIIc (respectively als Oxideas oxides 0,20.2 1,11.1 0.30.3 vorliegend)present) 300300 10,910.9 20.520.5 1.011.01 98.498.4 Spurentraces Spurentraces Spurentraces Cu-Zn-DiCu-Zn-Di 250250 11,511.5 13,413.4 0.690.69 -100-100 1,21.2 -- 1.21.2 (40: 18 :4)(40: 18: 4) 300300 10.810.8 8,28.2 0.400.40 97.697.6 -- -- Cu-DiCu-Di 250250 10,810.8 ~0~ 0 Spurentraces Spurentraces 1,81.8 (58:21)(58:21) 300300 8.08.0 2,92.9 0.120.12 -- -- Zn-DiZn-Di 250250 8.08.0 ~0~ 0 Spurentraces 3,33.3 (49 : 25)(49: 25) 300300 13.913.9 5,55.5 0.320.32 -- Cu-Zn*)Cu-Zn *) 250250 11,011.0 ~0~ 0 Spurentraces 4,74.7 (47 : 20)(47: 20) 350350 7,67.6 3,63.6 0.130.13 -- Cu-Cr**)Cu-Cr **) 250250 7,67.6 ~0~ 0 Spurentraces 1,31.3 (36:21)(36:21) 300300 10,410.4 13,413.4 0.630.63 0,30.3 Cu-Zn-Cr***)Cu-Zn-Cr ***) 250250 10,410.4 7,27.2 0,340.34 (41 : 14:4)(41: 14: 4)

*> Die exotherme Methanhildungsreaktion lauft bei Temperaturen oberhalb 300°C ab. ") Im Handel erhältlicher Kupferchromit-Kalalysator (nach Harshaw). ***) Katalysator, hergeslell! gemäß US-Patentschrift 33 26 956 (ICI).*> The exothermic methane formation reaction takes place at temperatures above 300 ° C. ") Commercially available copper chromite analyzer (according to Harshaw). ***) Catalyst, manufactured! according to U.S. Patent 3,326,956 (ICI).

Beispiel 4Example 4

1010

Es wurde eine weitere Serie von Testversuchen durchgeführt, wobei der Didymgehalt des Kupferoxid und Zinkoxid enthaltenden Katalysators im Bereich von 0 bis 23,8 Gewichtsprozent variiert wurde. Im übrigen wurde die gleiche Arbeitsweise und die gleichen Reaktionsbedingungen angewendet wie in Beispiel t. Die hierbei erhaltenen Versuchsergebnisse sind nachstehend in Tabelle II zusammengefaßt. Diese Zahlenwerte bestätigen, daß schon 4 Gewichtsprozent Didymoxid ausreichend sind, um einen Katalysator zu erhalten, der in bezug auf die Umwandlung von Kohlenoxiden und Wasserstoff zu Methanol außerordentlich aktiv ist und die Erzeugung sehr hoher Methanolausbeuten ermöglicht.Another series of tests was carried out, with the didymium content of the copper oxide and catalyst containing zinc oxide was varied in the range of 0 to 23.8 percent by weight. Furthermore the same procedure and the same reaction conditions were used as in Example t. The experimental results obtained are summarized in Table II below. These numerical values confirm that already 4 percent by weight Didymoxide are sufficient to obtain a catalyst with respect to the conversion of Carbon oxides and hydrogen to methanol is extraordinarily active and the generation is very high Methanol yields enabled.

Tabelle IITable II Temperatur
°C
temperature
° C
Stündliche Gas-
Raumgeschwindig
keit x 10 3
Hourly gas
Space velocity
speed x 10 3
Umwandlung
Gewichtsprozent
conversion
Weight percent
Ausbeule
kg/l/h
Bulge
kg / l / h
Gewichtsprozent
Uidym
(Cu/Zn-Verhältnis.
jeweils als Oxide
vorliegend)
Weight percent
Uidym
(Cu / Zn ratio.
each as oxides
present)
250250 -14-14 00 Spurentraces
0 (47 : 20)0 (47: 20) 300300 13,913.9 5,55.5 0,320.32 0 (47 : 20)0 (47: 20) 250250 10,410.4 13,813.8 0,650.65 0 (44 : 16)0 (44: 16) 300300 10,910.9 20,520.5 1,011.01 4,0 (44 : 16)4.0 (44: 16) 250250 9,79.7 23,523.5 1,071.07 8,0 (40 : 18)8.0 (40:18) 300300 10,610.6 15,215.2 0,720.72 13,0(38: 17)13.0 (38: 17) 300300 10,610.6 12,512.5 0,640.64 23,8(30: 11)23.8 (30:11) Beispiel 5Example 5

Es wurde eine Reihe von Versuchsläufen durchgeführt, wobei das Verhältnis Kupfer zu Zink in dem erfindungsgemäßen Katalysator variiert wurde, während der Didymgehalt konstant auf 4 Gewichtsprozent gehalten wurde, !m übrigen waren die Arbeitsweise und die Arbeitsbedingungen die gleichen wie in Beispiel 1 beschrieben.A number of test runs were carried out, wherein the ratio of copper to zinc in the catalyst according to the invention was varied while the didymium content was kept constant at 4 percent by weight, the rest of the procedure were and the working conditions are the same as described in Example 1.

Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend J5 in Tabelle III zusammengefaßtThe results obtained are summarized in Table III below in J5

Die Versuchsdaten bestätigen, daß die erfindungsgemäßen Katalysatoren in einem weiten Bereich des Verhältnisses von Kupfer zu Zink aktiv sind, wobei die besten Ergebnisse erhalten werden, wenn das Kupferzu-Zink-Verhältnis mindestens 1 :1 beträgt.The experimental data confirm that the catalysts of the invention in a wide range of Ratios of copper to zinc are active, with the best results being obtained when the copper to zinc ratio is at least 1: 1.

Tabelle IIITable III Temperaturtemperature Stiindl. Gas-Stiindl. Gas- Umwandlungconversion Ausbeuteyield Cu/Zn-Verhä!t,ii.sCu / Zn ratio, ii.s. RaumgeschwindigSpace velocity 0C 0 C keit X 10"3 speed X 10 " 3 GewichtsprozentWeight percent kg/l/hkg / l / h 275275 11,211.2 15,715.7 0,7960.796 68/568/5 300300 15,715.7 14,814.8 1,0371.037 60/960/9 270270 !0,3! 0.3 17,517.5 0,8120.812 40/1840/18 275275 *i,5* i, 5 16,616.6 0,6340.634 30/3030/30 275275 7,77.7 5,15.1 0,1800.180 21/4121/41 Beispiel 6Example 6

Es wurde eine Reihe von Versuchsläufen durchgeführt, wobei die Katalysatoren einzelne Erdmetalloxide und nicht eine Didymoxidmischung enthielten. Im übrigen waren die Arbeitsbedingungen die gleichen wie dungsgemäße Katalysatorzusammensetzung, welche Kupferoxid, Zinkoxid und Didymoxid in Kombination enthält, in bezug auf die Methanolerzeugung eine überlegene katalytische Wirkung zeigt Dies trifftA number of test runs were carried out, the catalysts containing individual earth metal oxides and not a mixture of didymium oxide. in the Otherwise, the working conditions were the same as the catalyst composition according to the invention Contains copper oxide, zinc oxide and didymium oxide in combination, with respect to the methanol production one This shows superior catalytic effect

in Beispiel 1 beschrieben. Die hierbei erzielten 65 insbesondere für eine Umsetzungstemperatur vondescribed in example 1. The 65 achieved in particular for a reaction temperature of

Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle IV zusammen- 250c C zu, wo die übrigen Katalysatoren wesentlichResults are summarized in Table IV below- 250 ° C to where the remaining catalysts are essential

gefaßt niedrigere katalytische Aktivitäten zeigen. Diese Versuchsergebnisse bestätigen, daß die erfin-collectively show lower catalytic activities. These test results confirm that the invented

1111

Tabelle IV Table IV

Katalysatorcatalyst Temperatur StündlicheTemperature hourly UmwandConversion Melhanol-Melhanol Zusammensetzung, GewichtsprozentComposition, weight percent Wasserwater Gas-Raum-Gas room lunglung AusbculeTraining Methanol Äthanol höhereMethanol ethanol higher geschwin-speed organischeorganic digkeitage Verbinden.Associate. GewichtsWeight "C l/l/h x IO ! "C l / l / hx OK ! GewichtsWeight kg/l/hkg / l / h verhältnisrelationship prozentpercent Metalle (Jeweils Metals (each als Oxide as oxides vorliegend)present)

Cu-Zn-Nd
(40 : 18 : 4)
Cu-Zn-Nd
(40: 18: 4)

300 250 300 250 300 250 300 250 300 250300 250 300 250 300 250 300 250 300 250

10,910.9

11,511.5

5,55.5

7,67.6

11,111.1

11,411.4

8,98.9

9,39.3

13,913.9

14,014.0

20,520.5 1,011.01 98,498.4 0,20.2 1,11.1 0,30.3 16,416.4 0,690.69 -100-100 Spurentraces Spurentraces Spurentraces 10,010.0 0,490.49 97,497.4 0,20.2 !,9!, 9 0,50.5 13,313.3 0,450.45 99,399.3 0,20.2 0,20.2 0,30.3 8,18.1 0,400.40 98,298.2 0,90.9 Spurentraces 0,90.9 3,23.2 0,330.33 98,798.7 0,20.2 Spurentraces 1,11.1 10,310.3 0,470.47 97,397.3 1,31.3 -- 1,41.4 6,26.2 0,250.25 97,497.4 0,40.4 0,80.8 1,41.4 5,55.5 0,320.32 93,093.0 3,53.5 0,20.2 3,33.3 -0-0 Spurentraces -- -- -- --

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Methanol, wobei Kohlenmonoxid und Wasserstoff an einem Katalysator umgesetzt werden, der die Oxide von Kupfer und Zink enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart eines Katalysators durchführt, der neben Kupfer- und Zinkoxid entsprechend einem Gewichtsverhältnis von Kupfer zu Zink im Bereich von 1 :0,05 bis 1 :1 zusätzlich 1,0 bis 25 Gewichtsprozent Didymoxid (d.h. Oxide einer Mischung von mindesetns zwei seltenen Erdmetallen, mit Ausnahme von Cer, in ihrem in der Natur vorkommenden Mengenverhältnis), berechnet als Metall und bezogen auf die Gesamtkatalysatorzusammensetzung aus Kupfer-, Zink- und Didymoxid, enthält1. Process for the production of methanol, wherein carbon monoxide and hydrogen over a catalyst which contains the oxides of copper and zinc, characterized by that the reaction is carried out in the presence of a catalyst which, in addition to copper and Zinc oxide corresponding to a weight ratio of copper to zinc in the range from 1: 0.05 to 1: 1 additionally 1.0 to 25 percent by weight didymoxide (i.e. oxides of a mixture of at least two rare earth metals, with the exception of cerium, in their naturally occurring proportions), calculated as metal and based on the total catalyst composition of copper, Zinc oxide and didymium oxide 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart eines Katalysators durchführt, der 4 bis 15 Gewichtsprozent Didymoxid und Kupfer- und Zinkoxid entsprechend einem Gewichtsverhältnis von Kupfer zu Zink im Bereich von 1 :0,1 bis 1 :1 enthält2. The method according to claim 1, characterized in that the reaction is carried out in the presence carries out a catalyst, the 4 to 15 weight percent didymoxide and copper and Zinc oxide corresponding to a weight ratio of copper to zinc in the range from 1: 0.1 to 1: 1 contains 3. Kupferoxid/Zinkoxid-Katalysatorzusammensetzung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 2 mit einem Gewichtsverhältnis von Kupfer zu Zink im Bereich von 1 :0,05 bis 1 :1, die zusätzlich 4 bis 15 Gewichtsprozent Didymoxid (Oxide einer Mischung von mindestens zwei seltenen Erdmetallen, mit Ausnahme von Cer, in ihrem in der Natur vorkommenden Mengenverhältnis), berechnet als Metall und bezogen auf die Gesamtkatalysaiorzusammensetzung aus Kupfer-, Zink- und Didymoxid, enthält3. Copper oxide / zinc oxide catalyst composition for carrying out the process according to either of claims 1 and 2 having a weight ratio of copper to zinc in the range of 1: 0.05 to 1: 1, the additional 4 to 15 percent by weight Didymoxide (oxides of a mixture of at least two rare earth metals, with the exception of of cerium, in its naturally occurring proportion), calculated as metal and referenced on the total catalyst composition of copper, zinc and didymium oxide
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2441420A1 (en) * 1978-11-17 1980-06-13 Catalyse Soc Prod Francais CATALYST CONTAINING COPPER OXIDE, ZINC OXIDE AND RARE EARTH, ITS PREPARATION AND ITS USE IN CARBON MONOXIDE CONVERSION REACTIONS
DE3005550A1 (en) * 1980-02-14 1981-08-20 Süd-Chemie AG, 8000 München METHOD FOR PRODUCING OLEFINS
DE3005551A1 (en) * 1980-02-14 1981-08-20 Süd-Chemie AG, 8000 München CATALYST FOR THE SYNTHESIS OF METHANOL AND ALCOHOL MIXTURES CONTAINING HIGHER ALCOHOLS
DE3065830D1 (en) * 1980-08-28 1984-01-12 Theodore Oscar Wentworth Process for the synthesis of methanol from hydrogen and the oxides of carbon using catalysts
US4565803A (en) * 1983-12-16 1986-01-21 Shell Oil Company Methanol synthesis catalyst
FR2558738B1 (en) * 1984-01-27 1987-11-13 Inst Francais Du Petrole PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF CATALYSTS CONTAINING COPPER, ZINC AND ALUMINUM FOR USE IN THE PRODUCTION OF METHANOL FROM SYNTHESIS GAS
EP0482753B1 (en) * 1990-09-18 1996-12-04 Csir Methanol synthesis catalyst
ES2914350B2 (en) * 2020-12-09 2023-01-30 Blueplasma Power S L DEVICE AND PROCESS TO PRODUCE DIMETHYL CARBONATE

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