DE10138553A1 - Hydrogen cyanide production by dehydration of gaseous formamide containing atmospheric oxygen, uses a catalyst containing metallic iron or iron oxide, especially in the form of Raschig rings or a static packing mixer - Google Patents
Hydrogen cyanide production by dehydration of gaseous formamide containing atmospheric oxygen, uses a catalyst containing metallic iron or iron oxide, especially in the form of Raschig rings or a static packing mixerInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Blausäure (HCN) durch katalytische Dehydratisierung von gasförmigem Formamid in Anwesenheit von Luftsauerstoff. The invention relates to a process for the production of hydrocyanic acid (HCN) by catalytic dehydration of gaseous formamide in the presence of Atmospheric oxygen.
Blausäure ist eine wichtige Grundchemikalie, die als Ausgangsprodukt z. B. in zahlreichen organischen Synthesen wie der Herstellung von Methacrylsäureestern und Milchsäure, zur Herstellung von pharmazeutischen und agrochemischen Produkten, im Bergbau und in der metallurgischen Industrie eingesetzt wird. Hydrogen cyanide is an important basic chemical that is used as a starting product e.g. B. in numerous organic syntheses such as the production of methacrylic acid esters and lactic acid Manufacture of pharmaceutical and agrochemical products, in mining and in the metallurgical industry is used.
Ein wichtiges Verfahren zur industriellen Herstellung von Blausäure ist die thermische
Dehydratisierung von Formamid im Vakuum, die nach der folgenden Gleichung (I)
abläuft:
HCONH2 → HCN + H2O (I)
An important process for the industrial production of hydrocyanic acid is the thermal dehydration of formamide in a vacuum, which takes place according to the following equation (I):
HCONH 2 → HCN + H 2 O (I)
Diese Umsetzung ist von der Zersetzung des Formamids gemäß folgender Gleichung (II)
unter Bildung von Ammoniak und Kohlenmonoxid begleitet:
HCONH2 → NH3 + CO (II)
This reaction is accompanied by the decomposition of the formamide according to the following equation (II) with the formation of ammonia and carbon monoxide:
HCONH 2 → NH 3 + CO (II)
Der gebildete Ammoniak katalysiert die Polymerisation der gewünschten Blausäure und führt somit zu einer Beeinträchtigung der Qualität der Blausäure und einer Verringerung der Ausbeute an der gewünschten Blausäure. The ammonia formed catalyzes the polymerization of the desired hydrocyanic acid and thus leads to an impairment of the quality of the hydrocyanic acid and a reduction the yield of the desired hydrocyanic acid.
Die Polymerisation von Blausäure und die damit verbundene Rußbildung kann durch die Zugabe von geringen Mengen Sauerstoff in Form von Luft, wie z. B. in EP-A 0 209 039 offenbart ist, unterdrückt werden. In EP-A 0 209 039 ist ein Verfahren zur thermolytischen Spaltung von Formamid an hochgesinterten Aluminiumoxid- oder Aluminiumoxid- Siliziumdioxid-Formkörpern oder an hochtemperatur-korrosionsfesten Chrom-Nickel- Edelstahl-Formkörpern offenbart. Der Formamid-Umsatz ist in diesem Verfahren nicht vollständig und des weiteren entstehen als Nebenprodukte Ammoniak und Kohlenmonoxid gemäß Gleichung (II). Somit ist eine Abtrennung und Rückführung des Rest-Formamids notwendig, wobei schwersiedende Nebenprodukte entstehen, die aus dem Verfahren abgetrennt werden müssen. Weiterhin fährt die zugesetzte Luftmenge zu einer Bildung von Kohlendioxid aus dem gemäß Gleichung (II) gebildeten Kohlenmonoxid, das mit dem gleichzeitig gebildeten Ammoniak zu festen Carbamaten reagiert und so zu schwer handhabbaren Ablagerungen und zur Korrosion in den verwendeten Anlagen führt (Feststoffproblematik). The polymerization of hydrocyanic acid and the associated soot formation can be caused by the Adding small amounts of oxygen in the form of air, such as. B. in EP-A 0 209 039 is to be suppressed. EP-A 0 209 039 describes a method for thermolytic Cleavage of formamide on highly sintered aluminum oxide or aluminum oxide Silicon dioxide molded bodies or on high-temperature, corrosion-resistant chrome-nickel Stainless steel moldings revealed. The formamide conversion is not in this process completely and furthermore, ammonia and carbon monoxide are formed as by-products according to equation (II). This is a separation and recycling of the residual formamide necessary, whereby high-boiling by-products arise from the process must be separated. Furthermore, the amount of air added leads to the formation of Carbon dioxide from the carbon monoxide formed according to equation (II), which with the ammonia formed at the same time reacts to solid carbamates and is therefore too heavy manageable deposits and corrosion in the systems used (Solid problem).
Auch in EP-A 0 657 384 ist ein Verfahren zur Herstellung von Blausäure durch katalytische Dehydratisierung von Formamid offenbart, worin die Zugabe von Sauerstoff offenbart ist, um Kohlenstoffablagerungen auf dem Katalysator zu vermeiden. Als Katalysatoren werden alkalimetallmodifiziertes MnO2 und/oder alkalimetallmodifiziertes MgO eingesetzt. Da der Formamidumsatz nicht vollständig ist und auch in diesem Verfahren Nebenprodukte gemäß Gleichung (II) gebildet werden, ergeben sich dieselben Probleme wie in EP-A 0 209 039. EP-A 0 657 384 also discloses a process for the production of hydrocyanic acid by catalytic dehydration of formamide, in which the addition of oxygen is disclosed in order to avoid carbon deposits on the catalyst. Alkali metal-modified MnO 2 and / or alkali metal-modified MgO are used as catalysts. Since the formamide conversion is incomplete and by-products are also formed in accordance with equation (II) in this process, the same problems arise as in EP-A 0 209 039.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Blausäure durch katalytische Dehydratisierung von gasförmigem Formamid in Anwesenheit von Luftsauerstoff bereitzustellen, das eine hohe Selektivität zu der gewünschten Blausäure aufweist und in dem die Bildung von Ammoniak gemäß Gleichung (II) möglichst unterdrückt wird. Auf diese Weise sollen hohe Ausbeuten an Blausäure erzielt werden. Gleichzeitig soll das Verfahren bei hohen Katalysatorbelastungen gefahren werden können und eine Dehydratisierung bei Drucken ermöglichen, die nahe am atmosphärischen Druck liegen. An object of the present invention is therefore to provide a method for producing Hydrocyanic acid by catalytic dehydration of gaseous formamide in Provide presence of atmospheric oxygen, which has a high selectivity to the desired hydrocyanic acid and in which the formation of ammonia according Equation (II) is suppressed as far as possible. In this way, high yields are said to occur Hydrocyanic acid can be achieved. At the same time, the process is designed for high Catalyst loads can be driven and dehydration in printing enable that are close to atmospheric pressure.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung von Blausäure (HCN) durch katalytische Dehydratisierung von gasförmigem Formamid in Anwesenheit von Luftsauerstoff gelöst. The task is based on a process for the production of hydrocyanic acid (HCN) by catalytic dehydration of gaseous formamide in the presence of Atmospheric oxygen dissolved.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dann dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in Anwesenheit eines Katalysators enthaltend Eisen in Form von metallischem Eisen und/oder als Eisenoxid durchgeführt wird. The method according to the invention is then characterized in that the method in Presence of a catalyst containing iron in the form of metallic iron and / or is carried out as iron oxide.
Im Gegensatz zu dem genannten Stand der Technik wurde gefunden, dass das erfindungsgemäße Verfahren dann besonders gute Ausbeuten liefert, wenn ein Katalysator eingesetzt wird, der Eisen in einer beliebigen Form, bevorzugt in Form von metallischem Eisen und/oder als Eisenoxid, enthält. In contrast to the prior art mentioned, it was found that the The process of the invention provides particularly good yields when a catalyst is used, the iron in any form, preferably in the form of metallic Contains iron and / or as iron oxide.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der Einsatz verschieden aufgebauter Katalysatoren denkbar. In the method according to the invention, the use has different structures Catalysts conceivable.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bevorzugt Katalysatoren eingesetzt, die Eisen in Form von Eisenoxid, bevorzugt in Form von Fe3O4, aufweisen, das auf einem porösen Trägermaterial aufgebracht ist. Geeignete Trägermaterialien sind z. B. Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Manganoxid, Erdalkalioxide, Zeolithe und Bimsstein. Bevorzugt wird Aluminiumoxid, besonders bevorzugt α- Aluminiumoxid, als Trägermaterial eingesetzt. Die Oberfläche (BET-Oberfläche) der Trägermaterialien ist bevorzugt < 1 m2/g. In one embodiment of the process according to the invention, preference is given to using catalysts which have iron in the form of iron oxide, preferably in the form of Fe 3 O 4 , which is applied to a porous support material. Suitable carrier materials are e.g. As aluminum oxide, silicon dioxide, manganese oxide, alkaline earth oxides, zeolites and pumice. Aluminum oxide, particularly preferably α-aluminum oxide, is preferably used as the carrier material. The surface area (BET surface area) of the support materials is preferably <1 m 2 / g.
Das Eisenoxid kann auf beliebige, dem Fachmann bekannte Weise aufgebracht werden. Besonders bevorzugt wird das Eisenoxid entweder durch Abscheidung von Eisenpentacarbonyl aus der Gasphase aufgebracht oder durch mechanische Aufbringung über die Abscheidung von Rost, der in einem eisenhaltigen Reaktor anfällt oder durch chemische Transportprozesse. Die entsprechenden Verfahrensbedingungen sind dem Fachmann bekannt. The iron oxide can be applied in any manner known to the person skilled in the art. The iron oxide is particularly preferred either by deposition of Iron pentacarbonyl applied from the gas phase or by mechanical application through the deposition of rust that occurs in an iron-containing reactor or through chemical transport processes. The corresponding procedural conditions are the Known specialist.
Der erfindungsgemäße Katalysator wird in Form von Füllkörpern in den Reaktor eingebracht. Dabei kommen als mögliche Füllkörper sowohl geordnete als auch ungeordnete Formlinge in Betracht. Geeignete Formlinge sind z. B. Raschig-Ringe, Pallringe, Tabletten, Kugeln und ähnliche Formlinge. Wesentlich ist, dass die Packungen bei mäßigen Druckverlusten einen guten Wärmeübergang ermöglichen. Die Größe bzw. Geometrie der geeigneten Formlinge richtet sich zweckmäßigerweise nach dem Innendurchmesser der mit diesen Formkörpern zu füllenden Reaktoren. Besonders bevorzugt wird der erfindungsgemäße Katalysator in Form von Raschig-Ringen eingesetzt. The catalyst of the invention is in the form of packing in the reactor brought in. Both possible and ordered come as possible fillers disordered moldings into consideration. Suitable moldings are e.g. B. Raschig rings, Pall rings, tablets, balls and similar moldings. It is essential that the packs Allow good heat transfer with moderate pressure drops. The size or The geometry of the suitable moldings suitably depends on the Inner diameter of the reactors to be filled with these shaped bodies. Especially the catalyst according to the invention is preferably used in the form of Raschig rings.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Katalysator eine geordnete Packung aus Stahl. Bevorzugt ist die geordnete Packung ein statischer Mischer. Der Einsatz des Katalysators in Form eines statischen Mischers hat mehrere Vorteile. Zum einen wird durch den statischen Mischer eine Verwirbelung des Reaktionsgases erreicht. Dadurch ist der Druck im Reaktor einheitlich, d. h. es tritt kein oder lediglich geringfügiger Druckverlust im Reaktor auf. Des weiteren erfolgt ein hervorragender Wärmeübergang. Die Dehydratisierung gemäß Gleichung (I) ist eine endotherme Reaktion. Es ist somit günstig, wenn die zugeführte Wärme dorthin transportiert wird, wo die Reaktion stattfindet, also zu dem eingesetzten Katalysator. Das ist in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung durch den Einsatz eines statischen Mischers gewährleistet. Somit werden durch den erfindungsgemäßen Einsatz des Katalysators in Form eines statischen Mischers ein einheitlicher Druck und eine einheitliche Temperatur im Reaktor gewährleistet. Dadurch ist die Umsetzung leicht zu kontrollieren und die Bildung von Nebenprodukten z. B. durch Zersetzung von Formamid gemäß Gleichung (II) wird unterdrückt, da lokale Überhitzungen oder Druckschwankungen vermieden werden. In a further preferred embodiment of the method according to the invention Catalytic converter an orderly packing made of steel. The ordered pack is preferably one static mixer. The use of the catalyst in the form of a static mixer has several advantages. On the one hand, the static mixer causes turbulence in the Reaction gas reached. As a result, the pressure in the reactor is uniform, i. H. it does not occur or only slight pressure loss in the reactor. Furthermore there is a excellent heat transfer. The dehydration according to equation (I) is one endothermic reaction. It is therefore beneficial if the heat supplied goes there is transported where the reaction takes place, that is to the catalyst used. The is in the method of the present invention through the use of a static Mixer guaranteed. Thus, by using the Catalyst in the form of a static mixer a uniform pressure and one ensures uniform temperature in the reactor. This makes implementation easy control and the formation of by-products such. B. by decomposing formamide according to equation (II) is suppressed because local overheating or Pressure fluctuations can be avoided.
Grundsätzlich sind statische Mischer beliebiger Geometrien, wie sie dem Fachmann bekannt sind, geeignet. Vorzugsweise ist der statische Mischer aus Blechen aufgebaut. Geeignete Bleche haben eine Dicke von im allgemeinen 0,35 bis 15 mm, bevorzugt von 0,5 bis 5 mm, besonders bevorzugt von 0,5 bis 3 mm. Dabei kann es sich um Lochbleche handeln, wobei bei einer Anordnung mehrerer Bleche z. B. parallel und übereinander die Löcher so angeordnet sind, dass das Reaktionsgas bei Durchströmen der Lochbleche verwirbelt wird. Weiterhin können geformte Bleche als statische Mischer eingesetzt werden, wobei die Formen des Blechs so gewählt werden, das das Reaktionsgas verwirbelt wird, wenn es an diesen geformten Blechen entlangströmt. Eine besonders bevorzugte Geometrie eines geformten Blechs ist in Fig. 1 dargestellt. Des weiteren ist es möglich, geformte Lochbleche einzusetzen. Basically, static mixers of any geometry, as are known to the person skilled in the art, are suitable. The static mixer is preferably constructed from sheet metal. Suitable sheets have a thickness of generally 0.35 to 15 mm, preferably 0.5 to 5 mm, particularly preferably 0.5 to 3 mm. It can be perforated sheets, with z. B. the holes are arranged in parallel and one above the other so that the reaction gas is swirled as it flows through the perforated plates. Shaped sheets can also be used as static mixers, the shapes of the sheet being chosen so that the reaction gas is swirled as it flows along these shaped sheets. A particularly preferred geometry of a shaped sheet is shown in FIG. 1. It is also possible to use shaped perforated plates.
Die statischen Mischer weisen im allgemeinen eine Oberfläche von 100 bis 400 m2/m3, bevorzugt von 150 bis 350 m2/m3, besonders bevorzugt von 200 bis 300 m2/m3, ganz besonders bevorzugt von 200 bis 250 m2/m3 auf. Durch die optimale Oberfläche der erfindungsgemäß eingesetzten statischen Mischer können besonders hohe Ausbeuten an Blausäure in dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt werden. The static mixers generally have a surface area of 100 to 400 m 2 / m 3 , preferably 150 to 350 m 2 / m 3 , particularly preferably 200 to 300 m 2 / m 3 , very particularly preferably 200 to 250 m 2 / m 3 on. The optimal surface of the static mixers used according to the invention enables particularly high yields of hydrocyanic acid to be achieved in the process according to the invention.
Der in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte statische Mischer ist aus Stahl aufgebaut, wobei das in dem Stahl enthaltene Eisen als Katalysator für die Umsetzung gemäß Gleichung 1 dient. Dabei können grundsätzlich alle Qualitäten und Legierungen des Stahls verwendet werden. Geeignete Werkstoffe für bevorzugt eingesetzte Stahlbleche sind Stahlqualitäten entsprechend den Normen 1.4541, 1.4571, 1.4573, 1.4580, 1.4401, 1.4404, 1.4435, 2.4816 oder Kesselblech. Bevorzugt werden Bleche aus V2A-Stahl (1.4541) oder Kesselblech eingesetzt, besonders bevorzugt ist V2A-Stahl (1.4541). The static mixer used in the process according to the invention is made of steel built up, the iron contained in the steel as a catalyst for the reaction serves according to equation 1. Basically, all qualities and alloys of the Steel can be used. Suitable materials for preferably used steel sheets are Steel qualities according to the standards 1.4541, 1.4571, 1.4573, 1.4580, 1.4401, 1.4404, 1.4435, 2.4816 or boiler plate. Sheets of V2A steel (1.4541) or are preferred Boiler plate used, V2A steel (1.4541) is particularly preferred.
Durch die Katalysatorgeometrie der als Katalysatoren eingesetzten statischen Mischer ist es möglich, das Verfahren in einem breiten Belastungsbereich zu fahren. Im allgemeinen können Belastungen von 0,5 bis 3,5 kg Formamid pro Liter Katalysator pro Stunde (kg FA/l Kat./h), bevorzugt von 0,6 bis 3,3 kg FA/l Kat./h, besonders bevorzugt von 1 bis 3,3 kg FA/l Kat./h, ganz besonders bevorzugt von 2,5 bis 3,3 kg FA/l Kat./h in dem erfindungsgemäßen Verfahren gefahren werden. Durch die durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichte Fahrweise bei hoher Katalysatorbelastung ist es möglich, bei gegebener Produktkapazität kleinere Reaktoren als im Stand der Technik einzusetzen. Dadurch ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders wirtschaftlich. Due to the catalyst geometry of the static mixers used as catalysts it is possible to run the process in a wide range of loads. In general loads of 0.5 to 3.5 kg formamide per liter catalyst per hour (kg FA / l cat./h), preferably from 0.6 to 3.3 kg FA / l cat./h, particularly preferably from 1 to 3.3 kg FA / l cat./h, very particularly preferably from 2.5 to 3.3 kg FA / l cat./h in the be operated according to the inventive method. By the through the invention It is possible to use a procedure that is possible with a high catalyst load given product capacity to use smaller reactors than in the prior art. As a result, the method according to the invention is particularly economical.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Blausäure (HCN) in Anwesenheit eines Katalysators enthaltend Eisen in Form von metallischem Eisen und/oder als Eisenoxid liefert die gewünschte Blausäure in hohen Selektivitäten von im allgemeinen > 90%, bevorzugt ≥ 94%, und Umsätzen von im allgemeinen > 90%, bevorzugt ≥ 95%, so dass Ausbeuten von im allgemeinen > 85%, bevorzugt von > 90% erzielt werden. The process according to the invention for the production of hydrocyanic acid (HCN) in the presence a catalyst containing iron in the form of metallic iron and / or as Iron oxide provides the desired hydrocyanic acid in high selectivities of generally> 90%, preferably ≥ 94%, and sales of generally> 90%, preferably ≥ 95%, see above that yields of generally> 85%, preferably of> 90% are achieved.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird gasförmiges Formamid in Anwesenheit von im allgemeinen 0,1 bis 10 mol% Luftsauerstoff, bezogen auf die eingesetzte Formamidmenge, bevorzugt von 0,5 bis 3 mol-% Luftsauerstoff bei Temperaturen von im allgemeinen 400 bis 600°C, bevorzugt von 450 bis 550°C, besonders bevorzugt von 500 bis 550°C dehydratisiert. In the process according to the invention, gaseous formamide is used in the presence of im general 0.1 to 10 mol% atmospheric oxygen, based on the used Amount of formamide, preferably from 0.5 to 3 mol% atmospheric oxygen at temperatures of generally 400 to 600 ° C, preferably 450 to 550 ° C, particularly preferably 500 dehydrated up to 550 ° C.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im allgemeinen bei vermindertem Druck, bevorzugt bei einem Druck von 70 bis 350 mbar, besonders bevorzugt bei 200 bis 250 mbar durchgeführt. Auch bei Drucken von ≥ 200 mbar werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren Ausbeuten von > 90% erzielt. Somit kann das Verfahren kostengünstig durchgeführt werden, da ein weniger starkes Vakuum während der Dehydratisierungsreaktion des Formamids aufrechterhalten werden muss. The process according to the invention is generally preferred under reduced pressure at a pressure of 70 to 350 mbar, particularly preferably at 200 to 250 mbar carried out. Even at pressures of ≥ 200 mbar in the invention Process yields of> 90% achieved. Thus the method can be inexpensive be carried out as a less strong vacuum during the Dehydration reaction of the formamide must be maintained.
Die mittlere Verweilzeit am Katalysator beträgt im allgemeinen 0,01 bis 0,25 s, bevorzugt 0,01 bis 0,15 s. The average residence time on the catalyst is generally from 0.01 to 0.25 s, preferably 0.01 to 0.15 s.
Geeignete Reaktoren für das erfindungsgemäße Verfahren sind die üblicherweise für die Dehydratisierung von Formamid eingesetzten Reaktoren. Bevorzugt wird ein Rohrreaktor eingesetzt, der ein oder bevorzugt mehrere Rohre aufweist. Geeignete Materialien für den eingesetzten Reaktor sind grundsätzlich alle Materialen, aus denen der Katalysator aufgebaut ist. Daneben ist z. B. auch Quarzglas geeignet. Bevorzugte Materialien für eine großtechnische Synthese sind Stahlbleche sind Stahlqualitäten entsprechend den Normen 1.4541, 1.4571, 1.4876, 2.4816. Suitable reactors for the process according to the invention are usually those for Dehydration of reactors used in formamide. A tubular reactor is preferred used, which has one or preferably several tubes. Suitable materials for the reactor used are basically all materials that make up the catalyst is constructed. In addition, z. B. also suitable quartz glass. Preferred materials for one Large-scale synthesis are steel sheets are steel qualities according to the standards 1.4541, 1.4571, 1.4876, 2.4816.
Im allgemeinen setzt man in dem erfindungsgemäßen Verfahren gasförmiges, überhitztes Formamid ein. Bevorzugt wird das Formamid dadurch erhalten, dass flüssiges Formamid in einem Wärmetauscher, bevorzugt einem Rohrbündelwärmetauscher, Fallfilmverdampfer oder Dünnschichtverdampfer unter vermindertem Druck von im allgemeinen 1 bis 350 mbar, bevorzugt von 100 bis 250 mbar und bei Temperaturen von im allgemeinen 100 bis 300°C, bevorzugt von 150 bis 200°C verdampft. In general, gaseous, superheated is used in the process according to the invention Formamide. The formamide is preferably obtained in that liquid formamide in a heat exchanger, preferably a tube bundle heat exchanger, falling film evaporator or thin-film evaporators under reduced pressure of generally 1 to 350 mbar, preferably from 100 to 250 mbar and at temperatures of generally 100 to 300 ° C, preferably evaporated from 150 to 200 ° C.
Anschließend wird erfindungsgemäß Luft zugeführt. Der Luftanteil kann gegebenenfalls im vorgewärmten Zustand zugeführt werden. Air is then supplied according to the invention. The proportion of air can, if necessary be fed in the preheated state.
Das Formamid-Luft-Gemisch wird bei der eigentlichen Dehydratisierung auf die bereits genannten Temperaturen erhitzt und an den in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Katalysatoren zu Blausäure und Wasser gespalten. Bevorzugte Verweilzeiten und Drucke wurden bereits vorstehend genannt. The formamide-air mixture is already on the actual dehydration temperatures mentioned and at the in the inventive method used catalysts split to hydrocyanic acid and water. Preferred residence times and prints have been mentioned above.
Ein besonderer Vorteil in dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Katalysatoren auch nach langen Standzeiten noch hochselektiv sind und gute Umsätze und somit gute Ausbeuten in den vorstehend genannten Größenordnungen erzielt werden. Im allgemeinen betragen die Standzeiten der Katalysatoren 500 bis 8000 Stunden, bevorzugt 1000 bis 3000. Dadurch ist das erfindungsgemäße Verfahren sehr wirtschaftlich, da ein häufiges Abstellen des Reaktors zur Regenerierung des Katalysators und ein damit verbundener Produktausfall vermieden wird. A particular advantage in the method according to the invention is that the in the Catalysts used in the process according to the invention even after long idle times are still highly selective and good sales and thus good yields in the above mentioned orders of magnitude can be achieved. In general, the service life is Catalysts 500 to 8000 hours, preferably 1000 to 3000 hours The process according to the invention is very economical since the reactor is frequently shut down to regenerate the catalyst and avoid the associated product failure becomes.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines der Katalysators ausgewählt aus geordneten Packungen aus Stahl und Eisenoxiden auf einem Trägermaterial aus Aluminiumoxid in einem Verfahren zur Herstellung von Blausäure (HCN) durch katalytische Dehydratisierung von gasförmigem Formamid in Anwesenheit von Luftsauerstoff. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren sind vorstehend genannt. Another object of the present invention is the use of one of the Catalyst selected from ordered packings of steel and iron oxides on one Support material made of aluminum oxide in a process for the production of hydrocyanic acid (HCN) by catalytic dehydration of gaseous formamide in the presence of atmospheric oxygen. Preferred embodiments of the used according to the invention Catalysts have been mentioned above.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung zusätzlich. The following examples further illustrate the invention.
In einem elektrisch beheizten zylindrischen Quarzrohrreaktor (Innendurchmesser: 16 mm, Länge: 500 mm) wird ein Mischer aus V2A-Stahl über die gesamte Reaktorlänge eingebracht. Der Mischer (Katalysator) besteht aus vier rechtwinklig zueinander angebrachten Blechen der Dicke 1 mm und hat eine spezifische Oberfläche von 300 m2/m3. Der Reaktor wird auf 520°C aufgeheizt, und bei einem Druck von 150 mbar werden Formamiddämpfe darübergeleitet. Die Katalysatorbelastung beträgt 0,65 kg FA/l Kat./h. In an electrically heated cylindrical quartz tube reactor (inner diameter: 16 mm, length: 500 mm), a mixer made of V2A steel is introduced over the entire length of the reactor. The mixer (catalytic converter) consists of four sheets of thickness 1 mm attached at right angles to each other and has a specific surface area of 300 m 2 / m 3 . The reactor is heated to 520 ° C. and formamide vapors are passed over it at a pressure of 150 mbar. The catalyst load is 0.65 kg FA / l cat./h.
Der flüssige Formamidstrom wurde vor Reaktoreintritt in einem Dünnschichtverdampfer bei 150 mbar und 200°C verdampft. Diesem gasförmigen Formamidstrom wurde eine Luftmenge zudosiert, die 1 mol% Sauerstoff bezogen auf die eingesetzte Formamidmenge entspricht. The liquid formamide stream was in a thin film evaporator before entering the reactor evaporated at 150 mbar and 200 ° C. This gaseous formamide stream became a Air amount metered in, the 1 mol% oxygen based on the amount of formamide used equivalent.
Die gasförmigen Reaktionsprodukte wurden in Natronlauge und Schwefelsäure absorbiert und die Formamid-, Blausäure- und Ammoniakgehalte durch Titration bestimmt. Man erhält eine Blausäure-Selektivität von 95% bei einem Formamid-Umsatz von 98%, was einer Ausbeute von 93,1% entspricht. The gaseous reaction products were absorbed in sodium hydroxide solution and sulfuric acid and the formamide, hydrocyanic acid and ammonia contents determined by titration. you receives a hydrocyanic acid selectivity of 95% with a formamide conversion of 98% what corresponds to a yield of 93.1%.
Beispiel 1 wird wiederholt, wobei die Katalysatorbelastung 1 kg FA/l Kat./h beträgt. Es resultiert eine Blausäure-Selektivität von 94,5% bei einem Formamid-Umsatz von 98%, was einer Ausbeute von 92,6% entspricht. Example 1 is repeated, the catalyst load being 1 kg FA / l cat./h. It results in a hydrocyanic acid selectivity of 94.5% with a formamide conversion of 98%, which corresponds to a yield of 92.6%.
Beispiel 2 wird wiederholt, jedoch beträgt der Druck bei der Blausäure-Herstellung 300 mbar. Es resultiert eine Blausäure-Selektivität von 95% bei einem Formamid-Umsatz von 98%, was einer Ausbeute von 93,1% entspricht. Example 2 is repeated, but the pressure in the production of hydrocyanic acid is 300 mbar. The result is a selectivity of hydrocyanic acid of 95% with a formamide conversion of 98%, which corresponds to a yield of 93.1%.
Der Mischer aus den Beispielen 1 bis 3 wird durch ein gewendeltes V2A-Blech der Stärke 1 mm und Länge 450 mm ersetzt. Dieses Katalysatorsystem hat eine spezifische Oberfläche von 220 m2/m3. Flüssiges Formamid wird im Dünnschichtverdampfer bei 300 mbar und 200°C verdampft und der gasförmige Strom bei 300 mbar und 520°C über den Katalysator geleitet. Die Katalysatorbelastung beträgt 2,3 kg FA/l Kat./h. Der Produktstrom wird analog den Beispielen 1 bis 3 analysiert. Es resultiert eine Blausäure- Selektivität von 94% bei einem Formamid-Umsatz von 97%, was einer Ausbeute von 91,2% entspricht. The mixer from Examples 1 to 3 is replaced by a coiled V2A sheet with a thickness of 1 mm and a length of 450 mm. This catalyst system has a specific surface area of 220 m 2 / m 3 . Liquid formamide is evaporated in a thin-film evaporator at 300 mbar and 200 ° C and the gaseous stream is passed over the catalyst at 300 mbar and 520 ° C. The catalyst load is 2.3 kg FA / l cat./h. The product stream is analyzed analogously to Examples 1 to 3. The result is a hydrocyanic acid selectivity of 94% with a formamide conversion of 97%, which corresponds to a yield of 91.2%.
Beispiel 4 wird wiederholt, wobei die Katalysatorbelastung 2,65 kg FA/l Kat./h beträgt. Es resultiert eine Blausäure-Selektivität von 94% bei einem Formamid-Umsatz von 95%, was einer Ausbeute von 89,3% entspricht. Example 4 is repeated, the catalyst load being 2.65 kg FA / l cat./h. It results in a hydrocyanic acid selectivity of 94% with a formamide conversion of 95%, which corresponds to a yield of 89.3%.
Beispiel 5 wird wiederholt, jedoch wird die Reaktortemperatur auf 600°C erhöht. Es resultiert eine Blausäure-Selektivität von 94% bei einem Formamid-Umsatz von 98%, was einer Ausbeute von 92,1% entspricht. Example 5 is repeated, but the reactor temperature is increased to 600 ° C. It results in a hydrocyanic acid selectivity of 94% with a formamide conversion of 98%, which corresponds to a yield of 92.1%.
Beispiel 6 wird wiederholt, wobei die Katalysatorbelastung 3,3 kg FA/l Kat./h beträgt. Es resultiert eine Blausäure-Selektivität von 94% bei einem Formamid-Umsatz von 95%, was einer Ausbeute von 89,3% entspricht. Example 6 is repeated, the catalyst load being 3.3 kg FA / l cat./h. It results in a hydrocyanic acid selectivity of 94% with a formamide conversion of 95%, which corresponds to a yield of 89.3%.
Beispiel 4 wird wiederholt, jedoch wird die zugesetzte Luftmenge auf Null reduziert. Es resultiert eine Blausäure-Selektivität von 94% bei einem Formamid-Umsatz von 81%, was einer Ausbeute von 76,1% entspricht. Example 4 is repeated, but the amount of air added is reduced to zero. It results in a hydrocyanic acid selectivity of 94% with a formamide conversion of 81%, which corresponds to a yield of 76.1%.
In einem Rohrreaktor einer üblichen technischen Synthese (Innendurchmesser 53 mm, Länge 1,5 m) wird mit einer Katalysatorschüttung aus Aluminiumoxidringen bei 500°C, 150 mbar Druck und einer Belastung von 1,2 kg FA/l Kat./h eine Blausäure-Selektivität von 91% bei einem Formamid-Umsatz von 93% erzielt, was einer Ausbeute von 84,6% entspricht. In a tubular reactor of a conventional technical synthesis (inner diameter 53 mm, Length 1.5 m) with a catalyst bed of aluminum oxide rings at 500 ° C, 150 mbar pressure and a load of 1.2 kg FA / l cat./h a hydrocyanic acid selectivity of 91% with a formamide conversion of 93%, which is a yield of 84.6% equivalent.
Der Versuch wird im Quarzglasreaktor mit Aluminumoxid-Ringen durchgeführt.
Formamid wird bei 200°C verdampft, die Belastung liegt bei 1 kg FA/l Kat/h. Es ergeben
sich folgende Werte:
300 mbar: HCN-Ausbeute 80,2%.
The test is carried out in a quartz glass reactor with aluminum oxide rings. Formamide is evaporated at 200 ° C, the load is 1 kg FA / l cat / h. The following values result:
300 mbar: HCN yield 80.2%.
Die Beispiele und Vergleichsbeispiele zeigen, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren im Vergleich zu den Verfahren des Standes der Technik selbst bei für die Dehydratisierung von Formamid hohen Drucken von 300 mbar weit bessere Ausbeuten erzielt werden können. The examples and comparative examples show that with the method according to the invention compared to the prior art methods even for dehydration far better yields of formamide high pressures of 300 mbar can be achieved can.
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