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Bereich der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators,
welcher Edelmetalle als Hauptkomponente und weitere Metalle als
Katalyse-Promotoren zusammen mit einer Alkali- oder Erdalkalimetall-Verbindung,
getragen auf der äußeren Oberfläche eines
Trägers,
umfasst, und außerdem
die Verwendung eines Katalysators, welcher gemäß dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung hergestellt wurde, zur Erzeugung von Alkenylacetaten durch
die Reaktion von Olefinen, Essigsäure und Sauerstoff in Dampfphase.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
industrielle Herstellung von Alkenylacetaten durch die Reaktion
von Olefinen, Sauerstoff und Essigsäure in einer Dampfphase wurde
bisher in Gegenwart eines heterogenen Katalysators, welcher Edelmetalle,
Metalle als Katalyse-Promotoren zusammen mit einer Alkali- oder
Erdalkalimetall-Verbindung, getragen auf der äußeren Oberfläche eines
Trägers,
umfasst. Dieses Herstellungsverfahren ist seit langem bekannt. Der entscheidende
Punkt dieses Verfahrens, die gleichmäßige Verteilung der Metallkomponenten
auf der Oberfläche
eines Trägers
zur Erzielung einer hohen Ausbeute, wurde ebenfalls hinreichend
diskutiert und untersucht, meistens auf der Grundlage einer Veränderung
der Art oder des Verhältnisses
der Metallverbindungen in der Zusammensetzung. Jedoch besteht, unabhängig von
der Veränderung
der Metallzusammensetzung oder ihrer Struktur, die Grundstruktur
aller Katalysatoren zur Herstellung von Alkenylacetaten im Wesentlichen
aus einem Katalysator mit "Eggshell"-Form, der durch
Imprägnieren
eines Trägers
mit dem Palladium-Metall, einem Metall zur Unterstützung der
Katalyse und einer Alkali- oder Erdalkalimetall-Verbindung hergestellt
wird, wobei es sich bei dem Metall zur Unterstützung der Katalyse bevorzugt
um Gold und Kupfer handelt, und wobei die Alkali- oder Erdalkalimetall-Verbindung
bevorzugt eine Kaliumverbindung ist (
USP
3939199 ,
EP 0361484 und
USP 4668819 ).
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Zuvor
wurde der Katalysator, der zur Herstellung von Vinylacetat verwendet
wurde, durch Imprägnieren
des gesamten Trägers
mit Palladium, Gold und ähnlichen
Edelmetallen hergestellt (
USP
3725680 , 3743607); der Katalysator, der zur Herstellung
von Allylacetat verwendet wurde, wurde durch Imprägnieren des
gesamten Trägers
mit Palladium, Kupfer und ähnlichen
Edelmetallen hergestellt (
USP
3917676 ). Das bedeutet, dass die aktiven Edelmetalle auf
der inneren und äußeren Oberfläche eines
Trägers
getragen wurden. Bei Herstellung eines Katalysators auf diese Weise
stellte sich jedoch heraus, dass in der tatsächlichen Reaktion die Reaktanden
kaum effizient in die inneren Bereiche des Trägers diffundieren konnten,
so dass innen gelegene aktive Palladium- und Gold- oder Kupfermetalle
nicht ausreichend nutzbar gemacht werden konnten. Um diesen Nachteil
zu beheben, wurden bei dem Herstellungsverfahren des Katalysators
zur Erzeugung von Alkenylacetaten anstatt den gesamten Träger mit
einem Palladiummetall und einem Metall zur Unterstützung der
Katalyse zu imprägnieren,
diese gleichmäßig auf
die Oberfläche
eines Trägers
aufgebracht. Das heißt,
das Palladiummetall und das Metall zur Unterstützung der Katalyse, die gleichmäßig auf
der Oberfläche
eines Trägers
verteilt waren, waren auf einem getragenen Katalysator mit "Eggshell"-Form aufgebildet
(
USP 4087622 ). Das
Herstellungsverfahren bestand darin, dass der Träger zunächst mit den aktiven metallischen
Materialien imprägniert
wurde, und anschließend
diese Metallsalze durch ihr Eintauchen in eine Lösung, enthaltend Alkali- oder
Erdalkalimetall-Salz(e), ausgefällt
wurden (
USP 4048096 ,
USP 3775342 ).
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Des
Weiteren ist die Verwendung eines speziellen Trägers bei der Herstellung des
Katalysators mit Palladium oder anderen Metallen als Katalyse-Promotoren
zusammen mit einer Alkali- oder Erdalkalimetall-Verbindung bekannt. Dieser Träger wurde
vor der Imprägnierung
mit Säuren
gewaschen und nach der Imprägnierung
mit Basen behandelt (
EP-A-0519435 ).
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Da
das Palladium und das Metall zur Unterstützung der Katalyse während der
Imprägnierung
nicht homogen vorliegen, was zu einer nicht homogenen Verteilung
auf der Oberfläche
eines Trägers
führte,
waren eine Vielzahl von Studien auf dieses Problem gerichtet (
USP 4087622 ,
USP 3822308 und
Britisches Patent 1521652 ). Im Ergebnis
wurde bei der Herstellung des Katalysators zur Erzeugung von Alkenylacetaten
der Katalysator im Wesentlichen durch Imprägnieren der Oberfläche eines
Trägers
mit "Eggshell"-Form mit Palladium und
einem Metall zur Unterstützung
der Katalyse zusammen mit einer Alkali- oder Erdalkalimetall-Verbindung hergestellt.
Das Herstellungsverfahren umfasste im Allgemeinen folgende Schritte:
(1) Ein Träger
wurde mit einer wässrigen
Lösung
löslicher
Palladium-Ionen und Metall-Ionen zur Unterstützung der Katalyse imprägniert;
(2) der imprägnierte
Träger
wurde in eine Alkali-Lösung
eingetaucht, so dass die löslichen
Palladium-Ionen und Metall-Ionen zur Unterstützung der Katalyse auf der
Oberflächenschicht
des Trägers
ausgefällt
und in unlösliches
Palladium und Metall zur Unterstützung
der Katalyse im oxidativen Zustand umgebildet wurden; (3) der behandelte
Träger
wurde mit Wasser gewaschen, um lösliche
Ionen, die während
der Ausfällung
erzeugt wurden, zu entfernen; (4) das Palladium und das Metall zur
Unterstützung
der Katalyse im oxidativen Zustand, getragen auf dem behandelten
Träger,
wurden dann in den metallischen Zustand reduziert; (5) der in (4)
reduzierte Träger
wurde mit einer Lösung
aus einer Alkali- oder Erdalkalimetall-Verbindung imprägniert, und (6) der in (5)
imprägnierte
Träger
wurde getrocknet. Von diesen Schritten wurde gewöhnlich der Reduktionsschritt
(4) durch ein Reduktionsverfahren bewirkt, welches flüssige Re duktionsmittel
in einer Flüssigphase verwendete.
Jedoch ist auf Grund der nicht homogenen Natur des Palladiums und
des Metalls als Katalyse-Promotor auf der Oberfläche des Trägers der durch dieses Verfahren
hergestellte Katalysator im Allgemeinen unbefriedigend.
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Um
das obige Problem zu lösen,
wird in dem Verfahren zur Herstellung des Katalysators zur Erzeugung
von Alkenylacetaten gemäß der vorliegenden
Erfindung der konventionelle Reduktionsprozess, welcher flüssige Reduktionsmittel
in Flüssigphase
verwendet, durch einen Reduktionsprozess ersetzt, welcher gasförmige Reduktionsmittel
in einer Gasphase verwendet, wobei der Feuchtigkeitsgehalt in dem
Reduktionssystem reguliert wird. Im Ergebnis besitzt der durch das
vorliegende Verfahren hergestellte Katalysator, welcher Palladium
und ein Metall als Katalyse-Promotor zusammen mit einer Alkali-
und/oder Erdalkalimetall-Verbindung getragen auf einem Träger umfasst,
einen großen
Metall-Oberflächenbereich
und weist hohe katalytische Aktivität auf, wodurch die katalytische
Effizienz und die Lebensdauer dieses heterogenen Katalysators verbessert werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators,
welcher ein Edelmetall und ein Metall als Katalyse-Promotor zusammen
mit einer Alkali- oder Erdalkalimetall-Verbindung, getragen auf
der äußeren Oberfläche eines
Trägers,
umfasst. Das Herstellungsverfahren umfasst das Imprägnieren
des Trägers
mit einer Lösung,
enthaltend ein Edelmetall im oxidativen Zustand als Haupt-Katalysator
und ein Metall im oxidativen Zustand als Katalyse-Promotor, die
Reduktion der Metalle vom oxidativen Zustand in einen metallischen
Zustand in Gasphase mit einem gasförmigen Reduktionsmittel bei
bestimmter Temperatur, bestimmtem Druck, bestimmter Feuchtigkeit
und Gaskonzentration, anschließendes
Imprägnieren
des reduzierten Trägers
mit einer Lösung
einer Alkali- oder Erdalkalimetall-Verbindung, wie in Anspruch 1
definiert. Der Metallkomponenten tragende Katalysator, der durch
das erfindungsgemäße Verfahren
hergestellt wird, besitzt einen großen Oberflächenbereich und weist eine
hohe katalytische Aktivität
auf, was zu einer erhöhten
katalytischen Effizienz und Lebensdauer dieses heterogenen Katalysators
führt.
Der in dem vorliegenden Verfahren hergestellte Katalysator ist geeignet
zur Erzeugung von Alkenylacetaten durch die Reaktion von Olefinen,
Essigsäure
und Sauerstoff in Dampfphase.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators,
welcher ein Edelmetall als Hauptkomponente und weitere Metalle als
Katalyse-Promotoren zusammen mit einer Alkali- oder Erdalkalimetall-Verbindung
umfasst, die sämtlich
auf der äußeren Oberfläche eines
Trägers
getragen werden. Beispiele für
einen geeigneten Träger
sind Aluminiumoxid, Silikagel, Siliziumdioxid, aktiver Kohlenstoff,
Siliziumcarbid, Diatomeenerde, Bimsstein und Ähnliches, wobei davon Siliziumoxid
bevorzugt ist. Ein Beispiel für
das Edelmetall ist Palladium; zu Beispielen für das Metall als Katalyse-Promotor
zählen
Gold, Kupfer, Molybdän,
Cadmium und Magnesium, wobei davon Gold und Kupfer bevorzugt sind.
Zu Beispielen für
Alkali- oder Erdalkalimetall-Verbindungen
zählen
Hydroxide, Acetate, Nitrate und Bicarbonate von Kalium, Natrium,
Cäsium,
Magnesium, Barium und Ähnlichem,
wobei davon Kaliumsalze bevorzugt sind, und Kaliumacetat noch bevorzugter ist.
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Das
entscheidende Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass bei
der Herstellung des Katalysators zur Erzeugung von Alkenylacetaten
das konventionelle Reduktionsverfahren, welches flüssige Reduktionsmittel
in Flüssigphase
verwendet, durch ein Reduktionsver fahren ersetzt wird, welches gasförmige Reduktionsmittel
verwendet, wobei der Feuchtigkeitsgehalt in dem Reduktionssystem
reguliert wird, um die Reduktion der Metalle im oxidativen Zustand
durchzuführen.
Nach der Behandlung mit einer Alkalilösung zur Überführung des Edelmetalls und des
Metalls zur Unterstützung
der Katalyse vom oxidativen Zustand (welche nach der Imprägnierung
auf den Träger
getragen werden) in einen Hydroxid-Zustand, werden diese mit geeigneten
gasförmigen
Reduktionsmitteln unter spezifischen reduktiven Bedingungen reduziert
und in einen metallischen Zustand überführt.
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Der
hierin erfindungsgemäß verwendete
Ausdruck "oxidativer
Zustand" bezeichnet
ein Metall im kationischen Zustand, beispielsweise bedeutet Palladium
im oxidativen Zustand Pd2+.
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In
dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren
wird, nachdem die Metallkomponenten auf der Oberflächenschicht
eines Trägers
mittels eines bestens bekannten konventionellen Verfahrens aufgebracht wurden,
der bis dahin nicht reduzierte Katalysator in einem Reaktor platziert
und ein gasförmiges
Reduktionsmittel unter geeigneten Reduktionsbedingungen in Gasphase
verwendet, um die Metalle vom oxidativen Zustand in einen metallischen
Zustand zu überführen. Ein
Beispiel für
das in der vorliegenden Erfindung verwendete gasförmige Reduktionsmittel
ist Wasserstoff. In dem Reduktionsprozess wird bevorzugt das gasförmige Reduktionsmittel
mit einem inerten Gas (wie beispielsweise Stickstoffgas) verdünnt. Der
prozentuale Anteil des Volumens des Reduktionsmittels nach der Verdünnung liegt
im Bereich von 0,05 bis 75 %, bevorzugt beträgt er 5 bis 30 % Die Menge
des verwendeten Reduktionsmittels ist abhängig von den Mengen des Edelmetalls,
des Metalls zur Unterstützung
der Katalyse und dem Feuchtigkeitsgehalt der Reduktionsbedingungen; die
verwendeten Äquivalente
des Reduktionsmittels sollten im Allgemeinen wenigstens das 1- bis
1,5-fache der Äquivalente
betragen, die zur Reduktion des Katalysators erforderlich sind;
gegebenenfalls kann mehr Reduktionsmittel verwendet werden. Die
Reduktionstemperatur beträgt üblicherweise
100 bis 300°C,
bevorzugt 150 bis 250°C.
Der Reduktionsdruck liegt gewöhnlich
zwischen 0 und 5 kg/cm2 (Manometerdruck),
bevorzugt zwischen 1,5 und 3,5 kg/cm2 (Manometerdruck).
Der Feuchtigkeitsgehalt wird auf 50 bis 5000 ppm eingestellt, bevorzugt
liegt er im Bereich von 50 bis 2000 ppm. Die Regulierung des Feuchtigkeitsgehalts
wird durch periodisches Durchspülen
des Reduktionssystems mit Stickstoff zur Entfernung des während der
Reduktion erzeugten Wasserdampfs bewirkt. Durch die Regulierung
des Feuchtigkeitsgehalts während
der Reaktion werden die im oxidativen Zustand vorliegenden Metalle
vollständiger
reduziert.
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Nach
dem Reduktionsprozess wird der reduzierte Katalysator mit deionisiertem
Wasser gewaschen, bis die Chlorid-Ionen vollständig entfernt sind, und anschließend getrocknet.
Nach dem Trocknen wird er mit einer wässrigen Lösung, enthaltend eine Alkali-
oder Erdalkalimetall-Verbindung, imprägniert. Schließlich wird der
Katalysator bei einer Temperatur von 80 bis 150°C getrocknet, bis der Wassergehalt
0 bis 6 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 3 Gew.-%, beträgt.
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Der
in der vorliegenden Erfindung hergestellte, Metallkomponenten tragende
Katalysator ist geeignet zur Erzeugung von Alkenylacetaten durch
die Reaktion von Olefinen, Essigsäure und Sauerstoff in Dampfphase.
Zu den olefinischen Verbindungen zählen Ethylen, Propylen, Isobutylen
und Ähnliches.
Beispielsweise kann der gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellte Katalysator verwendet werden, um in Gegenwart
von Ethylen, Essigsäure
und Sauerstoff in Dampfphase Vinylacetat herzustellen. Der in diesem
Herstellungsprozess verwendete Katalysator umfasst Palladium, Gold
und eine Alkali- oder Erdalkalimetall-Verbindung (wobei eine Kaliumverbindung
bevorzugt ist). Des Weiteren kann der gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellte Katalysator verwendet werden, um in Gegenwart von Propylen,
Essigsäure
und Sauerstoff in Dampfphase Allylacetat herzustellen. Der in diesem
Herstellungsprozess verwendete Katalysator umfasst Palladium, Kupfer (des
Weiteren können
Barium und Blei zugegeben werden) und eine Alkali- oder Erdalkalimetall-Verbindung (wobei
eine Kaliumverbindung bevorzugt ist).
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Eine
bestimmte Menge des obigen hergestellten Katalysators zur Erzeugung
von Alkenylacetaten wird in einer Reaktionskammer mit einem inneren
Durchmesser von 20 mm und einer Länge von 2,0 m platziert. Unter
einem spezifischen Druck am Eingang der Reaktionskammer werden die
Reaktionsgase in die Reaktionskammer eingeführt, wobei die Reaktionstemperatur
gemäß der Aktivität des Katalysators
eingestellt wird. Diese Reaktionsgase umfassen 30 bis 45 Volumen-%
Olefin, 30 bis 50 Volumen-% Stickstoffgas, 5 bis 15 Volumen-% Essigsäure und
3 bis 7 Volumen-% Sauerstoff. Die Ausbeute an Alkenylacetat wird
durch Analyse der Zusammensetzung am Ausgang der Reaktionskammer über eine
bestimmte Zeit analysiert.
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Im
Allgemeinen erfolgt die Auswahl eines Katalysators in der Industrie
auf Grundlage der katalytischen Aktivität. Die katalytische Aktivität kann im
Allgemeinen anhand folgender Formel berechnet werden:
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Aktivität eines
Katalysators:
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Selektivität eines
Katalysators:
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Da
der Oberflächenbereich
der Metalle in dem gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellten Katalysator höher ist im Vergleich zu dem
von Katalysatoren, die durch den Reduktionsprozess unter Verwendung von
flüssigen
Reduktionsmitteln hergestellt wurden, ist die Effizienz des Katalysators
in der vorliegenden Erfindung höher.
Die Bewertung der katalytischen Aktivität bestätigte, dass bei Verwendung
des Katalysators zur Erzeugung von Alkenylacetaten der gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellte Katalysator nicht nur eine höhere Aktivität der Gesamtreaktion
von Olefinen, Essigsäure
und Sauerstoff bereitstellt, sondern ebenso eine verlängerte Lebensdauer
besitzt. Das bedeutet, dass im Vergleich zu konventionellen Katalysatoren
der Katalysator der vorliegenden Erfindung bei konstant bleibenden
Bedingungen der synthetischen Reaktion (wie beispielsweise Druck,
Temperatur, Sauerstoff-Konzentration) eine höhere Ausbeute an Alkenylacetaten
pro Einheitsvolumen des Katalysators in dem Reaktor und pro Einheitszeit
ergeben kann. Des Weiteren kann – bei gleich bleibender Produktionsausbeute – nicht
nur die Reaktionstemperatur herabgesetzt werden, sondern ebenso
die Selektivität
der Reaktion erhöht
werden, was zu weniger Erzeugung von Kohlendioxid und weniger Produktverlust
während
des Entfernens des Kohlendioxids führt, wodurch der Verbrauch
an Rohmaterial pro Einheit geringer ist.
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele
weiter beschrieben, wodurch der Umfang der vorliegenden Erfindung
jedoch in keiner Weise eingeschränkt
wird.
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Beispiel 1
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Bei
dem in diesem Beispiel verwendeten Träger handelt es sich um einen
porösen
Träger
aus Aluminiumoxid/Siliziumdioxid mit einem äußeren Durchmesser von 5 mm,
der von SUD-CHEMIE AG bezogen wurde. Dieser Träger besitzt einen Oberflächenbereich
von 100 bis 120 m2/g, ein Porenvolumen von
0,7 bis 0,9 ml/g und eine Füllkonstante
von 600 g/l. Der Metallkomponenten tragende Katalysator wurde gemäß den folgenden
Schritten hergestellt:
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Schritt
1): 2,2 kg einer wässrigen
Na2PdCl4-Lösung, enthaltend
15 Gew.-% Palladium,
wurden zu 0,5 kg einer wässrigen
HAuCl4-Lösung, enthaltend
30 Gew.-% Gold, gegeben. Die Mischung wurde dann mit deionisiertem
Wasser bis zu einem Gesamtvolumen von 37,2 Liter verdünnt. 100
Liter des Aluminiumoxid-/Siliziumdioxid-Trägers wurden in einem Imprägnierungstank
mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 24 Umdrehungen pro Minute
platziert. Die Mischung wurde schnell über 10 Minuten zugegeben.
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Schritt
2): Es wurde Heißluft
durchgeleitet, um den Träger
zu trocknen, bis die verbleibende Feuchtigkeit weniger als 4 % betrug.
Die Temperatur der Heißluft
betrug weniger als 120°C.
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Schritt
3): Etwa 60 kg einer 28 Gew.-%igen NaOH-Lösung wurden zu dem getrockneten
Katalysator gegeben. Die Eintauchdauer betrug über 20 Stunden. Das anfänglich lösliche Palladiumchlorid
und Gold wurden in unlösliche
Palladiumhydroxide und Gold überführt.
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Schritt
4): Nach dem Trocknen wurde der imprägnierte Katalysatorträger in einem
Reduktionsreaktor platziert, in dem die Temperatur bei 165°C und der
Druck bei 2 kg/cm2 (Manometerdruck) reguliert
wurden. Die reduzierenden Gase wurden mit einer Fließgeschwindigkeit
von 15 cm/Sekunde in den Reak tor geleitet, wobei das Verhältnis der
reduzierenden Gase Wasserstoff und Stickstoff in der Zusammensetzung
1:3 betrug. Der Feuchtigkeitsgehalt der Reduktionsbedingung wurde
durch das periodische Durchspülen
des Reduktionssystems mit Stickstoffgas bei 800 + 200 ppm reguliert.
Palladium und Gold in oxidativem Zustand wurden zu Palladium und
Gold in metallischem Zustand reduziert.
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Schritt
5): Zur Entfernung der Chlorid-Ionen wurde der obige Katalysator
mit einer Menge von 15 bis 16 Litern deionisiertem Wasser pro Liter
Katalysator gewaschen, bis der Katalysator frei von Chlorid-Ionen
war.
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Schritt
6): Der Katalysatorträger
wurde wie in Schritt 2) getrocknet.
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Schritt
7): Eine entsprechende Menge an Kaliumacetat wurde zu dem getrockneten
Katalysatorträger gegeben,
so dass jeder Liter des Katalysators 30 g Kaliumacetat enthielt.
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Schritt
8): Der Katalysatorträger
wurde wie in Schritt 2) gewaschen.
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Nach
den obigen Schritten wurde ein Katalysator, enthaltend 3,3 g/Liter
Palladium, 1,5 g/Liter Gold und 30 g/Liter Kaliumacetat, erhalten,
wobei das gesamte Palladium und Gold auf der Oberfläche des
Trägers
gut verteilt waren; der Oberflächenbereich
der Metalle wurde bestimmt, die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Neunhundert
Milliliter des so erhaltenen Katalysators wurden in eine Reaktionskammer
mit einem inneren Durchmesser von 20 mm und einer Länge von
2,0 m geladen. Unter einem Druck von 8 kg/cm2 (Manometerdruck)
am Eingang des Reaktors wurde die gasförmige Reaktionsmischung bei
einer Temperatur von 140°C
in den Reaktor eingeführt.
Die gasförmige
Mischung bestand aus 41 Volumen-% Ethylen, 43 Volumen-% Stickstoffgas,
10 Volumen-% Essigsäure
und 6 Volumen-% Sauerstoff. Während
die Zusammensetzung am Ausgang über
eine be stimmte Zeit analysiert wurde, wurden die Aktivität und die
Selektivität
des Katalysators berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Bei
der Berechnung der Aktivität
und der Selektivität
des Katalysators wurde das Rohprodukt am Ausgang des Reaktors mit
eiskaltem Wasser abgekühlt
und die Zusammensetzung durch Shimadzu-Gas-Chromatographie analysiert. Die Fließgeschwindigkeit
der Gase wurde durch das Shinagawa-Trockengas-Messgerät bestimmt,
und der Oberflächenbereich
der Metalle wurde gemäß dem Verfahren
von ChemiSorp (ASTM D3908) bestimmt.
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Beispiel 2
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Beispiel
1 wurde wiederholt, mit dem Unterschied, dass 2,2 kg einer wässrigen
Na2PdCl4-Lösung, enthaltend
18 Gew.-% Palladium, und 0,5 kg einer wässrigen HAuCl4-Lösung, enthaltend
36 Gew.-% Gold, verwendet wurden. Der resultierende Katalysator
enthielt 4,0 g/Liter Palladium, 1,8 g/Liter Gold und 30 g/Liter
Kaliumacetat, wobei das gesamte Palladium und Gold gut auf der Oberfläche des
Trägers
verteilt waren.
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Der
Katalysator wurde durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
bewertet; diese Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Beispiel 3
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Beispiel
1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass 2,2 kg einer wässrigen
Na2PdCl4-Lösung, enthaltend
22,5 Gew.-% Palladium, und 0,5 kg einer wässrigen HAuCl4-Lösung, enthaltend
45 Gew.-% Gold, verwendet wurden. Der resultierende Katalysator
enthielt 5,0 g/Liter Palladium, 2,25 g/Liter Gold und 30 g/Liter Kaliumacetat,
wobei das gesamte Palladium und Gold gut auf der Oberfläche des
Trägers
verteilt waren.
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Dieser
Katalysator wurde durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Beispiel 4
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Beispiel
1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass 2,2 kg einer wässrigen
Na2PdCl4-Lösung, enthaltend
30 Gew.-% Palladium, und 0,5 kg einer wässrigen HAuCl4-Lösung, enthaltend
60 Gew.-% Gold, verwendet wurden. Der resultierende Katalysator
enthielt 6,6 g/Liter Palladium, 3,0 g/Liter Gold und 30 g/Liter
Kaliumacetat, wobei das gesamte Palladium und Gold gut auf der Oberfläche des
Trägers
verteilt waren.
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Dieser
Katalysator wurde durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Vergleichsbeispiel 1
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Beispiel
1 wurde wiederholt, wobei der Katalysator aus 2,2 kg einer wässrigen
Na2PdCl4-Lösung, enthaltend
15 Gew.-% Palladium, und 0,5 kg einer wässrigen HAuCl4-Lösung, enthaltend
30 Gew.-% Gold, hergestellt wurde, mit dem Unterschied, dass Schritt
4) folgendermaßen
abgeändert
wurde: Der imprägnierte
poröse
5-mm-Träger
wurde nach Schritt 3) in 50 Liter einer wässrigen Lösung, enthaltend 5 % N2H4, geschüttet und
für 4 Stunden
darin belassen, so dass das auf dem Träger abgeschiedene oxidative
Palladium und Gold zu Palladium und Gold im metallischen Zustand
reduziert wurden. Danach wurden die gleichen Verfahren wie in Beispiel
1 durchgeführt;
der Träger
wurde gewaschen, es wurde Kaliumacetat zugegeben und der Katalysatorträger getrocknet.
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Dieser
Katalysator wurde durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Vergleichsbeispiel 2
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Der
Katalysator wurde auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel
1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass 2,2 kg einer wässrigen
Na2PdCl4-Lösung, enthaltend
18 Gew.-% Palladium, und 0,5 kg einer wässrigen HAuCl4-Lösung, enthaltend
36 Gew.-% Gold, verwendet wurden.
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Dieser
Katalysator wurde durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Vergleichsbeispiel 3
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Der
Katalysator wurde auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel
1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass 2,2 kg einer wässrigen
Na2PdCl4-Lösung, enthaltend
22,5 Gew.-% Palladium, und 0,5 kg einer wässrigen HAuCl4-Lösung, enthaltend
45 Gew.-% Gold, verwendet wurden.
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Dieser
Katalysator wurde durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Vergleichsbeispiel 4
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Der
Katalysator wurde auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel
1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass 2,2 kg einer wässrigen
Na2PdCl4-Lösung, enthaltend
30 Gew.-% Palladium, und 0,5 kg einer wässrigen HAuCl4-Lösung, enthaltend
60 Gew.-% Gold, verwendet wurden.
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Dieser
Katalysator wurde durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Vergleichbeispiel 5
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Beispiel
1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass der Feuchtigkeitsgehalt
der Reduktionsbedingung in Beispiel 1 nicht reguliert wurde und über 5000
ppm lag. Es wurde in Vergleichsbeispiel 5 ein Katalysator erhalten,
der 3,3 g/Liter Palladium, 1,5 g/Liter Gold und 30 g/Liter Kaliumacetat
enthielt, wobei das gesamte Palladium und Gold gut auf der Oberfläche des
Träger
verteilt waren.
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Dieser
Katalysator wurde durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Beispiel 5
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Es
wurde ein Katalysator auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt,
mit dem Unterschied, dass 2,2 kg einer wässrigen Na2PdCl4-Lösung, enthaltend
15 Gew.-% Palladium, und 0,5 kg einer wässrigen CuCl2-Lösung, enthaltend
14,6 Gew.-% Kupfer, verwendet wurden.
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Nach
den obigen Schritten enthielt der resultierende Katalysator 3,3
g/Liter Palladium, 0,34 g/Liter Kupfer und 30 g/Liter Kaliumacetat,
wobei das gesamte Palladium und Kupfer gut auf der Oberfläche des
Trägers
verteilt waren.
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Sechshundert
Milliliter des so erhaltenen Katalysators wurden in eine Reaktionskammer
mit einem inneren Durchmesser von 20 mm und einer Länge von
2,0 m geladen. Unter einem Druck von 7,0 kg/cm2 (Manometerdruck)
am Eingang des Reaktors wurde die gasförmige Reaktionsmischung bei
einer Temperatur von 148°C
in den Reaktor eingeführt.
Die gasförmige
Mischung bestand aus 29 Volumen-% Propylen, 44 Volumen-% Stickstoffgas,
6,7 Volumen-% Essigsäure,
13,5 Volumen-% Dampf und 6,5 Volumen-% Sauerstoff. Während die
Zusammensetzung am Ausgang über
eine bestimmte Zeit analysiert wurde, wurden gemäß den gleichen Verfahren wie
in Beispiel 1 die Aktivität
und die Selektivität
des Katalysators berechnet; außerdem wurde
der Oberflächenbereich
der Metalle bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Beispiel 6
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Es
wurde ein Katalysator auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt,
mit dem Unterschied, dass 2,2 kg einer wässrigen Na2PdCl4-Löung, enthaltend
15 Gew.-% Palladium, und 0,5 kg einer wässrigen CuCl2-Löung, enthaltend
6,0 Gew.-% Kupfer, verwendet wurden.
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Dieser
Katalysator wurde durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 5
bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Beispiel 7
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Es
wurde ein Katalysator auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt,
mit dem Unterschied, dass 2,2 kg einer wässrigen Na2PdCl4-Löung,
enthaltend 22,5 Gew.-% Palladium, und 0,5 kg einer wässrigen CuCl2-Löung,
enthaltend 14,6 Gew.-% Kupfer, verwendet wurden.
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Dieser
Katalysator wurde durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 5
bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Vergleichsbeispiel 6
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Es
wurde ein Katalysator auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel
1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass 2,2 kg einer wässrigen
Na2PdCl4-Löung, enthaltend
15 Gew.-% Palladium, und 0,5 kg einer wässrigen CuCl2-Löung, enthaltend
14,6 Gew.-% Kupfer, verwendet wurden.
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Dieser
Katalysator wurde durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 5
bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Vergleichsbeispiel 7
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Es
wurde ein Katalysator auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel
1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass 2,2 kg einer wässrigen
Na2PdCl4-Löung, enthaltend
15 Gew.-% Palladium, und 0,5 kg einer wässrigen CuCl2-Löung, enthaltend
6,0 Gew.-% Kupfer, verwendet wurden.
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Dieser
Katalysator wurde durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 5
bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Vergleichsbeispiel 8
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Es
wurde ein Katalysator auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel
1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass 2,2 kg einer wässrigen
Na2PdCl4-Löung, enthaltend
22,5 Gew.-% Palladium, und 0,5 kg einer wässrigen CuCl2-Löung, enthaltend
14,6 Gew.-% Kupfer, verwendet wurden.
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Dieser
Katalysator wurde durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 5
bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Vergleichsbeispiel 9
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Beispiel
1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass anstelle von Wasserstoff
Ethylen als gasförmiges
Reduktionsmittel in dem Reduktionsprozess verwendet wurde.
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Dieser
Katalysator wurde durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Vergleichsbeispiel 10
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Beispiel
5 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass der Feuchtigkeitsgehalt
der Reduktionsbedingung in Beispiel 5 nicht reguliert wurde und über 5000
ppm lag. In Vergleichsbeispiel 10 enthielt der resultierende Katalysator
3,3 g/Liter Palladium, 0,34 g/Liter Kupfer und 30 g/Liter Kaliumacetat,
wobei das gesamte Palladium und Kupfer gut auf der Oberfläche des
Trägers
verteilt waren.
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Dieser
Katalysator wurde durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 5
bewertet; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1
| Aktivität (g/Liter/Std.) | Selektivität (%) | Oberflächenbereich
der Metalle (m2/g Metall) |
Beispiel
1 | 401 | 95,4 | 138 |
Beispiel
2 | 456 | 95,7 | 143 |
Beispiel
3 | 632 | 94,8 | 123 |
Beispiel
4 | 785 | 95,4 | 117 |
Vergleichsbeispiel
1 | 327 | 95,5 | 123 |
Vergleichsbeispiel
2 | 380 | 95,6 | 122 |
Vergleichsbeispiel
3 | 440 | 94,1 | 102 |
Vergleichsbeispiel
4 | 537 | 92,6 | 101 |
Vergleichsbeispiel
5 | 365 | 94,3 | 118 |
Beispiel
5 | 609 | 97,5 | 120 |
Beispiel
6 | 554 | 97,0 | 127 |
Beispiel
7 | 689 | 97,3 | 125 |
Vergleichsbeispiel
6 | 547 | 96,4 | 105 |
Vergleichsbeispiel
7 | 497 | 96,0 | 109 |
Vergleichsbeispiel
8 | 612 | 96,7 | 109 |
Vergleichsbeispiel
9 | 306 | 96,2 | 101 |
Vergleichsbeispiel
10 | 502 | 95,5 | 98 |