Катализатор для получения метакрилонитрила аммонолизом изобутена Советский патент 1975 года по МПК B01J23/888 B01J27/00 B01J23/843 B01J23/847 

Изобретение отпоснтся к производству каталнзат()ро15 д.чя получепня метакрнлоп11трила путем парофазпого аммоокнслелия нзобутена.

Известен катализатор на основе окиси железа н сурьмы, промотнрованный окислами элементов, выбранных из группы теллура, фос(юра плн бора, а также металлом из группы ванадия, молибдена или вольфрама общей эмпирической формулы

FeioSbi MecTe iXcOr ,

где Me - металл из группы ванадия, молпбдепа пли вольфрама;

X - элемент из группы фосфора пли бора;

6 5-60;

с 0,01 -I;

,05-5;

/ - чпсло атомов в окиси, полученной нри объедипенин компопеитов, равное 22-151.

Такой катализатор имеет недостаточно высокую активность и селективпость в процессе аммоиолпза изобутена - степеиь превращеНИИ в метакрилоиитрил при температуре 410°С составляет 66-70% при избирательности 67-72%.

С целью иовьипеиия активности катализатора и его селектпвиости в процессе аммонолиза изооутена предложен каталнзатор, в который в качестве активного комно1геита донолпите,1Ы10 введен вольсррам, и состав предлагаемого катализатора описывается эмпирической (юрму.юй

FeioWaX/jMe,.O,/,

в которой X представляет собой по мепьпдей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей 113 фосфора, бора и теллура;

Me представляет собой ио меиьщей мере один элемент, выбранный из группы, состояп,ей из ванадия и молибдена;

а 1-30;

6 0,01 - 15;

с 0,01-5;

d - число кислородных атомов в окиси, полученной при объединении вышеуказанных компонеитов, равное 12-143.

Катализатор может быть приготовлен любым из известных методов. Особенно важно, чтобы все компоненты были тщательно смешаиы.

Исходный материал для получения компонента - железа и катализатора может быть выбраи из большого числа материалов.

Так, }1апример, можно использовать окиси двухвалентного железа, трехвалентного желе3

за и.-щ железа в форме вместе существующих () двухвалентного и трехвалентного железа. В другом варианте можно пользоваться материалами, которые в результате химической обработки при ирокалпвапии образуют стабилизированную окись железа. В качестве таких материа.чов можио применять соли железа и неорганические кислоты, такие как нитрат железа н хлорнд железа, а также соли железа и органические кислоты, такпе, как апетат железа н оксалат железа. Этп материалы могут быть под,вергиуты прокалнвапию либо после нейтрализации щелочью, такой, как аммиак, для получения окиси железа илп неио;.-редственио окпси железа. Металлическое железо можио обрабатывать нагретой азотной кислотой. В этом случае железо иревраи1,ается в нитрат трехвалептного железа. Вне зависимости от исходиого материала рекомендуется тщательно смешивать это соедипение с другими комиоиентами и прибавлять материал в таких формах, как тонкие порошки, водные растворы и т.д.

Исходный .материал для получения вольфрамового комиопепта может представлять собой любое водорастворпмое пли водонерастворпмое соеднпеппе вольфрама.

Так, например, можно пользоваться трехокисью вольфрама, вольфрамовой кислотой, паравольфраматом аммопия, метавольфраматом аммопия, галогеппдами вольфрама и т. д. Как п в случае железа, необходимо тщательное смегпеиие компопептов.

Исходны.ми материалами для получеиия компонентов фосфора или бора являются многочпслеиные соединения, служащие псточииками этих элементов. Обычно материалы вводят в форме фосфорной 1ли борной кпслоты.

В качестве теллурового компонента можпо употреблять любые водорастворимые илн водоиерастворпмые соединения теллура. Примерами таких соединепий служат двуокись теллура, теллуристая кислота, теллуровая кислота. В другом варианте можпо пользоваться .металлическим теллуром. Его можно употреблять в форме порошка илн после его окисления ири помощи горячей азотной кислоты.

Источ1пПСом молпбдеиового компопепта может служпть любое водорастворимое илп водоперастворнмое соедппенпе молиблчена. При(epaми могут служить трехокись молибдеиа, молибденовая кислота, нарамолнбдат аммопия, метамолпбдат аммония, галогепиды молпбдепа п т. п.

Катализатор без носителя обладает высокой активностью, по его можпо употреблять в сочетании с подходящим носителем, в количестве предпочтительно 10-90% из расчета на общий вес катализатора. В качестве носителя можно пользоваться двуокисью кремния, окисью алюмппПя, окисью пиркония, окисью магппя, двуокисью кремипя - окисью алюминия, карбидом кремиия, алундом, пеоргаипческпм силикатом п т. п. Можпо прибавлять любые добавки, служаилие для улучитетшя фи4

знческих характеристик катализатора, такпе как связующие, если опи не оказывают пеблагонриятного влияния.

Предлагаемый катализатор может ириме)яться в форме таблеток при реакпии, осуществляемой па пеподвижиом слое, л-ибо в форме иорошка при осуществлении реакцтп в псевдоожижеппом слое.

Катализатор готовят сме1иеипем нсходиых матерналов до желаемого состава, сушкой и прокаливанием этой смеси. Условия, в которых проводится прокаливание, имеют большое значение для получения каталнзатора с требующейся активностью. Рекомендуется нагревать катализатор в присутствии кислорода при температуре от 400 до 950°С в течение 2-48 час.

Катализатор 1 эмпирической формулы

FeioW2Te4Moo.5Si3oO9i готовят следующим образом.

К раствору, состоящему пз 120 мл азотной кнслоты (удельный вес 1,38) и 150 мл воды, ирибавляют 11,2 г порошкообразного электролитического л елеза для достижения полного растворения. В полученном растворе нитрата железа растворяют 10,2 г порошкообразного металлического теллура (I).

10,4 г вольфрамата аммоипя и 1,8 г молибдата аммоиия растворяют в 550 мл воды (II). 180 г силиказоля - 20% по весу SiO (III).

К смеси I п III прпбавляют II и иолучеиную смесь нагревают до выпариваиия досуха при неремепшванни. Высушенную массу дробят на кускн и прокаливают прп температуре 200°С в течение 2 час п прп температуре 400°С в течение 2 час, после чего прпбавляют воду п перемешивают. Получеппую массу при 130°С в течеи 1е 16 час и ирокалнвают при 700°С в течение 4 час.

Катализатор 2 эмпирической формулы

FeioWioTesMoiSisoOiss

готовят но способу, применявшемуся при изготовлении катализатора 1. Конечное прокаливание проводят прн 700°С в течение 4 час.

Катализатор 3 эмпирической формулы

FeioWssTeioMoaiSisoOne

готовят по способу, применявшемуся при изготовлении катализатора 1. Конечное прокаливание проводят при температуре 600°С в теченне 4 час.

Катализатор 4 эмиирической формулы

Fe,oW,oTe2P2MoiSisoOi57

готовят по способу, прпменявшемуся при пзготовлеиии катализатора 1. В качестве исходного материала для получеипя компонента фосфора употребляют фосфорную кислоту. Конечное прокаливание проводят ири температуре 650°С в течеппе 4 час.

Каталпзатор 5 эмпирической формулы

FeioW2Te4ViSi5oOi3i

готовят по способу, применявшемуся при изготовлепнп катализатора 1, с тем исключением, что вместо молибдата аммония употребляют мета-вападат аммоиия. Конечное прокали