Способ получения акрилонитрила
Патент 505354
Авторы
Способ получения акрилонитрила
Иллюстрации
Реферат
., ..к Н ь, ЬАЪИ1 : -". "".." Ч:.ХКАЯ библио каеМЕА
О П И С А Н И Е (i>) 5О5354
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ссыз Советскив
Социалистических
Республик
К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (51) М. Кл С 07С 120/14
С 07С 121/32 (22) Заявлено 28.01.72 (21) 1742344/23-4 (23) Приоритет — (32) 29.01,71 (31) Р2104223,9 (33) ФРГ
Опубликовано 28.02,76. Бюллетень № 8
Государственный комитет
Совета Министров СССР
an делам изобретений и открытий (53) УДК 547 339 2 11 (088.8) Дата опубликования описания 12.05.76 (72) Авторы изобретения
Иностранцы
Александр Охородник, Курт Зенневальд, Хайнц Эрпенбах и Херманн Фирлинг (ФРГ) Иностранная фирма
«Кнапзак АГ» (ФРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКРИЛОНИТРИЛА
Изобретение относится к способу получения акрилонитрила, находящего широкое применение при производстве синтетического акрилового волокна.
Известен способ получения акрилонитрила путем взаимодействия пропилена с аммиаком, воздухом и/или кислородом при температуре процесса 300 — 500"С, давлении 0,3 — 10 ата в присутствии катализатора, содержащего окислы железа, висмута, молибдена, фосфора, нанесенные на носитель, Однако при осуществлении процесса по известному способу выход целевого акрилонитрила не превышает 60%. Повышение же селективности процесса сопровождается снижением степени конверсии исходных веществ, что влечет за собой усложнение технологии регенерации непрореагировавшего сырья и обуславливает уменьшение производительности процесса в целом.
Целью изобретения является увеличение выхода акрилонитрила и интенсификация всего процесса за счет одновременного увеличения селективности и степени конверсии исходного сырья.
Эта цель достигается тем, что применяют катализаторы с величиной поверхности по
БЭТ от 4 до 30 м /г, окислы железа, висмута, молибдена и фосфора берут в таких количествах, что атомные соотношения железа, висмута, молибдена и фосфора равны 0,5 — 5: 1—
10: 15: 0,03 — 3, причем при величине поверхности катализатора по БЭТ от 22 до 30 мз/г атомное соотношение железа берут 0,5 — 1,4, при величине поверхности катализатора от 9 до 21 мз/г атомное соотношение железа берут
1,5 — 6, при величине поверхности катализатора от 4 до 8 м /г атомное соотношение железа берут 6,1 — 15.
10 При этом предпочтительные соотношения железа, висмута, молибдена и фосфора равны
1,5 — 12: 6 — 0: 15: 0,03 — 3, а величина поверхности катализатора по БЭТ 5 — 21 м /г.
В соответствии с изобретением время кон15 такта составляет 0,1 — 50 сек, предпочтительно
0,5 — 20 сек. Давление предпочтительно выбирать в пределах 1 — 5 ата, Объемные соотношения между пропиленом или изобутиленом, аммиаком и воздухом составляют от 1: 1—
20 1,25: 9 — 11.
Готовый катализатор содержит от 20 до
80 вес. % силикагеля, зернение которого составляет от 0,01 до 0,2 мм. Изготовление катализатора, соответствующего изобретешпо, 25 производят известным способом, согласно которому железо и висмут, предпочтительно в виде нитратов, молибден в форме парамолибдата аммония и фосфор в виде 85%-ной фосфорной кислоты при атомных соотношениях
30 железа, висмута, молибдена и фосфора, рав505354
11ых 0,5- — 15: 1 †-10: 15: 0,03 — 3, вносят в опредслеп1 се коли 1ество золя кремниевой кислоты, т. е. в суспспзшо кремниевой кислоты 13 годе, Соли металлов вносят в виде их водных растворов. Применяемое количество золя 5 крем1шевой кислоты выбирают с таким расчетом, чтобы готовый катализатор содержал в качестве посптсля около 50 вес. % силикагеля, Затем смесь тщательно перемешивают и распыляют в распылительной сушилке для 10 пысушпвапия в распыленном состоянии.
В: —,авпспмостп от размера частичек носиТо!5i, получсн1:ыи катализатор применяют или и пеподвпж 1ом пли Во взвешенном псевдоо>кижеlllloël слое. Регулирование величины по- 15 верхпости по БЭТ осуществляют путем прокалпвания предварительно высушенного катализатора прп температуре от 600 до 700 С. ПродолжIITeëüíость процесса прокаливаиия зависит от температуры и конкретного аппара- 20 турпого оформления; эту продолжительность
oII pp7IoII яют и каждом Отдельном случае эмпирп 1сс
Выход акрилончтрила, вычисленный по степени конверсии пропилена (селективность), Выход акрилонитрила, вычисленньш по исходному пропилену, %
Значения поверхности БЭТ, М2/1
Степень конверсии аммиака, о/.о
Степень конверсии пропилена, оо а (индекс для железа) л,а
1 примера
91
40
92
0,5
0,5
66
69
77
0,5
92,5
21
13
47
16
64
71
58,5
61
71
70,5
1,5
69
78
79
79 бб
78
91
1,5
89
74
92
91
1,5
1,5
92 5
2,5
2,5
52
72
64,8
69
71
71
72
72
93
92,5
91
91
92,5
92
94
91,8
36
12
58
26
21
16
12
56
78
81
67
77
78
78
78
78
12
13
14
16
17
92
0,5
93
92,5
91,8
92
1,5
2,5
20
12 ности по БЭТ хотя и находятся в рамках рассматриваемого изобретения, однако для них
25 соотпошеиие между содержанием железа и величиной поверхности по БЭТ ие является оптимальным. В примерах 4 и 7, характериПримеры 1, 3. 8, 11 и 14 являются полностью примерами для сравнения, так как значения поверхности по БЭТ для их находятся впе рамок рассматриваемого изобретения.
В случае примеров 4, 7 и 13 значения поверхловиях проведения процесса прокалпванпя его дл1пельпость тем больше, чем меньше величина поверхности по БЭТ.
Пример ы 1 — 20. В реактор для работы с псевдоожиженным слоем катализатора высоIoII 150 см и диаметром 5 см помещают каждый раз по 1000 см готового катализатора, имеющего средний размер частиц в пределах от 0,04 до 0,08 мм. В реактор подают пропилеи, -,ì:ìèàê и воздух в объемном соотношении 1: 1,25: 10 при скорости подачи 10см/сек.
Температура составляет 450 — 490 С, давление 1,2 ата, длительность пребывания газовой смеси в реакторе 10 сек. Полученные при этом результаты оообщены в приводимой ниже таблице.
Катализаторы примеров 1 — 18, обобщенных в таблице, имеют атомные соотношения Fe:
: L i: Мо: Р, равные а: 10: 15: 0,2, а в примерах 19 и 20 — равные а: 6: 15: 0,2 (соответствующие значения индекса а для железа указапы в таблице).
505354
Составитель Е. Дембовская
Техред 3. Тараненко
Редактор Е. Шепелева
Ь;орректор М. Лейзерман
Заказ 9I6/l8 Изд. Хе 1149 Тир l>K 5гз !!одиисное
HHI IVIII&I Государственного когяитета Совета Министров СССР по делагн изооретевии It открытий
113035, Москва, gK-35, 1 ауьнская наб., и. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 зующих количество содержания железа от малого до среднего (индекс Ге=1,5), величина поверх!!Ости по ЬЭТ в одном случае установлена излншнc высокой (прпмер 4), а в другом — слишком низкой (пример 7).
В примере 13 (со средним содержанием >келеза), значение поверхности по БЭТ слишком низко. Примеры 1 — 13 показывают степень конверсии пропилена н сслективность, изменяющиеся в зависимости от содер>каш!я железа и величины повсрхности по БЭТ. Примеры 14 — 20 (примеры 15 — 18 идентичны примерам 2, 5, 9 и 12) наглядно свидетельствуют о том, что по мере возрастания содержания железа и, одновременно, уменьшения значения величины поверхности по ЬЭТ степеш. конверсии пропилена, селективность и, особенно определяемая этими двумя факторами величина выхода акрилонитрила, вычисленная по прореагировавшему пропилену, является оптимальной.
Пример 14 представляет собой основной (эталонный) пример для сравнения.
Формула изобретения
1. Способ получения акрилонитрила путем взаимодействия пропилена с аммиаком, воздухом и/илп кислородом прп температуре процесса 300 — -500 С, давлении 0,3 — 10 ата, в присутствии катализатора, содержащего окислы железа, висмута, молибдена, фосфора, нанесенные на силикагелевый носитель, о т л и ч ающий ся тем, что, с целью интенсификации процесса и увеличения выхода целевого продукта, применяют катализатор с величиной поверхности по БЭТ от 4 до 30 м- /г, окислы
>1xeлеза, висмута, Ittoлнбдена It фосфора бер1 т
В та ких кол!!Чествах> что атом т1ые соотноше.ния железа, висмута, молибдена и фосфора составляют 0,5 — 15: 1 — 10: 15: 0,03 — 3, причем прп величине поверхности катализатора по
ЬЭТ от 22 до 30 м /г атомное соотношение железа берут 0,5 — 1,4, при величине поверхности катализатора от 9 до 21 м2/г атомное соотношение железа берут 1,5 — 6, при величине поверхности катализатора от 4 до 8 м /г
20 атомное соотношение железа берут 6,1 — 15.
2. Способ по п. 1, от л и ч а ю щи и с я тем, что применяют катализатор с величиной поверхности по БЭТ 5 — 21 м /г.
3. Способ по п. 1, отлич аю щийся тем, 2о что атомное соотношение железа, висмута, молибдена и фосфора составляют 1,5 — 12: 6— — 10: 1": 0,03 — 3.