148373. lajstromszámú szabadalom • Eljárás akrilnitril vagy metakrilnitril előállítására és katalizátor az eljárás kiviteléhez

Megjelent: 1961. június 30. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 148.373. SZÁM 12. o. 19—22 OSZTÁLY - DI-65 ALAPSZÁM Eljárás akrilnitril vagy metakriliűtril előállítására és katalizátor az eljárás kiviteléhez The DISTILLERS Company Limited cég Edinburgh (Skócia) Feltaláló: Hadley Davis James vegyészmérnök Epson Downs, Surrey A bejelentés napja: 1960. január 13. Nagy-Brittaniai elsőbbsége: 1959. február 12. A találmány eljárásra vonatkozik telítetlen alifás nitrilek, különösen akrilnitril és metakrilnitril előállítására. Az akrilnitril és metakrilnitril előállítását célzó, találmány szerinti eljárás lényege az, hogy propilént vagy izobutilt okigénnel és ammóniával 500 C° alatti hőmérsékleten, a gőzífázisban, gáz alakú iners hígítószer jelenlétében oly oxidáló katalizátor fölött hozzuk reakcióba, mely molibdén- és bizmutoxid keverékét és/vagy molibdén, bizmut és oxigén keverékét tartalmazza. A találmány szerinti eljárásnál használt katalizátorok kell, hogy molibdónt, oxigént és bizmutot tartalmazzanak és/vagy molibdenoxidok és bizmutoxidok keverékének vagy a molibdén és bizmut oxigéntartalmú vegyületeinek, pl. bizmutmoiibdátnak tekinthetők. A katalizátor a reakciófeltételek mellett mindkét alakban lehet jelen. A katalizátor kisebb mennyiségű adalékelemeket, pl. wolframot vagy foszfort is tartalmazhat és esetleg timföld- vagy kovasav-^aljzatra visszük fel. A katalizátor célszerűen úgy állítható elő, hogy valamely bizmutsónak vizes oldatát molibdénsavnak vagy a molibdénsav sójának vizes oldatához vagy szuszpenziójához adjuk és a kicsapott bizmut-molibdátot kinyerjük. Más alkalmas katalizátorokat úgy készítünk, hogy bizmutoxidokat molibdónoxidokkal jól ös;z~ szekeverünk. A katalizátorban jelenlevő bizmut, és a molibdén közötti arány szűkebb határok között változtatható. Az előnyös molarány 0,3 : 1 és 3 : 1 között van. A betáplált anyagban foglalt olefin aránya meglehetősen tág határok, pl. 1—20 térfogatszázalék között változhat. Előnyös arány 2—10 térfogatszázalék. A betáplált anyagban foglalt oxigén koncentrációja meglehetősen tág határok között, pl. 1—20 térfogatszázalék között változhat és előnyösen 2—15 térfogatszázalék között van. Az oxigén semleges hatású gázzal hígítható, mely pl. levegő alakjában vezethető be. Bármely gáz, mely a reakciófeltételek mellett lényegében semleges hatású, használható a katalitikus reakciónál hígító szerként, pl. nitrogén, széndioxid, vízgőz. Előnyösen vízgőzt vagy nitrogént vagy a kettő keverékét használjuk. A vízgőz koncentrációja tág határok között, pl. a reakciós gázkeverék 30 és 60 térfogatszázaléka között változhat. Levegőnek hígítószerként való alkalmazása esetén a víz-gőzkoncentráció kb. 35 térfogatszázalék. Az ammónia koncentrációja szintén mérsékelten tág határok között változhat és pl. a betáplált anyag 10 térfogatszázalékáig terjedhet. Túl kevés ammónia jelenléte esetén az akrilnitril maximális termelési, hányadát nem érjük el. Ha az akrilnitrilnek maximális termelési hányadát óhajtjuk elérni, oly ammóniafelesleget kell használni, hogy a reaktorból kilépő gázkeverék reakcióba nem lépett ammóniát tartalmazzon. Előnyösen, akkora ammóniafelesleget használunk, hogy a reaktorból kilépő gázkeverék 10 mol akrílnitrilre legalább 1 mol ammóniát tartalmazzon. A reakciót magasabb, célszerűen 300 és 500 C° közötti hőmérsékleten hajtjuk végre. A reakció idő 1—30 másodperc. A telítetlen nitril bármely alkalmas módon, pl. vízzel való ellenáramú kivonatolással nyerhető a reakciótermékekből, — célszerűen savas pH-nál — amelyet frakcionált desztilláció követ. Alább a találmány szerinti eljárást néhány kiviteli példa kapcsán ismertetjük. 1. példa: Kovasavhordozóra felvitt bizmutmolibdén-katalizátor következőképpen készíthető: 54,4 g molibdénsavat, 80 C°-ig való hevítés közben, feloldottunk 80 ml. vízben, 1,86 ml 85%-os foszforsavat adtunk hozzá és a kapott zagy kavarása után 8 mi