165998. lajstromszámú szabadalom • Eljárás akrilnitril előállítására, katalizátor jelenlétében
3 165998 4 Az uránoxidot és telluroxidot külön-külön tartalmazó katalizátorok viselkedését illetően a propilén ammóniás oxidációjának az alábbi C3 H 6 + NH 3 + 1,50 2 -* C3H3N + 3H 2 0 egyenlet szerinti konverziójára, a szelektivitásra és az akrilnitril kitermelésre vonatkozóan a technika állása alapján a következőkben ismertetésre kerülő megállapításokat tehetjük. Figyelembe veendő ezeknél, hogy a konverzióra, szelektivitásra és kitermelésre az alábbi képletek érvényesek és ezek a képletek érvényesek a leírás további részeit tekintve is. C3 H 6 konverzió (%): belépő mól C3 H 6 —kilépő mól C 3 H 6 . .100 belépő mól C3 H 6 ACN szelektivitás (%): előállított mól akrilnitril . 100 belépő mól C3 H 6 -kilépő mól C 3 H 6 ACN kitermelés (%): előállított mól akrilnitril . 100 belépő mól C3 H 6 ahol belépő mól C3 H 6 : a reaktorba belépő C 3 H 6 móljainak száma, kilépő mól C3 H 6 : a reaktort elhagyó C 3 H 6 móljainak száma, ACN: akrilnitril. Az uránoxid nagyon aktív, az egész betáplált oxigén-mennyiséget C02 -vé, CO-vá és H 2 0-vá alakítja, nem szelektív a közbenső oxidációs termékekre nézve, hajlamos arra, hogy a reakció körülményei között az ammónia és propilén hatására redukálódjon. A telluroxid sokkal kevésbé aktív (maximális propilén konverzió 33%), de nagyon jó, körülbelül 45%-os szelektivitást mutat az akrilnitrillel szemben, ezt az értéket adják meg az irodalomban fémoxidokra. így az említett katalizátorok nem megkülönböztetetten alkalmasak akrilnitril propilénből kiinduló előállítására. Meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy az urán és tellur oxidjainak vagy oxigént tartalmazó vegyületeinek keverékei olyan katalizátorokat eredményeznek, amelyek az akrilnitrillel szemben nagy szelektivitásúak és nagyon jó kitermelést biztosítanak. Ezek az oxidok vagy oxigént tartalmazó, katalizátorként használt vegyületek tartalmazhatnak katalizátorhordozót is, így Si02 -t vagy egyéb hagyományos hordozókat, vagy előfordulhatnak hordozó nélkül is. A fentiekben előadottak azért is meglepőek, mert a két említett oxidnak nem alkalmazható bármilyen keveréke a találmány szerint. A találmány egy előnyös kiviteli alakja szerint a katalizátor-rendszerekben a Te/C atom-viszony 3-4,5, másrészt ez a viszony 2 és 5 közé is eshet. Az U-Te oxidkeverékek viselkedését vizsgálva 5 azt tapasztaltuk, hogy az U/Te viszony 2 felett van, így az uránoxid esetében, csaknem kizárólag propilén-elégést figyelhetünk meg. Ha az U/Te viszony 1, az akrilnitril szelektivitás 40%. Ha az urán-mennyiséggel összehasonlítva 10 emeljük a tellur-mennyiséget, a legnagyobb szelektivitást az U/Te = 1/4 viszonynál érjük el, és megfelelő munkakörülményeket választva jó ipari eredményeket kapunk. Több tellurt adagolva a kapott eredmények gyorsan a már el nem fogad-15 ható értékekre csökkennek. Az 1. ábrán a konverziót (a) görbe), szelektivitást (b) görbe) és a kitermeléseket (c) görbe) ábrázoljuk az U/Te tartalmú vegyületekből álló katalizátorokban levő különböző tellur-mennyiségek függvényében. 20 A katalizátor-rendszerekben az Si02 százalékos mennyisége elérheti a 80%-ot. A találmány tárgya tehát eljárás akrilnitril előállítására, propilénből, ammóniából és levegőből vagy oxigénből kiindulva, a találmány szerinti 25 katalizátor alkalmazásával. A propilén, ammónia és oxigén vagy levegő gőzfázisú keverékét, ahol az ammónia/propilén mólarány 0,05-5/1, előnyösen 0,7/1-1,5/1 és az oxigén/propilén arány 0,5/1-3/1, előnyösen 30 1/1-2/1, előnyösen gőz jelenlétében betápláljuk egy rögzített vagy fluid katalizátor ágyas reaktorba, ahol a hőmérséklet 300-500 C°, előnyösen 350-490 C° és a nyomás atmoszférikus nyomás vagy annál egy kissé magasabb. 35 Az érintkezés ideje 0,1-50 másodperc, előnyösen 1-15 másodperc. Az érintkezés idején a katalizátor térfogata és a reaktorba betáplált reagáló gázok térfogatsebességének viszonyát értjük, ahol a térfogatot cm3 -ben, az időt másodpercben 40 fejezzük ki és a gázok normál hőmérsékleten és nyomáson vannak. A reagálatlan kiindulási anyagot bármely ismert módszerrel kinyerhetjük a reakciótermékekből, például hideg vízzel vagy megfelelő oldószerrel végzett 45 kezeléssel. A találmány szerinti katalizátorral kapott konverzió és szelektivitás ipari szempontból nagyon jelentős. A találmány szerinti katalizátor-készítmény also kalmazásával kapott eredményeket az alábbi kiviteli példákban szemléltetjük. 1. példa a) A találmány szerinti eljárásban alkalmazott U-Te oxidkatalizátor előállítása. Lemérünk 50 g U02 (N0 3 ) 2 -6H 2 Q-t és üveglombikba visszük. Hozzáadunk 50 g desztillált vizet. 60 Az oldatot a só teljes feloldódásáig mágneses keverővel keverjük. Külön feladatunk 100 cm3 desztillált vízben ugyanolyan módon 92 g tellursavat (H2 Te0 4 '2H 2 0). A két oldatot összekeverjük olyan módon, hogy 65 az első oldatot beleöntjük a másodikba, majd 2
