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Patent Searching and Data


Title:
SILVER CATALYST FOR THE EPOXIDATION OF ALKENES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/051541
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a catalyst containing silver, an alkaline-earth metal compound and a promoter consisting of a mixture of at least two compounds, said mixture containing at least one potassium compound and having a melting point below 340 °C. The invention also relates to a method for producing the inventive catalyst and the use of the same for the epoxidation of alkenes, especially propene.

Inventors:
HESSE MICHAEL (DE)
BORCHERT HOLGER (DE)
SCHLITTER STEPHAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/014287
Publication Date:
July 04, 2002
Filing Date:
December 05, 2001
Export Citation:
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Assignee:
BASF AG (DE)
HESSE MICHAEL (DE)
BORCHERT HOLGER (DE)
SCHLITTER STEPHAN (DE)
International Classes:
B01J23/66; C07D301/10; (IPC1-7): B01J23/04; B01J23/50; B01J23/58; B01J23/68; C07D301/10
Domestic Patent References:
WO1999006385A11999-02-11
Foreign References:
US5686380A1997-11-11
US5625084A1997-04-29
US5763630A1998-06-09
US5864047A1999-01-26
US5861519A1999-01-19
US5703254A1997-12-30
US5965480A1999-10-12
US4007135A1977-02-08
Attorney, Agent or Firm:
Isenbruck, Günter (ck Theodor-Heuss-Anlage 12, Mannheim, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Katalysator, enthaltend (a) Silber, (b) wenigstens eine Erdalkalimetallver bindung und (c) einen Promotor, bei dem es sich um ein Gemisch aus we nigstens zwei Verbindungen handelt, wobei das Gemisch wenigstens eine Kaliumverbindung enthält und einen Schmelzpunkt unterhalb 340°C auf weist.
2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der wenigstens einen Erdalkalimetallverbindung (b) um ein Erdalkalimetallcar bonat, ein Erdalkalimetalltitanat, Calciumphosphat, Magnesiumaluminat, Calciummolybdat, Calciumfluorid und/oder ein Gemisch davon handelt, wobei die wenigstens eine Erdalkalimetallverbindung (b) ggf. auf einen Träger aufgebracht ist, der aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Silicium carbid, Titandioxid und/oder Zirkoniumdioxid ausgewählt ist.
3. Katalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge misch des Promotors (c) neben der Kaliumverbindung eine Verbindung ent hält, die ein von Kalium verschiedenes Metall, ausgewählt aus Alkalimetal len, Erdalkalimetallen, Blei, Silber und/oder Thallium enthält.
4. Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Promotor ein Gemisch aus Kaliumnitrat und einer Verbindung ausge wählt aus Natriumnitrat, Natriumnitrit, Lithiumnitrat, Bleinitrat, Barium trat, Silbernitrat, Cäsiumnitrat, Rubidiumnitrat und/oder Thalliumnitrat, ent hält.
5. Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gemisch des Promotors (c) einen Schmelzpunkt unterhalb 320°C aufweist.
6. Katalysator nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch fol gende Gehalte, jeweils bezogen auf 100 Gew.% Katalysator : 150 Gew.% Silber, 150 Gew.% Erdalkalimetallverbindung, 095 Gew.% Trägermate rial, 0,120 Gew.% Kaliumverbindung und 0,0120 Gew.% weitere Ver bindung des Promotors (c).
7. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Silber (a) und der Promotor (c) auf die Erdalkalimetallverbindung (b), die ggf. auf einen Träger aufge bracht worden ist, aufgebracht werden.
8. Verwendung eines Katalysators nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder ei nes Katalysators, erhältlich durch ein Verfahren nach Anspruch 7, zur Epoxidation von Alkenen.
9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysa tor zur Epoxidation von Propen verwendet wird.
10. Verfahren zur Epoxidation von Propen in Gegenwart eines Katalysators und eines Ausgangsgemisches, das neben Propen und einem Sauerstoffhaltigen Gas ein Halogen oder eine Halogenverbindung und/oder eine Stickstoffver bindung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator ein Katalysa tor nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder ein Katalysator, erhältlich durch ein Verfahren nach Anspruch 7, eingesetzt wird.
Description:
Silberkatalysator für die Epoxidation von Alkenen Die vorliegende Erfindung betrifft einen Silberkatalysator, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung zur Epoxidation von Alkenen.

Die Erzeugen von Alkenoxiden oder-epoxiden, beispielsweise von Propenoxid oder Ethylenoxid, durch Direktoxidation oder Epoxidation der Alkene in Gegen- wart eines silberhaltigen Katalysators ist im Stand der Technik wohlbekannt. So beschreibt CA-Patent 1,282,772 ein Verfahren zur Direktepoxidation von Alke- nen, beispielsweise Propen, mit Sauerstoff in Gegenwart eines silberhaltigen Ka- talysators, der ein Erdalkalimetallcarbonat als Träger und Kaliumnitrat als Pro- motor enthält, sowie einer gasförmigen Verbindung eines Redox-Paares, bei- spielsweise Stickoxid.

Zur Verbesserung der Direktepoxidation von Alkenen sind in der Patentliteratur mehrere Ansätze offenbart worden. So beschreiben US-A-5 703 254, US-A-5 686 380, WO-A-9 845 280, WO-A-9 852 931 und US-A-5 965 480 Gold-, Molybdän-, Rhenium-, Wolfram-bzw. anorganische Chloridverbindungen als Promotoren. In WO-A-9 906 385 wird ein Magnesiumpromotor zusammen mit einem Eisen-Co- Promotor beschrieben. Als Alternativen zum in vielen Anmeldungen verwendeten Erdalkalicarbonat als Träger werden in WO-9 734 693 Erdalkalimetalltitanate, dreibasisches Calciumphosphat, Calciummolybdat und Calciumfluorid genannt.

EP-A-0 640 598 offenbart Katalysatoren für die Epoxidation von niederen Olefl- nen, die im wesentlichen aus einem Metallsilikat als Träger bestehen, worauf Sil- bernitrat, Alkalimetallnitrate und/oder Erdalkalimetallnitrate abgeschieden wer- den. Der Katalysator enthält kein elementares Silber und kein Erdalkalimetallcar- bonat.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, einen für die Epoxidation von Alkenen geeigneten Katalysator sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung zu

schaffen, wobei der Katalysator insbesondere für die Epoxidation von Propen eine hohe Selektivität ermöglichen soll.

Es wird vorgeschlagen, diese Aufgabe durch einen Katalysator zu lösen, der Sil- ber, eine Erdalkalimetallverbindung und einen Promotor enthält, wobei der Pro- motor ein Gemisch aus wenigstens zwei Verbindungen ist, von denen wenigstens eine eine Kaliumverbindung ist, und wobei das Gemisch einen Schmelzpunkt un- terhalb 340°C aufweist.

Somit betrifft die Erfindung einen Katalysator, enthaltend (a) Silber, (b) wenig- stens eine Erdalkalimetallverbindung und (c) einen Promotor, bei dem es sich um ein Gemisch aus wenigstens zwei Verbindungen handelt, wobei das Gemisch we- nigstens eine Kaliumverbindung enthält und einen Schmelzpunkt unterhalb 340°C aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Kataly- sators, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Silber (a) und der Promotor (c) auf die Erdalkalimetallverbindung (b), die ggf. auf einen Träger aufgebracht worden ist, aufgebracht werden. Daneben betrifft die Erfindung die Verwendung des Kataly- sators zur Epoxidation von Alkenen, insbesondere von Propen, sowie ein Verfah- ren zur Epoxidation von Propen in Gegenwart eines Katalysators und eines Aus- gangsgasgemisches, das neben Propen und einem Sauerstoff-haltigen Gas ein Halogen oder eine Halogenverbindung und/oder eine Stickstoffverbindung ent- hält, das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Katalysator der oben beschriebene erfindungsgemäße Katalysator eingesetzt wird. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Beispielen und den Unteransprüchen hervor.

Allgemein handelt es sich bei der Erdalkalimetallverbindung um eine anorgani- sche Verbindung, die ein oder mehrere Erdalkalimetalle, insbesondere Calcium, Strontium, Magnesium oder Barium enthält, wobei Calcium, Strontium und Bari- um am meisten bevorzugt sind. In Abhängigkeit vom gewählten Erdalkalimetall enthält die Erdalkalimetallverbindung ein Titanat, Phosphat, Aluminat, Molybdat,

Fluorid oder eine Kombination hiervon. Insbesondere handelt es sich bei der Erd- alkalimetallverbindung um Erdalkalimetallcarbonate, Erdalkalimetalltitanate, Cal- ciumphosphat, insbesondere dreibasisches Calciumphosphat, Magnesiumalumi- nat, Calciummolybdat, Calciumfluorid oder Gemische von zwei oder mehr dieser Verbindungen. Bei dem dreibasischen Calciumphosphat handelt es sich um eine Verbindung der empirischen Formel Calo (OH) 2 (PO4) 6. Bei Calciummolybdat handelt es sich um CaMo04. Die Erdalkalimetalltitanate umfassen Titanate der Formeln MTiO3, M2Ti04 und MTi205, wobei M vorzugsweise Barium, Stronti- um, Calcium oder Magnesium ist, insbesondere Calcium oder Strontium. Allge- mein kann es sich bei den Erdalkalimetallverbindungen um solche handeln, wie sie in der EP-B-0 888 184 oder in der WO-A-9 734 693 beschrieben sind.

Am meisten bevorzugt ist als Erdalkalimetallverbindung ein Erdalkalimetallcar- bonat, wobei dies aus allen bekannten Erdalkalimetallcarbonaten ausgewählt wer- den kann, wobei wiederum Calciumcarbonat, Strontiumcarbonat oder Bariumcar- bonat besonders bevorzugt sind. Hierbei sind auch Gemische aus Calciumcarbo- nat mit Strontiumcarbonat oder Calciumcarbonat mit Bariumcarbonat möglich.

Am meisten bevorzugt ist Calciumcarbonat.

Die Erdalkalimetallverbindung kann auf ein inertes Trägermaterial aufgebracht sein oder auf diesem vorliegen, wobei geeignete Trägermaterialien aus Alumini- umoxid, Siliciumdioxid, Siliciumcarbid, Titandioxid und/oder Zirkoniumdioxid ausgewählt werden können. Besonders bevorzugt ist als inertes Trägermaterial Aluminiumoxid, wobei es sich um jedes bekannte Aluminiumoxid handeln kann.

Besonders bevorzugt handelt es sich um a-Aluminiumoxid oder ein hochgeglüh- tes Aluminiumoxid mit einer spezifischen Oberfläche <10 m2/g.

Bei dem Promotor handelt es sich um ein Gemisch, das erfindungsgemäß einen Schmelzpunkt unterhalb 340°C, vorzugsweise einen Schmelzpunkt unterhalb 320°C, insbesondere unterhalb 300°C, aufweist. Hierbei handelt es sich vorzugs- weise um Schmelzpunktwerte wie sie in J. Phys. Chem. Ref. Data, Vol. 1, No. 3, 1972 angegeben sind oder die Bestimmung des Schmelzpunktes erfolgt vorzugs-

weise wie darin angegeben. Bei der Kaliumverbindung des Promotors kann es sich um jede beliebige Kaliumverbindung handeln, bevorzugt handelt es sich hierbei um Kaliumnitrat oder eine Kaliumverbindung, die unter den Epoxidati- onsbedingungen Kaliumnitrat bildet oder bilden kann. Vorzugsweise enthält das Gemisch des Promotors neben der Kaliumverbindung eine Verbindung, die ein von Kalium verschiedenes Metall, ausgewählt aus Alkalimetallen (außer Kalium), Erdalkalimetallen, Blei, Silber und/oder Thallium umfaßt. Geeignete Promotor- gemische, die im oben definierten Schmelzpunktbereich liegen, kann der Fach- mann leicht durch routinemäßige Versuche bestimmen und/oder Phasendiagram- men entnehmen, wie sie beispielsweise in J. Phys. Chem. Ref. Data, Vol. 1, No. 3, 1972 beschrieben sind. Das Promotorgemisch enthält neben der Kaliumverbin- dung eine weitere Verbindung, wobei sich hierfür grundsätzlich jede Verbindung eignet, die sich mit der Kaliumverbindung zu einem Gemisch verbindet, das einen Schmelzpunkt im definierten Bereich aufweist. Hierbei sind solche Verbindungen bevorzugt, die unter den Reaktionsbedingungen chemisch weitestgehend stabil sind und keine unerwünschten Reaktionen katalysieren. Solche Verbindungen sind insbesondere Natriumnitrit, Natriumnitrat, Lithiumnitrat, Bleinitrat, Barium- nitrat, Silbernitrat, Cäsiumnitrat, Rubidiumnitrat und Thalliumnitrat, wobei Natri- umnitrat, Natriumnitrit und Lithiumnitrat besonders bevorzugt sind. Neben binä- ren Gemischen sind auch Gemische der Kaliumverbindung mit zwei oder mehre- ren der oben genannten weiteren Verbindungen möglich. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Promotor um ein Gemisch aus Kaliumnitrat und einer Verbindung, ausgewählt aus Natriumnitrat, Natrium- nitrit, Lithiumnitrat, Bleinitrat, Bariumnitrat, Silbernitrat, Cäsiumnitrat, Rubidi- umnitrat und/oder Thalliumnitrat. Sofern das Gemisch des Promotors ein Gemisch aus Kaliumnitrat und Kaliumnitrit ist, beträgt der Anteil an Kaliumnitrat wenig- stens 55 Mol-%, insbesondere 70 bis 90 Mol-%, und der Rest an Molprozent je- weils Kaliumnitrit.

Der erfindungsgemäße Katalysator enthält als Bestandteile bevorzugt in den fol- genden Mengen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsprozent Katalysator :

1-50 Gew.-%, stärker bevorzugt 5-35 Gew.-%, am meisten bevorzugt 10-25 Gew.-%, Silber ; 1-50 Gew.-%, stärker bevorzugt 5-30 Gew.-%, am meisten bevorzugt 10-25 Gew.-%, Erdalkalimetallverbindung ; 0-95 Gew.-%, stärker be- vorzugt 20-90 Gew.-%, am meisten bevorzugt 30-80 Gew.-%, Trägermaterial ; 0,1-20 Gew.-%, stärker bevorzugt 1-15 Gew.-%, am meisten bevorzugt 2-10 Gew.-%, Kaliumverbindung ; und 0,01-20 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,05-15 Gew.-%, am meisten bevorzugt 0,1-10 Gew.-% der weiteren Verbindung des Gemisches des Promotors.

Der Katalysator kann darüber hinaus weitere Promotoren oder Bestandteile, ins- besondere zur Selektivitäts-und/oder Aktivitätssteigerung, enthalten. Solche Promotoren sind die in den eingangs genannten Schriften offenbarten Verbindun- gen von Molybdän, Magnesium, Eisen, Wolfram, Gold, Rhenium oder anorgani- schen Chloriden. Bevorzugt sind Molybdän-, Wolfram-und/oder Rhenium- Verbindungen, insbesondere Molybdänverbindungen. Der Gehalt an solchen weiteren Bestandteilen und/oder Promotoren beträgt 0-5 Gewichtsteile, insbeson- dere 0-2 Gewichtsteile, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Katalysator.

Die Form des Katalysators unterliegt keinen Beschränkungen. Er kann in jeder beliebigen Form ausgebildet sein, vorzugsweise ist er in einer Form ausgebildet, die sich zum Einsatz in Festbett-, Fließbett-oder Wirbelbett-Reaktoren eignet.

Zweckmäßigerweise ist der Katalysator als Vollkatalysator oder als Trägerkataly- sator ausgebildet. Ist er als Trägerkatalysator ausgebildet, liegt die Erdalkalime- tallverbindung auf einem Trägermaterial vor, wobei es sich bei dem Trägermateri- al um eines der oben genannten Trägermaterialien, insbesondere Aluminiumoxid, handelt.

Die Herstellung des Katalysators unterliegt keinen besonderen Beschränkungen.

Es eigenen sich alle Verfahren, bei denen die Bestandteile des Katalysators in geeigneter Weise miteinander in Kontakt gebracht werden, wobei die Reihenfolge des in Kontakt Bringens beliebig ist. Vorzugsweise erfolgt es derart, daß das Sil- ber und der Promotor auf die Erdalkaliverbindung, die ggf. auf einen Träger auf-

gebracht worden ist, aufgebracht werden. Liegt also ein Träger, beispielsweise Aluminiumoxid, vor, werden die weiteren Bestandteile darauf aufgebracht. Be- vorzugte Herstellungsverfahren sind in dem CA-Patent 1,282,772 beschrieben, wobei anstelle des darin genannten Kaliumsalzes ein Promotor, wie er oben defi- niert wurde, verwendet wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Promotorgemisch durch Imprägnieren aufgebracht, insbesondere auf einen mit Silber und Erdalk- limetallverbindung, insbesondere Erdalkalimetallcarbonat, beschichteten Alumi- niumoxidträger. Vorzugsweise wird dieser beschichtete Träger hergestellt, indem Silber in Form eines löslichen Salzes oder Komplexes vor, nach oder zusammen mit der Erdalkalimetallverbindung auf das Trägermaterial aufgebracht wird, und der feuchte Träger dann calciniert wird, um die Silberverbindung in elementares Silber umzuwandeln. Um eine Silberverbindung in löslicher Form zu erhalten, kann einer Silberverbindung wie Silber (I)-oxid oder Silber- (I)-oxalat in geeigneter Weise ein Fomplexiermittel, wie Ethanolamin, Oxalsäure und/oder Ethylendia- min, zugesetzt werden, das bzw. die gleichzeitig auch als Reduktionsmittel wirken können. Das Promotorgemisch wird vorteilhafterweise als Lösung, insbesondere in Wasser, aufgebracht.

Für einen ungeträgerten Katalysator wird das Promotorgemisch durch Imprägnier- ren auf eine aus Silber und Erdalkalimetallverbindung, insbesondere Erdalkali- metallcarbonat, bestehende Katalysatorvorstufe aufgebracht. Vorzugsweise wird diese Vorstufe hergestellt, indem Silber in Form eines löslichen Salzes oder Kom- plexes mit der Erdalkalimetallverbindung vermischt wird und das Material dann calciniert wird, um die Silberverbindung in elementares Silber umzuwandeln. Das Material kann dann durch dem Fachmann bekannte Maßnahmen zu Formkörper verarbeitet werden, die sich für den Einsatz in einem Reaktor eignen. Geeignete Maßnahmen sind die Tablettierung, die Verstrangung oder die Aufbauagglomera- tion. Das Promotorgemisch kann vor der Formgebung oder danach aufgebracht werden.

Als Ausgangsmaterialien zur Herstellung des Katalysators können die gleichen Materialien verwendet werden, wie sie oben beschrieben worden sind. Hierbei können Gemische von verschiedenen Erdalkalimetallverbindungen und/oder Trä- germaterialien eingesetzt werden. Ebenso können zum Aufbringen des Silbers Gemische verschiedener löslicher Silbersalze und/oder Silberkomplexe verwendet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Katalysator wie folgt hergestellt : Zuerst werden Ethylendiamin und Oxalsäure in Wasser gelöst.

Zu dieser Lösung werden Silber (I)-oxid und Ethanolamin zugegeben. Nach dem Lösen des Silber (I)-oxids wird als Erdalkalimetallverbindung eine Calciumver- bindung, insbesondere Calciumcarbonat, in Form eines Pulvers zugegeben und die erhaltene Suspension wird vermischt. In die Suspension wird das Trägermate- rial, soweit es verwendet wird, eingerührt. Das feuchte Material wird dann calci- niert, beispielsweise bei einer Temperatur von 100 bis 400°C. Nach dem Erkalten wird mit einer Lösung aus der Kaliumverbindung und der weiteren Verbindung des Promotors in Wasser imprägniert und anschließend getrocknet. Soweit der Katalysator zusätzliche Promotoren, wie zum Beispiel Molybdänverbindungen, oder Bestandteile enthält, werden diese vorzugsweise in löslicher Form zur Sil- bersalzlösung gegeben.

Der erfindungsgemäße Katalysator eignet sich allgemein zur Epoxidation von Alkenen, wobei insbesondere für Propen, Ethylen, Butadien oder Styrol sehr gute Ergebnisse erzielt werden. Die Epoxidierung wird als Gasphasenreaktion in Ge- genwart des Katalysators und eines Ausgangsgemisches, das neben dem Alken und einem Sauerstoff enthaltenden Gas ein Halogen oder eine Halogenverbindung enthält, durchgeführt. Als Alken können acyclische und cyclische Alkene mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen verwendet werden. Als Sauerstoff enthaltendes Gas wird zweckmäßigerweise Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder reiner Sau- erstoff verwendet. Bei dem Halogen handelt es sich vorzugsweise um Chlor, wäh- rend bevorzugte Halogenverbindungen ein organisches Halogenid, beispielsweise

Ethylchlorid, Methylchlorid, Methylenchlorid, Vinylchlorid oder Ethylendichlo- rid, sind. Neben den genannten Bestandteilen kann das Ausgangsgemisch weiter- hin eine Stickstoffverbindung, beispielsweise NO, N02, N204 und/oder N203 ent- halten, wobei NO und NO2 besonders vorteilhaft sind. Darüber hinaus können Stickstoff, Methan, Ethan, Propan, Butan, Wasserdampf und Kohlendioxid vor- liegen. Bevorzugte Epoxidationstemperaturen sind 100 bis 300°C, insbesondere 220 bis 270°C. Der Druck liegt bei der Epoxidation vorzugsweise im Bereich von 1 bis 30 bar, insbesondere von 1 bis 20 bar. Vorzugsweise enthält das Ausgangs- gemisch die Bestandteile in folgenden Anteilen, jeweils bezogen auf 100 Vol.-% Ausgangsgemisch : 1 bis 10 Vol.-% Alken, insbesondere Propen ; 5 bis 50 Vol.-% Sauerstoff ; 0 bis 1000 ppm Stickoxid (e) ; 0 bis 1000 ppm Halogen oder Halogen- verbindungen ; und der Rest Kohlendioxid und/oder unter den Reaktionsbedin- gungen inertes Gas, zum Beispiel Stickstoff, Methan, Ethan und/oder Wasser- dampf.

Für die Epoxidation geeignete Reaktoren sind dem Fachmann bekannt. Besonders geeignet sind Fettbett-, Fließbett-oder Wirbelschicht-Reaktoren.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft die Epoxida- tion von Propen in Gegenwart des erfindungsgemäßen Katalysators und eines Ausgangsgasgemisches, das Propen, ein Sauerstoff enthaltendes Gas, insbesonde- re Luft, Stickoxid (NO und/oder NO2) und eine Halogenverbindung enthält, wobei vorzugsweise weiterhin Stickstoff zugegen ist.

Der erfindungsgemäße Katalysator ermöglicht die Herstellung von Alkenoxiden, insbesondere von Propenoxid, bei sehr guter Selektivität und gleichzeitig hohem Umsatz. Somit stellt die Erfindung ein äußerst wirksames System für insbesonde- re die Direktoxidation von Propen in technischem und industriellem Maßstab zur Verfügung.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, die bevor- zugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen.

Beispiel 1 Es wurden 100 g Wasser mit 101,7 g Ethylendiamin vermischt und darin 103,8 g Oxalsäuredihydrat unter Rühren gelöst. Zu der Lösung wurden 181,6 g Silber (I)- oxid sowie 38,3 g Ethanolamin zugegeben. Nachdem sich das Silber (I)-oxid voll- ständig gelöst hatte, wurde mit Wasser auf 500 ml Gesamtvolumen aufgefüllt.

Von dieser Lösung wurden 269,2 g entnommen und mit einer Lösung aus 2,5 g Ammoniumheptamolybdat-tetrahydrat in 80 ml Wasser gemischt. Hierzu wurden 64,8 g Calciumcarbonat hinzugegeben und die Suspension mit einem Ultra-Turrax intensiv vermischt. In diese Mischung wurden 112,8 g eines a-Aluminiumoxid- trägers (Norton, SA 5262) in Form einer Splittfraktion (0,6 bis 1,6mm) einge- rührt. Der feuchte Träger wurde dann in einem Vakuumtrockenschrank bei 60°C für 20 Stunden getrocknet und dann in einem Drehrohrofen unter Luft bei 300°C für 3 Stunden calciniert.

Von dem erhaltenen Katalysatorvorläufer wurden 25 g mit einer Lösung aus 0,06 g Natriumnitrat und 1,5 g Kaliumnitrat in 10 ml Wasser imprägniert und an- schließend bei 100°C getrocknet.

Beispiele 2 bis 18 und Vergleichsbeispiele 1 und 2 Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß anstelle von 0,06 g Natri- umnitrat und 1,5 g Kaliumnitrat die in folgender Tabelle 1 angegebenen Promoto- ren bzw. Promotorengemische eingesetzt wurden : Tabelle 1 Beispiel Kaliumverbindung Weitere Verbin-Schmelzpunkt dung des Pro-des Promotor- motorgemisches gemisches* Beispiel2 1,5 g KNO3 0,13 g NaNO3 317°C Beispiel 3 1,5 g KNO3 0,19 g NaNO3 301°C Beispiel4 1,5 g KNO3 0,06 g LiNO3 313°C Beispiel5 1,5 g KNO3 0,13 g LiNO3 270°C Beispiel6 1,5 g KNO3 0,19 g LiNO3 270°C Beispiel7 2,25 g KNO3 0,06 g NaNO3 328°C Beispiel 8 2, 25 g KNO3 0, 13 NaN03327°C Beispiel 9 2, 25 g KNO3 0, 2 g NaN03 317°C Beispiel 10 2, 25 g KNO3 0, 07 g LiNO3 305°C Beispiel11 2,25 g KNO3 0,14 g LiNO3 305°C Beispiel 12 2, 25 g KNO3 0, 2 g LiNO3 300°C Beispiel 13 1, 5 g KN03 0, 13 NaN03 317°C Beispiel 14 1, 5 g KN03 0, 19 NaN03302°C Beispiel 15 1, 5 g KN03 0, 21 NaN03301°C Beispiel 16 2, 25 g KNO3 0, 14 g KNO2 330°C Beispiel 17 2, 25 g KNO3 0, 14 g AgN03 335°C Beispiel18 2, 25 g KN03 0, 14 g NaN02 310°C Vergleichsbeispiel 1 1, 5 g KNO3 340°C Vergleichsbeispiel 2 2, 25 g KNO3 340°C

* entnommen aus J. Phys. Chem. Ref. Data, Vol. 1, No. 3,1972 Propenepoxidation-Durchführung der Reaktion Eine Apparatur, bestehend aus einem mantelbeheizten Edelstahlrohr von 400 mm Länge und 8 mm Innendurchmesser wurde mit 20 ml der in den Beispielen 1 bis 18 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 beschriebenen Katalysatoren beschickt.

Es wurden 86,6 ml/min. eines Gasgemisches, bestehend aus 5,3 Vol.-% Propen,

17,6Vol.-% Sauerstoff, 45 ppm Stickoxid (NO und/oder NO2), 220 ppm Ethylchlorid und Rest Stickstoff bei 250°C und 3 bar Überdruck durch das Kata- lysatorbett geleitet. Das Abgas wurde mittels eines On-Line-Gaschromatographen analysiert. Die Ergebnisse nach 50 bis 150 Betriebsstunden sind in Tabelle 2 un- ten angegeben, wobei in der Regel nach 20 bis 40 Betriebsstunden ein stationärer Zustand erreicht wurde.

Tabelle 2 Katalysator aus KNO3-Gehalt Weitere Verbindung SPO1) CPO2) [Gew.-%] des Promotorgemi- sches Vergleichsbeispiel 1 6 keine 40 0, 9 Beispiel 1 6 0, 25 Gew.-% NaN03420, 9 Beispiel 2 6 0, 5 Gew.-% NaNO3 45 1, 0 Beispiel 3 6 0, 75 Gew.-% NaNO3 46 0,9 Beispiel 4 6 0, 25 Gew.-% LiNO3 40 0, 9 Beispiel 5 6 0, 5 Gew.-% LiNO3 44 0, 8 Beispiel 6 6 0, 75 Gew.-% LiNO3 45 0,6 Vergleichsbeispiel 2 keine 40 0, 9 Beispiel 7 9 0, 25 Gew.-% NaN03421, 0 Beispiel 8 9 0, 5 Gew.-% NaNO3 45 1,0 Beispiel 9 9 0, 75 Gew.-% NaNO3 46 0, 9 Beispiel 10 9 0, 25 Gew.-% LiNO3 44 0, 8 Beispiel 11 9 0, 5 Gew.-% LiNO3 46 0,7 Beispiel 12 9 0, 75 Gew.-% LiNO3 45 0,4 Beispiel 13 4 0, 5 Gew.-% NaNO3 41 0, 8 Beispiel 14 4 0, 75 Gew.-% NaNO3 45 0,8 Beispiel 15 4 1, 0 Gew.-% NaNO3 47 0, 8 Beispiel 16 9 0, 5 Gew.-% KNO2 47 0,9 Beispiel 17 9 0, 5 Gew.-% AgNO3 40 1, 0

Beispiel18 9 0,5 Gew.-% NaNO2 45 1,0 1) Propenoxid-Selektivität Spo = CPO/(CPO + 1/3 CCO2), wobei Cpo und Cc02 die Konzentration an Propenoxid bzw. Kohlendioxid in Vol. % im Abgas, bezogen auf 100 Vol.-% Abgas, angeben ; 2) Propenoxid-Konzentration Cpo in Vol.-% im Abgas des Reaktors, bezogen auf 100 Vol.-% Abgas.

Wie den Ergebnissen in Tabelle 2 zu entnehmen ist, steigen die Selektivität und/oder die Aktivität des Katalysators bei der Propenoxidation, wenn erfin- dungsgemäß dem Kaliumnitrat eine weitere Komponente zugesetzt ist, so daß der Schmelzpunkt des Promotorgemisches unterhalb 340°C liegt.