DE10360057A1 - Heat treating catalyst precursor in rotary kiln through which gas stream is passed, e.g. to produce catalyst for acrylic acid production, comprises recirculating at least part of gas stream - Google Patents

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Abstract

Heat treating a catalyst precursor in a rotary kiln through which a gas stream is passed comprises recirculating at least part of the gas stream. Independent claims are also included for the following: (1) a rotary kiln apparatus comprising a circulating gas compressor (13), an off-gas compressor (17), a pressure reducer (15), a fresh gas supply (20, 21), a heatable rotating tube (1) and a gas recycle line; (2) a reactor with a nest of 5000-40000 contact tubes packed with a catalyst produced as above comprising a mixed oxide of molybdenum (Mo), vanadium (V) and niobium (Nb) and/or tungsten (W), where the Mo content is 20-80 mole%, the Mo/V molar ratio is 1-15:1, the Mo/(W+Nb) molar ratio is 80:1 to 1:4, and the arithmetic mean activity for partial oxidation of acrolein to acrylic acid for a random sample of 12 contact tubes differs from the highest or lowest activity by no more than 8degreesC; and (3) a reactor with a nest of 5000-40000 contact tubes packed with a catalyst produced as above comprising a mixed oxide of Mo, V and tellurium and/or antimony and niobium, tantalum, tungsten, titanium, aluminum, zirconium, chromium, manganese, gallium, iron, ruthenium, cobalt, rhodium, nickel, palladium, platinum, lanthanum, bismuth, boron, cerium, tin, zinc, silicon, sodium, lithium, potassium, magnesium, silver, gold and/or indium, where the arithmetic mean activity for partial oxidation of acrolein to acrylic acid for a random sample of 12 contact tubes differs from the highest or lowest activity by no more than 8degreesC.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung der Vorläufermasse einer katalytischen Aktivmasse in einem von einem Gasstrom durchströmten Drehrohrofen.The present invention relates to a Process for the thermal treatment of the precursor mass of a catalytic Active mass in a rotary kiln through which a gas stream flows.

Unter dem Begriff „katalytische Aktivmasse" sollen in dieser Schrift Feststoffe verstanden werden, die in chemischen Reaktionen, z.B. in chemischen Gasphasenreaktionen, zusätzlich zu den Reaktanden eingesetzt werden, um entweder die zur Durchführung der chemischen Reaktion erforderliche Temperatur zu mindern und/oder die Selektivität der Zielproduktbildung zu erhöhen. Dabei verläuft die chemische Reaktion in der Regel an der Oberfläche (Grenzfläche) der katalytischen Aktivmasse.Under the term “catalytic Active mass " in this document solids are understood that are in chemical Reactions, e.g. in chemical gas phase reactions, in addition to the reactants are used to either carry out the chemical reaction to reduce required temperature and / or the selectivity to increase the target product formation. It runs the chemical reaction usually at the surface (interface) of the catalytic active mass.

Beispiele für solche heterogen katalysierten Reaktionen, die prinzipiell sowohl in der Flüssigphase als auch in der Gasphase durchgeführt werden können, sind heterogen katalysierte Hydrierungen, Dehydrierungen und Oxidehydrierungen, aber auch partielle Oxidationen und partielle Ammoxidationen. Dabei kann die Aktivmasse sowohl in Pulverform als auch zu geometrischen Formkörpern geformt eingesetzt werden (letzteres kann z.B. durch Einbringen (Absorbieren) in die innere Oberfläche eines vorgeformten Trägerkörpers (man spricht dann von Trägerkatalysator), durch Aufbringen auf die äußere Oberfläche eines vorgeformten Trägerkörpers (man spricht dann von Schalenkatalysator) oder durch Verpressen (man spricht dann von Vollkatalysatoren) erfolgen. Die Formgebung kann dabei bereits der Vorläufermasse oder erst der katalytischen Aktivmasse aufgeprägt werden.Examples of such heterogeneously catalyzed reactions, which are principally both in the liquid phase can also be carried out in the gas phase heterogeneously catalyzed hydrogenations, dehydrogenations and oxide hydrogenations, but also partial oxidations and partial ammoxidations. there can the active mass in powder form as well as geometric moldings shaped (the latter can be used, for example, by inserting (absorbing) into the inner surface a preformed support body (man then speaks of a supported catalyst), by applying it to the outer surface of a preformed carrier body (one speaks then by shell catalyst) or by pressing (one speaks then by full catalysts). The shape can be already the precursor mass or are first impressed on the catalytic active composition.

Unter einer vollständigen Oxidation einer organischen Verbindung (z.B. eines gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffs, eines Alkohols oder eines Aldehyds) wird in dieser Schrift verstanden, dass der in der organischen Verbindung insgesamt enthaltene Kohlenstoff in Oxide des Kohlenstoffs (CO, CO2) umgewandelt wird.A complete oxidation of an organic compound (for example a saturated or unsaturated hydrocarbon, an alcohol or an aldehyde) is understood in this document to mean that the total carbon contained in the organic compound is converted into oxides of carbon (CO, CO 2 ).

Alle anderen Umsetzungen organischer Verbindungen mit Sauerstoff (einschließlich der Oxydehydrierungen) werden in dieser Schrift als Partialoxidationen betrachtet. Die partielle Ammoxidation unterscheidet sich von der partiellen Oxidation durch ein zusätzliches Beisein von Ammoniak.All other implementations are more organic Oxygen compounds (including oxydehydrogenations) are considered partial oxidations in this document. The partial ammoxidation differs from partial oxidation with an additional Presence of ammonia.

Es ist nun allgemein bekannt, dass katalytische Aktivmassen, bereits geformt oder ungeformt, in der Regel dadurch erhältlich sind, dass man eine in der Regel katalytisch nicht oder allenfalls gemindert aktive Vorläufermasse erzeugt, die bereits geformt oder noch ungeformt sein kann, und diese bei erhöhter Temperatur einer spezifischen Gasatmosphäre aussetzt.It is now common knowledge that Catalytic active materials, already shaped or unshaped, in the Usually available through this are that one is usually not catalytic or at most reduced active precursor mass generated, which may already be shaped or still unshaped, and this with increased Exposes temperature to a specific gas atmosphere.

Beispielsweise beschreibt die DE-A 10211275 in ihren Ausführungsbeispielen die Aktivierung einer Vorläufermasse eines Dehydrierkatalysators bei erhöhter Temperatur (500°C) in wechselnden Gasströmen (Wasserstoff, Luft, Stickstoff) und ihre Verwendung in Katalysatoren für die heterogen katalysierte Dehydrierung von Kohlenwasserstoffen in der Gasphase.For example, the DE-A 10211275 in their exemplary embodiments, the activation of a precursor mass of a dehydrogenation catalyst at elevated temperature (500 ° C.) in changing gas streams (hydrogen, air, nitrogen) and their use in catalysts for the heterogeneously catalyzed dehydrogenation of hydrocarbons in the gas phase.

In ähnlicher Weise beschreiben die Schriften EP-A 529853 , EP-A 318295 , EP-A 608838 , WO 01/96270, EP-A 731077 , EP-A 1260495 , EP-A 1254709 , EP-A 1192987 , EP-A 962253 , EP-A 1262235 , EP-A 1090684 , DE-A 19835247 , EP-A 895809 , DE-A 10261186 , EP-A 774297 , WO 02/24620, EP-A 668104 , DE-A 2161450 , EP-A 724481 , EP-A 714700 , DE-A 10046928 und DE-A 19815281 in unterschiedlichsten Gasatmosphären die thermische Behandlung von Vorläufermassen von Multielementoxidaktivmassen. Die dabei resultierenden Multielementoxidaktivmassen werden in diesen Schriften als katalytische Aktivmassen in Katalysatoren für die unterschiedlichsten heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidationen und -ammoxidationen organischer Verbindungen empfohlen und eingesetzt.The scriptures describe in a similar way EP-A 529853 . EP-A 318295 . EP-A 608838 , WO 01/96270, EP-A 731077 . EP-A 1260495 . EP-A 1254709 . EP-A 1192987 . EP-A 962253 . EP-A 1262235 . EP-A 1090684 . DE-A 19835247 . EP-A 895809 . DE-A 10261186 . EP-A 774297 , WO 02/24620, EP-A 668104 . DE-A 2161450 . EP-A 724481 . EP-A 714700 . DE-A 10046928 and DE-A 19815281 the thermal treatment of precursor masses of multielement oxide active materials in a wide variety of gas atmospheres. The resulting multielement oxide active materials are recommended and used in these documents as catalytic active materials in catalysts for a wide variety of heterogeneously catalyzed partial gas-phase oxidations and -ammoxidations of organic compounds.

Prinzipiell können solche thermischen Behandlungen in den unterschiedlichsten Ofentypen wie z.B. Hordenöfen, Drehrohröfen, Bandcalzinierer, Wirbelbettöfen oder Schachtöfen durchgeführt werden.In principle, such thermal treatments in a wide variety of furnace types such as Horde furnaces, rotary tube furnaces, belt calciners, fluidized bed furnaces or shaft furnaces carried out become.

Von zunehmender Bedeutung ist dabei (vgl. WO 02/24620), dass die insgesamt thermisch zu behandelnde Vorläufermasse unter möglichst einheitlichen Bedingungen behandelt wird, um eine möglichst einheitlich beschaffene Gesamtmenge an Aktivmasse zu erhalten.It is of increasing importance (cf. WO 02/24620) that the total to be thermally treated precursor material under possible uniform conditions is dealt with in order to get the most to obtain a uniformly procured total amount of active mass.

Beispielsweise eignen sich möglichst einheitlich beschaffene Mengen an Aktivmasse besser für heterogene Gasphasenkatalysen mit hoher Reaktandenbelastung der Aktivmasse, da sie besonders einheitliche thermische Reaktionsverhältnisse über einen Reaktorquerschnitt ermöglichen.For example, if possible uniformly procured amounts of active mass better for heterogeneous Gas phase catalysts with high reactant loading of the active mass, since they have particularly uniform thermal reaction ratios over a Enable reactor cross section.

Vor diesem Hintergrund empfiehlt die WO 02/24620, die thermische Behandlung solcher Vorläufermassen mittels einer speziellen Bandcalciniervorrichtung durchzuführen. Nachteilig an einer Bandcalcination ist jedoch, dass sie an ruhenden Schüttungen der Vorläufermasse erfolgt. Innerhalb einer solchen ruhenden Schüttung bilden sich jedoch normalerweise Temperaturgradienten aus, die einer gleichmäßigen thermischen Be handlung über die insgesamt thermisch zu behandelnde Vorläufermasse entgegenwirken.Against this background recommends WO 02/24620, the thermal treatment of such precursor compositions using a special belt calciner. adversely What is associated with a band calcination, however, is that it is at rest the precursor mass he follows. However, normally form within such a stationary bed Temperature gradients from that a uniform thermal treatment over the entire precursor mass to be treated thermally counteract.

Demgegenüber bevorzugt wäre eine thermische Behandlung der Vorläufermasse in bewegter Schüttung, wie sie bei thermischen Behandlungen in Drehrohröfen vorliegt. Durch die fortwährende Bewegtheit der Vorläufermasse in Drehrohröfen bildet selbige eine sich stetig selbst homogenisierende Schüttung, innerhalb der beispielsweise eine Ausbildung von sogenannten „Heiß-Punkten" oder „Kalt-Punkten" ausbleibt (bei den meisten thermischen Behandlungen von Vorläufermassen laufen exotherme oder endotherme Prozesse ab, die zur Ausbildung von sogenannten „Heiß-Punkten" (Orte maximaler Temperatur innerhalb der thermisch behandelten Vorläufermasse bzw. zur Ausbildung von sogenannten „Kalt-Punkten" (Orte minimaler Temperatur innerhalb der thermisch behandelten Vorläufermasse) führen. Sowohl zu hohe als auch zu niedere Temperaturen beeinträchtigen jedoch die katalytischen Eigenschaften der Aktivmasse.In contrast, a thermal treatment of the precursor mass in moving bed, as is the case with thermal treatments in rotary kilns, would be preferred. Due to the constant movement of the precursor mass in rotary kilns, it forms a continuously self-homogenizing bed, within which, for example, there is no formation of so-called "hot points" or "cold points" (in most thermal treatments of precursor masses, exothermic or endothermic processes take place , which are used for the formation of so-called "hot spots" (places maximum temperature within the thermally treated precursor mass or the formation of so-called “cold points” (locations of minimum temperature within the thermally treated precursor mass). However, both too high and too low temperatures impair the catalytic properties of the active composition.

Ein anderer Gesichtspunkt ist, dass mit der überwiegenden Anzahl von thermischen Behandlungen von Vorläufermassen thermische Zersetzungsprozesse von in der Vorläufermasse enthaltenen chemischen Bestandteilen einhergehen, wobei sich gasförmige Zersetzungsprodukte bilden, die sich auf die resultierende Aktivmassenqualtität vorteilhaft oder nachteilig auswirken können. In beiden Fällen wäre eine Selbsthomogenisierung in bewegter Schüttung vorteilhaft.Another point of view is that with the vast majority Number of thermal treatments of precursor thermal decomposition processes from in the precursor mass contained chemical components go hand in hand, with gaseous decomposition products form, which is advantageous to the resulting active mass quality or can have an adverse effect. In both cases one would be Self-homogenization in moving bed advantageous.

Eine thermische Behandlung von Aktivmassenvorläufermasse im Drehrohrofen wird u.a. in den Schriften DE-A 19815281 (z.B. Beispiel 1), DE-A 10046928 (z.B. Herstellungsbeispiel 1) und EP-A 714700 (Ausführungsbeispiele) angeregt.A thermal treatment of active mass precursor mass in the rotary kiln is described in the documents DE-A 19815281 (e.g. example 1), DE-A 10046928 (eg production example 1) and EP-A 714700 (Examples) stimulated.

Üblicherweise wird eine solche thermische Behandlung im Drehrohrofen großtechnisch so durchgeführt, dass der Neigungswinkel des Drehrohres zur Horizontalen auf einen von Null verschiedenen Wert eingestellt wird. Die höchstliegende Stelle des Drehrohres bildet die Eintragsstelle der Vorläufermasse und die tiefstliegende Stelle bildet den Ort des Materialgutaustrags. Dabei wird das Drehrohr kontinuierlich betrieben. D.h., die thermisch zu behandelnde Vorläufermasse wird dem Drehrohr auf der einen Seite kontinuierlich zugeführt, im Drehrohr kontinuierlich von der höchstgelegenen zur tiefstgelegenen Stelle transportiert und dort kontinuierlich ausgetragen. Auf dem Weg durch das Drehrohr erfährt die Vorläufermasse normalerweise die thermische Behandlung.Usually such a thermal treatment in a rotary kiln is on an industrial scale done so that the angle of inclination of the rotary tube to the horizontal on one value other than zero is set. The highest one The place of the rotary tube is the entry point of the precursor mass and the lowest point is the location of the material discharge. The rotary tube is operated continuously. That is, the thermal precursor mass to be treated is continuously fed to the rotary tube on one side, in Rotary tube continuously from the highest to the lowest Location transported and carried out there continuously. On the Learns way through the rotary tube the precursor mass usually thermal treatment.

Nachteilig ist, dass eine solche kontinuierliche Fahrweise nur vergleichsweise kurze Verweilzeiten des thermisch zu behandelnden Materialguts im Drehrohr zulässt.The disadvantage is that such continuous driving style only comparatively short dwell times of the material to be thermally treated in the rotary tube.

Zur Einstellung der gewünschten Gasatmosphäre wird normalerweise im Gegenstrom zur geförderten Vorläufermasse ein entsprechender Gasstrom durch das Drehrohr geführt. Im einfachsten Fall kann dieser aus Luft, in anderen Fällen aber u.a. auch aus Wertgasen (z.B. reduzierend wirkenden Gasen wie Wasserstoff oder Ammoniak oder inerten Gasen wie z.B. Stickstoff) bestehen.To set the desired gas atmosphere usually becomes countercurrent to the funded precursor mass a corresponding gas flow is passed through the rotary tube. in the In the simplest case, this can be made of air, but in other cases et al also from valuable gases (e.g. reducing gases such as hydrogen or ammonia or inert gases such as e.g. Nitrogen).

Nachteilig an der beschriebenen Verfahrensweise ist der vergleichsweise hohe Bedarf an solchen Gasen, die nach Verlassen des Drehrohres nicht weiter verwendet werden. Nachteilig ist auch, dass im Rahmen von im Materialgut durch thermische Zersetzung gebildete, günstig einwirkende, Gase mit dem Gasstrom ausgetragen werden und ihre vorteilhafte Wirkung nicht weiter entfalten können (z.B. aus NH4 + gebildeter NH3, oder aus NO3 gebildetes NO2, oder aus CO3 2– gebildetes CO2 bzw. CO). Eine solche vorteilhafte Wirkung kann z.B. in einer reduzierenden Wirkung bestehen.A disadvantage of the procedure described is the comparatively high demand for gases which are not used after leaving the rotary tube. Another disadvantage is that in the context of can not continue to exert their beneficial effect formed in the material stock by thermal decomposition, low applied, gases are discharged with the gas stream, and (for example, of NH 4 + formed NH 3, or NO 3 - formed NO 2 , or formed from CO 3 2- CO 2 or CO). Such an advantageous effect can consist, for example, of a reducing effect.

Die im im Drehrohr befindlichen Materialgut erwünschte Temperatur wird normalerweise auf indirektem Weg erzeugt, indem die Drehrohrwand von außen auf bestimmte Temperatur gebracht wird.The desired temperature in the material in the rotary tube is usually generated indirectly by the rotary tube wall from the outside is brought to a certain temperature.

Um dabei im Drehrohr ausgeprägte radiale und axiale Temperaturgradienten zu vermeiden, wäre es wünschenswert, den durch das Drehrohr geführten Gasstrom auf die für das Materialgut im Drehrohr erwünschte Temperatur vorerwärmt ins Drehrohr zu führen.In order to achieve pronounced radial and To avoid axial temperature gradients, it would be desirable to use the Rotary tube guided Gas flow to the for the material in the rotary tube desired Preheated temperature into the rotary tube.

Normalerweise würde dieser Wärmeinhalt des Gasstroms beim Verfassen des Drehrohres in nachteiliger Weise nicht weitergenutzt.Normally this heat content of the Gas flow when writing the rotary tube in a disadvantageous way continue to be used.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand angesichts dieses Standes der Technik darin, ein Verfahren zur thermischen Behandlung der Vorläufermasse einer katalytischen Aktivmasse in einem von einem Gasstrom durchströmten Drehrohrofen zur Verfügung zu stellen, das den Nachteilen der Verfahren des Standes der Technik weitgehend abhilft.The object of the present invention in view of this prior art, was a process for the thermal treatment of the precursor mass of a catalytic Active mass is available in a rotary kiln through which a gas stream flows represent the disadvantages of the methods of the prior art largely remedies.

Demgemäss wurde ein Verfahren zur thermischen Behandlung der Vorläufermasse einer katalytischen Aktivmasse in einem von einem Gasstrom durchströmten Drehrohrofen gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass wenigstens eine Teilmenge des den Drehrohrofen durchströmenden Gasstroms im Kreis geführt wird.Accordingly, a process for thermal treatment of the precursor mass a catalytic active mass in a rotary kiln through which a gas stream flows found, which is characterized in that at least a subset of the flowing through the rotary kiln Gas flow in a circle becomes.

Der durch den Drehrohrofen strömende Gasstrom kann im einfachsten Fall aus Luft bestehen, aber auch Wertgase wie CO, CO2, NH3, N2, NOx, SO2 oder Acetonitril enthal ten oder aus diesen Gasen bestehen. Er kann aber auch ein Gemisch dieser Gase enthalten oder aus einem solchen Gemisch bestehen.The gas stream flowing through the rotary kiln can in the simplest case consist of air, but also contain valuable gases such as CO, CO 2 , NH 3 , N 2 , NO x , SO 2 or acetonitrile or consist of these gases. However, it can also contain a mixture of these gases or consist of such a mixture.

Der durch den Drehrohrofen strömende Gasstrom kann beim erfindungsgemäßen Verfahren > 0 bis 500 Nm3/h (bzw. bis 300 Nm3/h im Fall von pulverförmigen Vorläufermassen) betragen. Häufig wird der durch den Drehrohrofen geführte Gasstrom ≥ 50 bis 500 (bzw. 300) Nm3/h und meist 100 bis 300 Nm3/h betragen.The gas flow flowing through the rotary kiln can be> 0 to 500 Nm 3 / h (or up to 300 Nm 3 / h in the case of pulverulent precursors) in the process according to the invention. Often the gas flow through the rotary kiln will be ≥ 50 to 500 (or 300) Nm 3 / h and usually 100 to 300 Nm 3 / h.

Zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens bedarf es einer geeigneten Drehrohrofenvorrichtung. Im Folgenden soll die Ausgestaltung einer solchen aufgezeigt werden, ohne damit das erfindungsgemäße Verfahren oder die dazu verwendbaren Drehrohrofenvorrichtungen in irgendeiner Form zu beschränken.To practice the method according to the invention a suitable rotary kiln device is required. Hereinafter the design of such should be shown without the inventive method or the rotary kiln devices used therefor in any one Restrict shape.

Eine schematische Darstellung dieser für das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft geeigneten (und im Ausführungsbeispiel verwendeten) Drehrohrofenvorrichtung zeigt die 1, auf die sich auch die nachfolgend verwendeten Bezugsziffern beziehen. Die Regelungen erfolgen vorzugsweise Computer gesteuert.A schematic representation of this rotary kiln device, which is suitable as an example for the method according to the invention (and used in the exemplary embodiment) is shown in FIG 1 , to which the reference numbers used below also refer. The regulations are preferably computer-controlled.

Zentrales Element einer solchen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Drehrohrofenvorrichtung ist das Drehrohr (1).The central element of such a rotary tube furnace device suitable for carrying out the method according to the invention is the rotary tube ( 1 ).

Es kann z.B. 4000 mm lang sein und einen Innendurchmesser von 700 mm aufweisen. Dabei kann es aus Edelstahl 1.4893 gefertigt sein und eine Wanddicke von 10 mm aufweisen (selbstredend kommen für das erfindungsgemäße Verfahren auch Drehrohrlängen von bis zu 15 m, häufig von bis zu 12 m in Betracht; in der Regel wird die Drehrohrlänge beim erfindungsgemäßen Verfahren ≥ 1 m, in der Regel ≥ 4 m betragen; der Innendurchmesser liegt dabei üblicherweise bei 20 cm bis 2 m, häufig bei 20 cm bis 1 m).For example, Be 4000 mm long and have an inside diameter of 700 mm. It can be made of stainless steel 1.4893 be made and have a wall thickness of 10 mm (of course come for the inventive method also tube lengths up to 15 m, often up to 12 m; As a rule, the length of the rotary tube is inventive method ≥ 1 m, in the Rule ≥ 4 m are; the inside diameter is usually 20 cm to 2 m, often at 20 cm to 1 m).

In zweckmäßiger Weise können auf der Innenwand des Drehrohrofens sogenannte Hublanzen angebracht sein. Sie dienen primär dem Zweck, die im Drehrohrofen thermisch zu behandelnde Vorläufermasse (das thermisch zu behandelnde Materialgut) anzuheben und so die Selbsthomogenisierung in bewegter Schüttung zu fördern. Bezogen auf die übrigen beispielhaft genannten Dimensionen der beispielhaft beschriebenen erfindungsgemäß geeigneten Drehrohrvorrichtung (die sich alle aufeinander beziehen und im Ausführungsbeispiel angewendet wurden) kann die Höhe der Hublanzen 5 cm betragen. Prinzipiell kann sich eine einzelne Hublanze auf die gesamte Länge des Drehrohres erstrecken. In zweckmäßiger Weise wird sich eine Hublanze jedoch nur auf eine Teillänge der Drehrohrlänge erstrecken. In der beispielhaften Ausführungsvariante können sie z.B. eine Länge von 23,5 cm aufweisen. In diesen Fällen ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn auf ein und derselben Höhe des Drehrohrofens um den Umfang äquidistant (z.B. jeweils 90°) mehrere (ein Multiple) Hublanzen (z.B. vier = ein Quadrupel) angebracht sind. Längs des Drehrohres befinden sich anwendungstechnisch vorteilhaft mehrere solcher Multiple. In der beispielhaften Ausführungsvariante befinden sich längs des Drehrohres acht solcher Quadrupel (jeweils im Abstand von 23,5 cm). Die Hublanzen zweier benachbarter Multiple (Quadrupel) sitzen am Umfang des Drehrohres vorzugsweise gegeneinander versetzt. Am Anfang und am Ende des Drehrohrofens (erste und letzte 23,5 cm in der beispielhaften Ausgestaltung) befinden sich vorteilhaft keine Hublanzen.Conveniently, on so-called lifting lances are attached to the inner wall of the rotary kiln his. They serve primarily the purpose, the precursor mass to be thermally treated in the rotary kiln (the material to be thermally treated) and so the To promote self-homogenization in moving fill. Relative to the others as an example mentioned dimensions of the example described suitable according to the invention Rotary tube device (which all relate to each other and in the embodiment the height can be applied the lances are 5 cm. In principle, a single Full length lance extend the rotary tube. Conveniently, one will However, only extend the lance to a part of the length of the rotary tube. In the exemplary design variant can they e.g. a length of 23.5 cm. In these cases, it is advantageous according to the invention if at the same height of the rotary kiln equidistant around the circumference (e.g. 90 ° each) several (one multiple) lifting lances (e.g. four = one quadruple) attached are. Along The rotary tube is advantageous in terms of application technology such multiple. There are in the exemplary embodiment variant along the Rotary tube eight such quadruples (each at a distance of 23.5 cm). The stroke lances of two neighboring multiples (quadruples) sit on The circumference of the rotary tube is preferably offset from one another. At the beginning and at the end of the rotary kiln (first and last 23.5 cm in the exemplary Configuration) there are advantageously no lifting lances.

Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehrohres kann vorteilhaft variabel eingestellt werden. Typische Umdrehungszahlen liegen bei > 0 bis 5 oder 3 Umdrehungen pro Minute. Das Drehrohr ist in zweckmäßiger Weise sowohl links- als auch rechtsdrehbar. Zum Beispiel bei Rechtsdrehung verweilt das Materialgut im Drehrohr, z.B. bei Linksdrehung wird die thermisch zu behandelnde Vorläufermasse durch die Drehrohrneigung vom Eintrag (3) zum Austrag (4) gefördert und mittels einer Austragshilfe (z.B. einer Schaufel) aus dem Drehrohr entnommen.The speed of rotation of the rotary tube can advantageously be set variably. Typical speeds are> 0 to 5 or 3 revolutions per minute. The rotary tube is expediently both left and right rotatable. For example, when turning to the right, the material remains in the rotating tube, e.g. when turning to the left, the precursor mass to be treated thermally is determined by the inclination of the rotating tube from the entry ( 3 ) to discharge ( 4 ) conveyed and removed from the rotary tube using a discharge aid (eg a shovel).

Der Neigungswinkel des Drehrohres zur Horizontalen kann vorteilhaft variabel eingestellt werden. Typische Bereichswerte liegen bei 0° bis 4° bzw. 2°. Im diskontinuierlichen Betrieb liegt er faktisch bei 0°. Im kontinuierlichen Betrieb befindet sich die tiefstliegendste Stelle des Drehrohres beim Materialgutaustrag.The angle of inclination of the rotary tube to the horizontal can advantageously be set variably. typical Range values are from 0 ° to 4 ° or 2 °. In discontinuous In operation, it is actually 0 °. The deepest point is in continuous operation the rotary tube during material discharge.

Der Materialguteintrag wird zweckmäßig über eine Zellenradschleuse volumenkontrolliert oder über eine Waage massenkontrolliert durchgeführt. Der Materialgutaustrag wird, wie bereits erwähnt, über die Drehrichtung des Drehrohrs gesteuert.The entry of material is appropriate via a Cell rotary valve volume-controlled or mass-controlled using a scale carried out. The As already mentioned, material discharge is carried out via the direction of rotation of the rotary tube controlled.

Bei diskontinuierlichem Betrieb des wie vorstehend dimensionierten Drehrohres (das zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie bereits erwähnt, auch größer oder kleiner dimensioniert sein könnte) kann eine Materialgutmenge von 200 bis 600 kg thermisch behandelt werden. Sie befindet sich dabei normalerweise ausschließlich im beheizten Teil des Drehrohres.In discontinuous operation of the as above dimensioned rotary tube (which is used to exercise the method according to the invention, As already mentioned, also bigger or could be smaller) can thermally treat a material quantity of 200 to 600 kg become. It is usually only in the heated part of the rotary tube.

Um, wie erfindungsgemäß erforderlich, wenigstens eine Teilmenge des den Drehrohrofen durchströmenden Gasstroms im Kreis führen zu können, benötigt die erfindungsgemäß zu verwendende Drehrohrofenvorrichtung eine dazu erforderliche Kreisleitung (im einfachsten Fall ein Rohrleitsystem). Während dieses statisch eingerichtet ist, ist das Drehrohr in notwendiger Weise beweglich (Rotation) angebracht.In order, as required according to the invention, at least a subset of the gas stream flowing through the rotary kiln lead in a circle to be able needed the rotary kiln device to be used according to the invention a circular line required for this (in the simplest case a pipe routing system). During this is set up statically, the rotary tube is necessary attached movably (rotation).

Um am Drehrohreintritt und am Drehrohraustritt jeweils das ruhende und das rotierende Element miteinander zu verbinden, können entweder Kugellager oder Spalte angewendet werden, die durch Graphit- oder Teflonringe abgedichtet sind (Graphit- bzw. Teflonpressdichtungen). Wegen ihrer Hochtemperaturbeständigkeit sind Graphitpressdichtungen bevorzugt.To at the rotary tube inlet and at the rotary tube outlet to connect the stationary and the rotating element to each other, can either ball bearings or gaps applied by graphite or Teflon rings are sealed (graphite or Teflon press seals). Because of their high temperature resistance graphite compression seals are preferred.

Zweckmäßigerweise verjüngt sich dabei das Drehrohr an seinem Anfang und an seinem Ende und ragt in das zu- bzw. wegführende Rohr der Kreisleitung hinein.Expediently tapers the rotary tube at its beginning and at its end and protrudes into the feeding or leading away Pipe of the circular line into it.

Diese Verbindungen werden vorteilhaft mit Sperrgas gespült. Die beiden Spülströme (11) ergänzen den durch das Drehrohr geführten Gasstrom am Eintritt des Gasstroms in das Drehrohr und am Austritt des Gasstroms aus dem Drehrohr. Die chemische Zusammensetzung der Spülströme kann an die im Drehrohr für die thermische Behandlung gewünschte Temperatur angepasst werden. Beispielsweise kann als Sperrgas Luft verwendet werden. Insbesondere bei bei höheren Temperaturen ausgeführten thermischen Behandlungen wird jedoch bevorzugt Inertgas (z.B. Stickstoff) als Sperrgas verwendet, erzeugt dieses doch neben der Sperrwirkung gleichzeitig einen Oxidationsschutz. Bevorzugt wird die Sperrgasmenge niedrig gehalten. Ein einzelner solcher Spülstrom wird daher zweckmäßig > 0 bis 50 Nm3/h, bevorzugt 1 bis 50 Nm3/h betragen.These compounds are advantageously flushed with sealing gas. The two flushing streams ( 11 ) supplement the gas flow led through the rotary tube at the entry of the gas stream into the rotary tube and at the outlet of the gas stream from the rotary tube. The chemical composition of the flushing streams can be adapted to the temperature desired in the rotary tube for the thermal treatment. For example, air can be used as the sealing gas. In particular in the case of thermal treatments carried out at higher temperatures, however, inert gas (for example nitrogen) is preferably used as the sealing gas, since in addition to the blocking effect, this also produces an oxidation protection. The amount of sealing gas is preferably kept low. A single flushing stream of this type is therefore expediently> 0 to 50 Nm 3 / h, preferably 1 to 50 Nm 3 / h.

Die Sperrwirkung ist unter anderem wichtig, um zu vermeiden, dass von der im Drehrohr selbst herrschenden Gasatmosphäre, die häufig auch toxisch nicht völlig unbedenkliche Bestandteile (z.B. CO2, NOx, NH3, CO, SO2, Acetonitril) enthält, an der Verbindungsstelle statisch/drehend nichts in die Umgebungsatmosphäre gelangt.The blocking effect is important, among other things, to prevent the gas atmosphere prevailing in the rotary tube itself, which often contains components that are not completely toxic (e.g. CO 2 , NO x , NH 3 , CO, SO 2 , acetonitrile) Static / rotating connection point does not get into the surrounding atmosphere.

Die Förderung des Kreisgasstroms (die Gaszirkulation) erfolgt mittels eines Kreisgasverdichters (13) (Ventilators, z.B. eines solchen vom Typ KXE 160-004030-00, der Fa. Konrad Reitz GmbH), der in Richtung des aus dem Drehrohr ausströmenden Gasstroms ansaugt und in die andere Richtung drückt. Unmittelbar hinter dem Kreisgasverdichter liegt der Gasdruck in der Regel oberhalb Atmosphärendruck (d.h., oberhalb von einer Atmosphäre). Hinter dem Kreisgasverdichter befindet sich ein Kreisgasaus-Iaß (über ein Regelventil (14) kann Kreisgas ausgeschleust werden, das über den Abgasverdichter (17) (Ventilator; z.B. vom Typ T100/315-R3/500, von der Fa. Meidinger) angesaugt wird). Hinter der Auslassstelle für das Kreisgas befindet sich erfindungsgemäß zweckmäßig ein Druckminderer (15), z.B. eine Blende (Querschnittsverjüngung; z.B. um etwa einen Faktor 3). Dieser erschließt in einfacher Weise die Möglichkeit, auf der Ansaugseite des Kreisgasverdichters mehr Gas anzusaugen als auf der Druckseite des Kreisgasverdichters weiterzugeben.The circulation gas flow (the gas circulation) is promoted by means of a circulation gas compressor ( 13 ) (Fan, for example of the type KXE 160-004030-00, from Konrad Reitz GmbH), which draws in in the direction of the gas stream flowing out of the rotary tube and presses in the other direction. Immediately behind the cycle gas compressor, the gas pressure is usually above atmospheric pressure (ie above one atmosphere). There is a circulating gas outlet behind the circulating gas compressor (via a control valve ( 14 ) Circulating gas can be discharged, which is discharged via the exhaust gas compressor ( 17 ) (Fan; e.g. type T100 / 315-R3 / 500, from Meidinger) is sucked in). According to the invention, a pressure reducer is expediently located behind the outlet point for the cycle gas ( 15 ), for example an aperture (cross-sectional taper; e.g. by a factor of 3). This opens up the possibility in a simple manner to draw in more gas on the suction side of the cycle gas compressor than to pass on the pressure side of the cycle gas compressor.

Auf diese Art und Weise kann im Drehrohr ein leichter Unterdruck eingestellt werden. D.h., der Druck des das Drehrohr durchströmenden Gasstroms kann beim Verlassen des Drehrohrs unterhalb des Umgebungsdrucks des Drehrohrs liegen. Diese Maßnahme trägt zusätzlich dazu bei, dass von der Gasatmosphäre im Drehrohr nichts nach außen dringt. Im Drehrohr kann aber auch relativ zum Umgebungsdruck ein leichter Überdruck eingestellt werden. Häufig wird man den Druck unmittelbar hinter dem Ausgang des Gasstroms aus dem Drehrohr auf einen Wert im Bereich von +1,0 mbar oberhalb bis zu –1,2 mbar unterhalb des Außendrucks einstellen. D.h., der Druck des das Drehrohr durchströmenden Gasstroms kann beim Verlassen des Drehrohrs unterhalb des Umgebungsdrucks des Drehrohrs liegen. Dies ist erfindungsgemäß bevorzugt.In this way, a can in the rotary tube slight negative pressure can be set. That is, the pressure of that Flowing through the rotary tube Gas flow can be below the ambient pressure when leaving the rotary tube of the rotary tube. This measure also contributes to this at that from the gas atmosphere nothing comes out in the rotary tube. A slight overpressure can also be present in the rotary tube relative to the ambient pressure can be set. Frequently one gets the pressure immediately behind the exit of the gas stream from the rotary tube to a value in the range of +1.0 mbar above up to –1.2 mbar below the external pressure to adjust. That is, the pressure of the gas stream flowing through the rotary tube can be below the ambient pressure when leaving the rotary tube of the rotary tube. This is preferred according to the invention.

Die Einstellung des Drucks im Drehrohr erfolgt zweckmäßig auf der Grundlage von Druckmessungen mittels eines Drucksensors. Als Drucksensor eignen sich z.B. solche vom Typ AMD 220, der Fa. Hartmann & Braun, die nach dem Druckmessumformer(Membranmesswerk-)Prinzip arbeiten. Anwendungstechnisch zweckmäßig ist der Drucksensor (16) unmittelbar hinter dem Ausgang des Gasstroms aus dem Drehrohr positioniert. Ein weiterer Drucksensor kann sich vor dem Eingang des Gasstroms in das Drehrohr befinden. Dieser kann auch der einzige Drucksensor sein. Im Zusammenspiel von Drucksensor (16), Abgasverdichter (17) (Ventilator, der zum Regelventil hin gerichtet ansaugt), Kreisgasverdichter und Frischgaszufuhr kann dann die Druckeinstellung erfolgen. Werden die beiden Verdichter und die Frischgaszufuhr stationär betrieben (oder werden nicht regelbare Verdichter eingesetzt), ist das Regelventil (14) die alleinige Druckstellschraube.The pressure in the rotary tube is expediently set on the basis of pressure measurements by means of a pressure sensor. Suitable pressure sensors are, for example, those of type AMD 220, from Hartmann & Braun, which operate on the pressure transmitter (diaphragm measuring principle) principle. The pressure sensor ( 16 ) positioned immediately behind the outlet of the gas flow from the rotary tube. Another pressure sensor can be located before the gas flow enters the rotary tube. This can also be the only pressure sensor. In the interaction of pressure sensor ( 16 ), Exhaust gas compressor ( 17 ) (Fan that draws in towards the control valve), cycle gas compressor and fresh gas supply can then be used to adjust the pressure. If the two compressors and the fresh gas supply are operated stationary (or non-controllable compressors are used), the control valve ( 14 ) the sole pressure adjusting screw.

Die Geschwindigkeit des durch das Drehrohr geführten Gasstroms liegt in typischer Weise bei Werten ≥ 0,1 m/s und ≤ 2 m/s.The speed of through that Rotary tube guided Gas flow is typically at values ≥ 0.1 m / s and ≤ 2 m / s.

Das Erhitzen des Materialguts im Drehrohr erfolgt erfindungsgemäß zweckmäßig durch Erhitzen des Drehrohs von außen. Prinzipiell kann dieses Erhitzen durch direkte Befeuerung erfolgen. D.h., unterhalb des Drehrohres befinden sich beispielsweise dort angebrachte Brenner, deren heiße Brenngase, beispielsweise unter der Mithilfe von Ventilatoren, um das von einer Einhüllenden umgebene Drehrohr geführt werden.Heating the material in the According to the invention, the rotary tube is expediently carried out by Heating the rotary tube from the outside. In principle, this heating can be done by direct firing. That is, there are below the rotary tube, for example attached burners, their hot ones Fuel gases, for example with the help of fans, from an envelope surrounded rotating tube become.

Bevorzugt ist das Drehrohr jedoch von einer Einhüllenden, z.B. einem Quader, umgeben, die auf ihrer Innenseite elektrisch beheizte (Widerstandsheizung) Elemente aufweist. Aus Gründen der Temperierhomogenität sollte die Einhüllende wenigstens auf zwei sich gegenüber liegenden Seiten solche Heizelemente aufweisen. Vorzugsweise umgeben die Heizelemente das Drehrohr jedoch allseitig. Ihr Abstand zur Drehrohraußenfläche beträgt typisch 10 bis 20 cm. In der hier beispielhaft beschriebenen Ausfüh rungsform (1) rotiert das Drehrohr frei in einem Quader (2), der vier in der Länge des Drehrohres aufeinanderfolgende, gleich lange, elektrisch beheizte (Widerstandsheizung) Heizzonen aufweist, von denen jede den Umfang des Drehrohrofens umschließt. Jede der Heizzonen kann den entsprechenden Drehrohrabschnitt auf Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 850°C erhitzen. Die maximale Heizleistung jeder Heizzone beträgt 30 kW. Der Abstand zwischen elektrischer Heizzone und Drehrohraußenfläche beträgt etwa 10 cm. Am Anfang und am Ende ragt das Drehrohr ca. 30 cm aus dem Quader heraus.However, the rotary tube is preferably surrounded by an envelope, for example a cuboid, which has electrically heated (resistance heating) elements on its inside. For reasons of temperature homogeneity, the envelope should have such heating elements on at least two opposite sides. However, the heating elements preferably surround the rotary tube on all sides. Their distance from the outer surface of the rotary tube is typically 10 to 20 cm. In the embodiment described here as an example ( 1 ) the rotating tube rotates freely in a cuboid ( 2 ), which has four successive, equally long, electrically heated (resistance heating) heating zones in the length of the rotary tube, each of which encloses the circumference of the rotary tube furnace. Each of the heating zones can heat the corresponding rotary tube section to temperatures between room temperature and 850 ° C. The maximum heating output of each heating zone is 30 kW. The distance between the electrical heating zone and the outer surface of the rotary tube is approximately 10 cm. At the beginning and at the end, the rotary tube protrudes approx. 30 cm from the cuboid.

Zusätzlich bietet ein Erhitzer (10) die Möglichkeit, den ins Drehrohr geführten Gasstrom vorab seines Eintritts ins Drehrohr auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen (z.B. auf die für das Materialgut im Drehrohr gewünschte Temperatur), um so die Temperierung des im Drehrohrofen befindlichen Materialguts zu unterstützen. Geht mit der thermischen Behandlung der Vorläufermasse eine exotherme chemische Umsetzung in der Vorläufermasse einher, wird man den ins Drehrohr geführten Gasstrom erfindungsgemäß vorteihaft mit einer Temperatur ins Drehrohr führen, die unterhalb der Temperatur liegt (z.B. bis zu 50°C, häufig bis zu 20°C), die für das Materialgut im Drehrohrofen vorgesehen ist. Geht mit der thermischen Behandlung der Vorläufermasse dagegen eine endotherme chemische Umsetzung in der Vorläufermasse einher, wird man den ins Drehrohr geführten Gasstrom erfindungsgemäß vorteilhaft mit einer Temperatur ins Drehrohr führen, die oberhalb der Temperatur liegt (z.B. bis zu 50°C, häufig bis zu 20°C), die für das Materialgut im Drehrohrofen vorgesehen ist.In addition, a heater ( 10 ) the possibility of heating the gas flow into the rotary tube to the desired temperature in advance of its entry into the rotary tube (for example to the temperature desired for the material in the rotary tube), in order to support the temperature control of the material in the rotary tube furnace. If the thermal treatment of the precursor mass is accompanied by an exothermic chemical conversion in the precursor mass, the gas stream led into the rotary tube will advantageously be led into the rotary tube according to the invention at a temperature which is below the temperature (for example up to 50 ° C., often up to 20 °) C), which is provided for the material in the rotary kiln. If, on the other hand, the thermal treatment of the precursor mass is accompanied by an endothermic chemical conversion in the precursor mass, the gas stream led into the rotary tube will advantageously be led into the rotary tube according to the invention at a temperature which is above the temperature (for example up to 50 ° C., often up to 20 ° C), which is intended for the material in the rotary kiln.

Vom Prinzip her kann es sich beim Erhitzer (10) um einen Erhitzer jedweder Art handeln. Beispielsweise kann es sich um einen indirekten Wärmetauscher handeln. Solch ein Erhitzer kann prinzipiell auch als Kühler genutzt werden (durch Anpassung der Temperatur des Wärmeträgermediums, z.B. Einsatz von Kühlsohle). Der Erhitzer kann prinzipiell auch mittels direkter oder indirekter Befeuerung beheizt werden. Ebenso kommt eine direkte oder indirekte Dampfbeheizung in Betracht. Im Fall einer direkten Dampfbeheizung wird man in zweckmäßiger Weise die Kreisgasleitung wenigstens partiell begleitbeheizen, um ein unerwünschtes Kondensieren des im Gasstrom enthaltenen Wasserdampfes zu unterbinden bzw. um den Wasserdampf gegebenenfalls gezielt auszukondensieren. Häufig wird es sich um einen Elektroerhitzer handeln, bei dem der Gasstrom über Strom beheizte (Widerstandsheizung) Metalldrähte geführt wird. In der beispielhaft beschriebenen Ausführungsform wird ein CSN Durchlauferhitzer, Typ 97D 80 der Fa. Schniewindt KG, 58805 Neuerade-DE eingesetzt, dessen maximale Leistung bei 1 × 50 kW + 1 × 30 kW liegt.In principle, the heater ( 10 ) be a heater of any kind. For example, it can be an indirect heat exchanger. In principle, such a heater can also be used as a cooler (by adapting solution of the temperature of the heat transfer medium, e.g. use of cooling sole). In principle, the heater can also be heated by means of direct or indirect firing. Direct or indirect steam heating can also be considered. In the case of direct steam heating, the circulating gas line will expediently be heated at least partially in order to prevent undesired condensation of the water vapor contained in the gas stream or to condensate the water vapor in a targeted manner if necessary. Often it will be an electric heater, in which the gas flow is conducted over electrically heated (resistance heating) metal wires. In the embodiment described by way of example, a CSN instantaneous water heater, type 97D 80 from Schniewindt KG, 58805 Neuerade-DE, is used, the maximum output of which is 1 × 50 kW + 1 × 30 kW.

Sowohl die Beheizung des Drehrohrofens als auch des ins Drehrohr geführten Gasstroms wird in zweckmäßiger Weise über die Temperatur des Materialguts im Drehrohr gesteuert. Diese wird in der Regel über ins Materialgut ragende Thermoelemente bestimmt. In der beispielhaft beschriebenen Ausführungsform liegt dazu auf der zentralen Achse des Drehrohres eine Lanze (8), von der in Abständen von 800 mm insgesamt drei Thermoelemente (9) vertikal ins Materialgut führen. Als die Temperatur des Materialguts wird dann das arithmetische Mittel der drei Thermoelementtemperaturen verstanden. Innerhalb des im Drehrohr befindlichen Materialguts beträgt die maximale Abweichung zweier gemessener Temperaturen erfindungsgemäß zweckmäßig weniger als 30°C, bevorzugt weniger als 20°C, besonders bevorzugt weniger als 10°C und ganz besonders bevorzugt weniger als 5 bzw. 3°C.Both the heating of the rotary kiln and of the gas flow led into the rotary tube are controlled in an expedient manner via the temperature of the material in the rotary tube. This is usually determined using thermocouples protruding into the material. In the embodiment described by way of example, a lance is located on the central axis of the rotary tube ( 8th ), of which a total of three thermocouples at intervals of 800 mm ( 9 ) vertically into the material. The arithmetic mean of the three thermocouple temperatures is then understood as the temperature of the material. Within the material contained in the rotary tube, the maximum deviation of two measured temperatures is expediently less than 30 ° C., preferably less than 20 ° C., particularly preferably less than 10 ° C. and very particularly preferably less than 5 or 3 ° C.

Häufig wird man beim erfindungsgemäßen Verfahren die thermische Behandlung bei einer Temperatur von 100 bis 1100°C, bzw. 200 bis 800°C durchführen, Dies gilt insbesondere für den Fall, dass die katalytische Aktivmasse eine Multielementoxidmasse, z.B. eine Multimetalloxidmasse ist.Frequently one becomes in the method according to the invention thermal treatment at a temperature of 100 to 1100 ° C, or 200 Carry out up to 800 ° C applies in particular to the case that the catalytic active composition is a multi-element oxide composition, e.g. is a multimetal oxide mass.

Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren im Fall einer Multielementoxidmasse als katalytische Aktivmasse entweder bei 600 bis 800°C oder bei 300 bis 600°C durchgeführt (vorgenannte Temperaturen meinen stets die Materialguttemperatur).The method according to the invention is particularly preferred in the case of a multielement oxide mass as a catalytic active mass either at 600 to 800 ° C or at 300 to 600 ° C carried out (The aforementioned temperatures always mean the material temperature).

Ganz generell wird als Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Regel eine katalytische Aktivmasse erhalten.Generally speaking, as a result of inventive method usually get a catalytic active composition.

Die Temperaturrate, mit der die im Drehrohr befindliche Vorläufermasse zum Zweck ihrer thermischen Behandlung aufgeheizt wird, liegt beim erfindungsgemäßen Verfahren normalerweise bei Werten ≤ 10°C/min. Häufig beträgt die Temperaturrate ≤ 8°C/min, vielfach ≤ 5°C/min oder ≤ 3°C/min und oft liegt sie bei Werten von ≤ 2°C/min oder ≤ 1 °C/min. In der Regel wird diese Temperaturrate jedoch ≥ 0,1 °C/min, meist ≥ 0,2°C/min und häufig ≥ 0,3°C/min oder ≥ 0,4°C/min betragen.The temperature rate at which the Precursor mass located on the rotating tube is heated for the purpose of their thermal treatment, is included method according to the invention normally at values ≤ 10 ° C / min. The temperature rate is often ≤ 8 ° C / min, often ≤ 5 ° C / min or ≤ 3 ° C / min and it is often at values of ≤ 2 ° C / min or ≤ 1 ° C / min. In the However, this temperature rate usually becomes ≥ 0.1 ° C / min, usually ≥ 0.2 ° C / min and often ≥ 0.3 ° C / min or ≥ 0.4 ° C / min.

Wie bereits erwähnt, geht mit der thermischen Behandlung der Vorläufermasse einer katalytischen Aktivmasse häufig eine exotherme chemische Reaktion einher, an der vielfach auch Bestandteile des durch das Drehrohr geführten Gasstroms beteiligt sind.As already mentioned, goes with the thermal Treatment of the precursor mass a catalytic active compound often an exothermic chemical reaction, in which components of the through the rotary tube Gas flow are involved.

Für das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich ist, dass diese chemische Reaktion nicht unkontrolliert verläuft, die durch die chemische Reaktion freigesetzte Wärme zügig abgeführt wird, da ein unkontrollierter Verlauf zu übermäßiger Wärmeentwicklung und unkontrollierter Temperaturerhöhung des thermisch behandelten Materialguts führen kann, was letztlich zu einer Minderung der Aktivmasseneigenschaften führt.For the inventive method it is essential that this chemical reaction is not uncontrolled runs, the heat released by the chemical reaction is rapidly dissipated, as an uncontrolled one Course of excessive heat development and uncontrolled temperature increase of the thermally treated Lead material goods can, which ultimately leads to a reduction in the active mass properties leads.

Um einen solch unkontrollierten Verlauf der thermischen Behandlung des Materialguts gegebenenfalls noch rechtzeitig abwehren zu können, verfügt eine für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Drehrohrvorrichtung in vorteilhafter Weise über eine Schnellkühlung. Diese kann z.B. in besonders effizienter Weise dadurch erfolgen, dass die das Drehrohr umgebende Einhüllende (der Quader in der beispielhaften Ausführungsform) auf einer Seite (z.B. im unteren Teil) Öffnungen (Längstausdehnung in typischer Weise 60 cm), Löcher, aufweist, durch die mittels eines Ventilators (5) (z.B. ein solcher vom Typ E 315/40-63, der Fa. Ventapp GmbH) Umgebungsluft oder vorab gekühlte Luft angesaugt und durch auf der anderen (gegenüberliegenden) Seite (z.B. im oberen Teil) der Einhüllenden befindliche Klappen (7) mit variabel einstellbarer Öffnung herausgeführt werden kann. Die Drehrohrbeheizung wird dabei häufig gleichzeitig abgeschaltet. Eine solche Schnellkühlung ermöglicht es auch, die thermische Behandlung punktgerecht zu beenden und so eine zu weitgehende thermische Behandlung zu verhindern. Als zusätzliche Maßnahme kann der Gasstrom gekühlt (im „Erhitzer (10)") ins Drehrohr geführt werden.In order to be able to ward off such an uncontrolled course of the thermal treatment of the material in good time, a rotary tube device suitable for the method according to the invention advantageously has rapid cooling. This can be done, for example, in a particularly efficient manner in that the envelope surrounding the rotary tube (the cuboid in the exemplary embodiment) has openings (longitudinal extension typically 60 cm), holes, on one side (for example in the lower part), through which means a fan ( 5 ) (e.g. one of the type E 315 / 40-63, from Ventapp GmbH) Ambient air or previously cooled air is sucked in and through flaps on the other (opposite) side (e.g. in the upper part) of the envelope ( 7 ) can be brought out with a variably adjustable opening. The rotary tube heating is often switched off at the same time. Such rapid cooling also makes it possible to terminate the thermal treatment precisely and thus to prevent thermal treatment that is too extensive. As an additional measure, the gas stream can be cooled (in the "heater ( 10 ) ") into the rotary tube.

Die Schnellkühlung gestattet es, z.B. am Ende der thermischen Behandlung der Vorläufermasse, die Temperatur des im Drehrohrofen befindlichen Materialguts innerhalb eines Zeitraums von ≤ 5 h, meist ≤ 4 h, häufig ≤ 2 h, um wenigstens 300°C zu senken. In der Regel wird dieser Abkühlzeitraum aber nicht weniger als 0,5 h betragen.Rapid cooling allows, e.g. at the end the thermal treatment of the precursor mass, the temperature of the Material in the rotary kiln within a period of time from ≤ 5 h, mostly ≤ 4 h, often ≤ 2 h, at least To lower 300 ° C. As a rule, however, this cooling period not less than 0.5 h.

Zwischen dem Druckminderer (15) und dem Erhitzer (10) wird man zum tatsächlich rezirkulierten Kreisgasanteil (19) anwendungstechnisch zweckmäßig die Frischgasdosierung vornehmen. Wie in der in 1 dargestellten beispielhaften Ausführungsform wird häufig eine Frischgasgrundlast (z.B. Stickstoff (20)) zudosiert. Mit wenigstens einem Splitter kann dann auf die Messwerte der verschiedenen angewandten Bestandteilssensoren reagiert und die Bestandteilsgehalte des im dem Drehrohr zugeführten Gasstrom im Detail geregelt werden. In der beispielhaften Ausführungsform ist dies ein Stickstoff/Luft Splitter (21), der auf den Messwert des Sauerstoffsensors reagiert.Between the pressure reducer ( 15 ) and the heater ( 10 ) you become the actually recirculated gas fraction ( 19 ) Appropriately perform the fresh gas metering in terms of application technology. As in the in 1 illustrated embodiment is often a fresh gas base load (e.g. nitrogen ( 20 )) added. The at least one splitter can then be used to react to the measured values of the various constituent sensors used and to regulate the constituent contents of the gas stream supplied in the rotary tube in detail. In the exemplary embodiment, this is a nitrogen / air splitter ( 21 ) based on the measured value of oxygen sensors responds.

Die Bestandteilsensoren sind in zweckmäßiger Weise vor dem Kreisgasverdichter angebracht (18). Sie könnten jedoch auch an anderer Stelle angebracht sein.The constituent sensors are convenient attached in front of the cycle gas compressor (18). However, you could also be attached elsewhere.

Mit diesen Sensoren werden häufig reduzierend wirkende Gasbestandteile wie NH3, CO, NO, N2O, Essigsäure, Aerosole (z.B. Ammoniumacetat) und oxidierend wirkende Bestandteile wie NO2 und O2 bestimmt, deren Gehalt sich häufig in besonders engen Grenzen bewegen muß.These sensors often determine reducing gas components such as NH 3 , CO, NO, N 2 O, acetic acid, aerosols (eg ammonium acetate) and oxidizing components such as NO 2 and O 2 , the content of which often has to be within particularly narrow limits.

In der beispielhaften Ausführungsform sind zwei Sensoren (18) angebracht, nämlich einer zur Bestimmung des Ammoniakgehaltes und einer zur Bestimmung des Sauer stoffgehaltes. Der Ammoniaksensor arbeitet generell bevorzugt nach einem optischen Messprinzip (die Absorption von Licht bestimmter Wellenlänge korreliert proportional zum Ammoniakgehalt des Gases). In der beispielhaften Ausführungsform ist es ein Gerät der Fa. Perkin & Elmer vom Typ MCS 100. Sauerstoffsensoren fußen dagegen in der Regel auf den paramagnetischen Eigenschaften des Sauerstoffs. In der beispielhaften Ausführungsform wird als Sauerstoffsensor in zweckmäßiger Weise ein Oximat der Fa. Siemens vom Typ Oxymat MAT SF 7MB 1010-2CA01-1AA1-Z verwendet.In the exemplary embodiment, two sensors ( 18 ) attached, namely one to determine the ammonia content and one to determine the oxygen content. The ammonia sensor generally works preferably according to an optical measuring principle (the absorption of light of a certain wavelength correlates in proportion to the ammonia content of the gas). In the exemplary embodiment, it is a device from Perkin & Elmer of the MCS 100 type. Oxygen sensors, on the other hand, are generally based on the paramagnetic properties of the oxygen. In the exemplary embodiment, an oximat from Siemens of the type Oxymat MAT SF 7MB 1010-2CA01-1AA1-Z is expediently used as the oxygen sensor.

Im Fall von katalytischen Multimetalloxidaktivmassen erfolgt beim Übergang von der Vorläufermasse zur katalytischen Aktivmasse im Rahmen der erfindungsgemäßen thermischen Behandlung häufig eine Sauerstoffaufnahme aus der im Drehrohr herrschenden Gasatmosphäre. Mittels vor dem Gasstromeingang in das Drehrohr und hinter dem Gasstromausgang aus dem Drehrohr angebrachten Sauerstoffsensoren kann diese Sauerstoffaufnahme online quantitativ detektiert und das Sauerstoffangebot im das Drehrohr durchströmenden Gasstrom entsprechend angepasst werden (erfolgt eine solche Anpassung nicht, wird normalerweise das Sauerstoffangebot im dem Drehrohr zugeführten Gasstrom im wesentlichen konstant gehalten). Über- oder Unteroxidationen der Aktivmasse lassen sich so vermeiden und dadurch die Katalysatorperformance verbessern. Völlig analog kann auch mit reduzierend wirkenden Gasbestandteilen vorgegangen werden.In the case of catalytic multimetal oxide active materials takes place at the transition from the precursor mass to the catalytic active composition in the context of the thermal according to the invention Treatment often a Oxygen absorption from the gas atmosphere in the rotary tube. through in front of the gas flow inlet into the rotary tube and behind the gas flow outlet Oxygen sensors attached to the rotary tube can absorb this oxygen quantitatively detected online and the oxygen supply in the rotary tube flowing through Gas flow can be adjusted accordingly (such an adjustment takes place not, usually the oxygen supply in the rotary tube supplied Gas flow kept essentially constant). Over- or underoxidation the active mass can be avoided and thus the catalyst performance improve. Completely the same can also be done with reducing gas components become.

Die erfindungsgemäße Kreisgasfahrweise erweist sich in diesem Zusammenhang auch dann als von besonderem Vorteil, wenn im Verlauf der thermischen Behandlung der Charakter der im Drehrohrofen herrschenden Gasatmosphäre von „reduzierend" nach „oxidierend" oder umgekehrt gewechselt wird. Gestattet sie es doch im einfacher Weise diesen Wechsel so durchzuführen, dass sich die Gasatmosphäre im Drehrohr stets außerhalb des Explosionsbereichs befindet.The cycle gas procedure according to the invention proves proves to be particularly advantageous in this context, if in the course of the thermal treatment the character of the im Rotary furnace prevailing gas atmosphere changed from "reducing" to "oxidizing" or vice versa becomes. Let them allow this change in a simple way perform, that the gas atmosphere always outside in the rotary tube of the explosion area.

In Testversuchen des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich häufig gezeigt, dass die Gasbestandteilssensoren falsche Werte angezeigt haben.In test trials of the method according to the invention has been common shown that the gas component sensors displayed incorrect values to have.

Genaueste Untersuchungen dieses Sachverhalts haben ergeben, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass der durch das Drehrohr strömende Gasstrom in der Regel von der thermisch zu behandelnden Vorläufermasse herrührenden Feinststaub mit austrägt, der sich auf die Sensorenoberfläche (die Sensoren arbeiten in der Regel so, dass sie aus dem Gasstrom Teilmengen ansaugen) legt und die Messungen verfälscht. Die alleinige Anwendung von vor den Sensoren angebrachten Filtern konnten diesem Problem nicht abhelfen, da sie in Abhängigkeit von der Zeit verstopfen und so die Meßergebnisse gleichfalls verfälschen.The most thorough investigation of this fact have shown that this is due to the fact that the Rotary tube flowing gas flow usually from the thermally treated precursor mass stemming Very fine dust with which is on the sensor surface (The sensors usually work in such a way that they come from the gas flow Suck in partial quantities) and falsify the measurements. The sole application of filters installed in front of the sensors could solve this problem not help as they are dependent clogged by time and thus also falsify the measurement results.

Als Problemlösung eignet sich ein hinter dem Austritt (aber vor den Sensoren) des durch das Drehrohr geführten Gasstroms angebrachter Zyklon (12), zur Abtrennung von mit dem Gasstrom mitgerissenen Feststoffpartikeln (der Zentrifugalabscheider trennt in der Gasphase suspendierte Feststoffpartikel durch Zusammenwirken von Zentrifugal- und Schwerkraft ab; die Zentrifugalkraft des als Spiralwirbel rotierenden Gasstroms beschleunigt die Sedimentation der suspendierten Teilchen).A cyclone attached behind the outlet (but in front of the sensors) of the gas flow led through the rotary tube ( 12 ), for the separation of solid particles entrained in the gas flow (the centrifugal separator separates solid particles suspended in the gas phase by the interaction of centrifugal and gravity; the centrifugal force of the gas stream rotating as a spiral vortex accelerates the sedimentation of the suspended particles).

Die Mitverwendung eines solchen Zyklons verhindert auch, dass sich der Feinststaub auf den Wänden der Kreisgasleitung niederschlägt (ein solcher Feinststaubniederschlag würde sich beispielsweise im Fall eines Produktwechsels nachteilig bemerkbar machen; d.h., wird die thermisch zu behandelnde Vorläufermasse gewechselt, wird die Nachfolgemasse im Rahmen einer Kreisgasführung gegebenenfalls mit dem an den Wandungen niedergeschlagenen Staub der zuvor behandelten Vorläufermasse kontaminiert; auch kann der Feinststaub den Erhitzer (10) beschädigen (Veränderung des Wärmeübergangs) oder verstopfen).The use of such a cyclone also prevents the fine dust from depositing on the walls of the circulating gas line (such fine dust precipitation would be disadvantageous, for example, in the event of a product change; i.e. if the precursor mass to be treated thermally is changed, the subsequent mass is recycled as part of a recycle gas flow If necessary, contaminated with the dust of the precursor mass previously treated deposited on the walls; the fine dust can also contaminate the heater ( 10 ) damage (change in heat transfer) or clog).

Der im Zyklon abgeschiedene Feststoff wird entsorgt.The solid separated in the cyclone is disposed of.

Der durch den Zyklon bewirkte Druckverlust wird durch den Kreisgasverdichter ausgeglichen.The pressure loss caused by the cyclone becomes balanced by the cycle gas compressor.

Anstelle eines Zyklons kann prinzipiell auch jede andere Vorrichtung eingesetzt werden, die dazu geeignet ist, feinteilige Feststoffe aus einer gasförmigen Dispersionsphase abzutrennen.In principle, instead of a cyclone any other device can be used that is suitable is to separate finely divided solids from a gaseous dispersion phase.

Der ausgeschleuste Kreisgasanteil (22) (Abgas) enthält häufig nicht völlig unbedenkliche Gase wie NOx, CO, Essigsäure, NH3, usw., weshalb diese im Normalfall in einer Abgasreinigungsvorrichtung abgetrennt werden (23).The discharged cycle gas component ( 22 ) (Exhaust gas) often contains gases that are not completely harmless, such as NO x , CO, acetic acid, NH 3 , etc., which is why they are normally separated in an exhaust gas cleaning device (23).

Dazu wird das Abgas in der Regel zunächst über eine Waschkolonne geführt (dies ist im wesentlichen eine an Einbauten freie Kolonne, die vor ihrem Ausgang eine trennwirksame Packung enthält; das Abgas und wässriger Sprühnebel werden im Gleichstrom und im Gegenstrom geführt (2 Sprühdüsen mit entgegengesetzter Sprührichtung).To do this, the exhaust gas is usually first over a Wash column performed (This is essentially a column free of internals, the front contains a separating pack at the outlet; the exhaust gas and watery spray are guided in cocurrent and in countercurrent (2 spray nozzles with opposite spray direction).

Aus der Waschkolonne kommend wird das Abgas zweckmäßig in eine Vorrichtung geführt, die einen Feinstaubfilter (in der Regel ein Bündel aus Schlauchfiltern) enthält, aus dessen Innerem das eingedrungene Abgas weggeführt wird. Dann wird abschließend vorteilhaft in einer Muffel verbrannt.Coming from the scrubbing column, the exhaust gas is expediently guided into a device which contains a fine dust filter (usually a bundle of bag filters), from the interior of which the penetrated exhaust gas is led away. Then off finally advantageously burned in a muffle.

Zur Regelung der Menge des vom Sperrgas verschiedenen, dem Drehrohr insgesamt zugeführten Gasstroms, eignet sich beim erfindungsgemäßen Verfahren vor allem das Prinzip der Massendurchflussmessung auf der Grundlage von Corioliskräften, das Prinzip der Blendenmessung auf der Grundlage von Druckdifferenzen und das Prinzip der Thermalkonvektion.To regulate the amount of gas other than sealing gas fed to the rotary tube as a whole Gas flow, is particularly suitable in the method according to the invention Principle of mass flow measurement based on Coriolis forces Principle of orifice measurement based on pressure differences and the principle of thermal convection.

In der beispielhaften Ausführungsform erfolgt die Messung der Menge des vom Sperrgas verschiedenen, dem Drehrohr zugeführten, Gasstroms mittels eines Sensors (28) der Fa. KURZ Instruments, Inc., Montery (USA) vom Typ Modell 455 Jr (Messprinzip: thermalkonvektive Massendurchflussmessung unter Anwendung eines Gleichtemperatur-Anemometers).In the exemplary embodiment, the amount of the gas flow which is different from the sealing gas and which is fed to the rotary tube is measured by means of a sensor ( 28 ) from KURZ Instruments, Inc., Montery (USA), model 455 Jr (measuring principle: thermal convective mass flow measurement using a temperature anemometer).

Die beschriebene Drehrohrofenvorrichtung kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich betrieben werden. Erfindungsgemäß bevorzugt wird sie diskontinuierlich betrieben. Materialgut und Gasphase werden im kontinuierlichen Betrieb vorzugsweise im Gegenstrom durch den Drehrohrofen geführt. Beispielsweise die Multimetalloxidmassen der DE-A 19855913 bzw. WO 02/24620 sowie die zu deren Herstellung benötigten vorgebildeten Phasen (z.B. die Bismutwolframate und die Bismutmolybdate) sind durch kontinuierliche thermische Behandlung der Vorläufermasse im Drehrohrofen in hervorragender Weise erhältlich.The rotary kiln device described can be operated both continuously and discontinuously. According to the invention, it is preferably operated batchwise. In continuous operation, material and gas phase are preferably passed through the rotary kiln in counterflow. For example, the multimetal oxide masses DE-A 19855913 or WO 02/24620 and the pre-formed phases required for their production (for example the bismuth tungstates and the bismuth molybdates) can be obtained in an outstanding manner by continuous thermal treatment of the precursor mass in a rotary kiln.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich demnach vor allem Drehrohrofenvorrichtungen, die umfassen:

  • a) wenigstens einen Kreisgasverdichter (13);
  • b) wenigstens einen Abgasverdichter (17);
  • c) wenigstens einen Druckminderer (15);
  • d) wenigstens eine Frischgaszufuhr ((20), (21));
  • e) wenigstens ein beheizbares Drehrohr (1); und
  • f) wenigstens eine Kreisgasleitung.
Rotary kiln devices, which include:
  • a) at least one cycle gas compressor ( 13 );
  • b) at least one exhaust gas compressor ( 17 );
  • c) at least one pressure reducer ( 15 );
  • d) at least one fresh gas supply (( 20 ), ( 21 ));
  • e) at least one heatable rotary tube ( 1 ); and
  • f) at least one cycle gas line.

Werden Verdichter (13) und (17) angewendet, die nicht regelbar sind, wird die Drehrohrofenvorrichtung noch wenigstens ein Regelventil (14) umfassen.Become a compressor ( 13 ) and ( 17 ) that are not adjustable, the rotary kiln device is still at least one control valve ( 14 ) include.

Erfindungsgemäß vorteilhafte Ausführungsformen umfassen darüber hinaus noch wenigstens einen Erhitzer (10).Embodiments which are advantageous according to the invention also comprise at least one heater ( 10 ).

Ganz besonders bevorzugte Ausführungsformen enthalten zusätzlich wenigstens einen Zyklon integriert.Very particularly preferred embodiments included in addition integrated at least one cyclone.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn die Drehrohrofenvorrichtung eine Vorrichtung zur Schnellkühlung aufweist.It is also an advantage if the rotary kiln device has a device for rapid cooling.

Ist beabsichtigt, die Drehrohrofenvorrichtung auch für thermische Behandlungen von Materialgut einzusetzen, bei denen der durch das Drehrohr geführte Gasstrom auch nicht wenigstens anteilig im Kreis geführt wird, ist es zweckmäßig, wenn die Verbindung zwischen Zyklon (12) und Kreisgasverdichter (13) nach dem Dreiwegehahnprinzip (26) geschlossen und der Gasstrom auf direktem Weg in die Abgasreinigungsvorrichtung (23) geführt werden kann. Die hinter dem Kreisgasverdichter befindliche Verbindung zur Abgasreinigungsvorrichtung wird in diesem Fall ebenfalls nach dem Dreiwegehahnprinzip geschlossen. Besteht der Gasstrom im wesentlichen aus Luft, wird diese in diesem Fall über den Kreisgasverdichter (13) angesaugt (27). Die Verbindung zum Zyklon wird ebenfalls nach dem Dreiwegehahnprinzip geschlossen. Vorzugsweise wird der Gasstrom in diesem Fall durch das Drehrohr gesaugt, so dass der Drehrohrinnendruck kleiner als der Umgebungsdruck ist.If it is intended to use the rotary kiln device also for thermal treatment of material, in which the gas flow through the rotary tube is not at least partially circulated, it is expedient if the connection between the cyclone ( 12 ) and cycle gas compressor ( 13 ) according to the three-way valve principle ( 26 ) closed and the gas flow directly into the exhaust gas purification device ( 23 ) can be performed. The connection to the exhaust gas cleaning device located behind the cycle gas compressor is also closed in this case according to the three-way valve principle. If the gas flow consists essentially of air, this is in this case via the cycle gas compressor ( 13 ) sucked in ( 27 ). The connection to the cyclone is also closed using the three-way valve principle. In this case, the gas stream is preferably drawn through the rotary tube, so that the internal pressure of the rotary tube is less than the ambient pressure.

Bevorzugt erfolgt vorstehende Behandlung kontinuierlich und im Gegenstrom von Materialgut und Gasstrom. D.h., das thermisch zu behandelnde Materialgut wird am entgegengesetzten Ende wie der Gasstrom (am höchstgelegenen Punkt des Drehrohrs) in den Drehrohrofen eingetragen, und am entgegengesetzten Ende wie der Gasstrom aus dem Drehrohrofen ausgetragen.The above treatment is preferably carried out continuously and in counterflow of material and gas flow. That is, thermally Material to be treated is at the opposite end as the gas flow (highest Point of the rotary tube) in the rotary tube furnace, and at the opposite End like the gas stream discharged from the rotary kiln.

Bei der beispielhaften Ausführungsform der Drehrohrvorrichtung wird der Druck hinter dem Drehrohrausgang (des Gasstroms) bei kontinuierlichem Betrieb vorteilhaft –0,8 mbar unterhalb des Außendrucks liegend eingestellt. Bei diskontinuierlichem Betrieb beträgt die gleiche Druckeinstellung –0,2 mbar.In the exemplary embodiment the rotary tube device, the pressure behind the rotary tube outlet (of the gas flow) in continuous operation advantageously –0.8 mbar below the external pressure set horizontally. The same is the case for discontinuous operation Pressure setting –0.2 mbar.

Wie bereits erwähnt, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur thermischen Behandlung von Vorläufermassen von katalytischen Aktivmassen aller Art. Dabei kann die Vorläufermasse sowohl in Pulverform als auch zu speziellen (Katalysator) Formkörpern geformt der erfindungsgemäßen thermischen Behandlung unterworfen werden.As already mentioned, the method according to the invention is suitable for the thermal treatment of precursor masses of catalytic Active compounds of all kinds. The precursor compound can be in powder form as well as special (catalyst) shaped bodies of the thermal according to the invention Treatment.

Zum Beispiel eignet es sich zur Herstellung von katalytisch aktiven Multielementoxidmassen, die wenigstens eines der Elemente Nb und W sowie die Elemente Mo und V enthalten, wobei der molare Anteil des Elementes Mo an der Gesamtmenge aller von Sauerstoff verschiedenen Elemente der katalytisch aktiven Multielementoxidmasse 20 mol-% bis 80 mol-% beträgt, das molare Verhältnis von in der katalytisch aktiven Multielementoxidmasse enthaltenem Mo zu in der katalytisch aktiven Multielement oxidmasse enthaltenem V, Mo/V, 15:1 bis 1:1 beträgt, und das entsprechende molare Verhältnis Mo/(Gesamtmenge aus W und Nb) 80:1 bis 1:4 beträgt. Häufig enthalten solche Multielementoxidmassen noch Cu im entsprechenden molaren Verhältnis Mo/Cu von 30:1 bis 1:3. Der Temperaturbereich der thermischen Behandlung der Vorläufermasse erstreckt sich dabei in typischer Weise auf 300 bis 600°C. Nachfolgend sollen die verschiedenen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens an Beispielen solcher Multielementoxidmassen nochmals aufgezeigt werden. Sie sind z.B. dadurch erhältlich, dass man aus Ausgangsverbindungen, die die von Sauerstoff verschiedenen elementaren Konstituenten der Multielementoxidmasse als Bestandteile enthalten, ein inniges, auch Ammoniumionen enthaltendes, Trockengemisch (die Vorläufermasse) herstellt und dieses bei Temperaturen im Bereich von 300 bis 450°C (Materialguttemperatur) in einer O2 und NH3 aufweisenden Gasatmosphäre thermisch behandelt. Dabei ist die Gasatmosphäre, in der die thermische Behandlung erfolgen sollte, gemäß der Lehre der EP-B 72448 z.B. eine solche, die

  • – zu jedem Zeitpunkt der thermischen Behandlung 0,5 bis 4 Vol.-% O2,
  • – über die Gesamtdauer der reduktiven thermischen Behandlung gemittelt 1 bis 8 Vol.-% NH3, sowie
  • – Wasserdampf und/oder Inertgas als Restmengen enthält,
wobei der NH3-Gehalt der Atmosphäre während der thermischen Behandlung ein Maximum durchläuft, das unterhalb von 20 Vol.-% liegt.For example, it is suitable for the production of catalytically active multielement oxide materials which contain at least one of the elements Nb and W and the elements Mo and V, the molar proportion of the Mo element in the total amount of all elements of the catalytically active multielement oxide material other than oxygen being 20 mol%. % to 80 mol%, the molar ratio of Mo contained in the catalytically active multielement oxide composition to V, Mo / V contained in the catalytically active multielement oxide composition is 15: 1 to 1: 1, and the corresponding molar ratio Mo / ( Total amount from W and Nb) is 80: 1 to 1: 4. Such multielement oxide materials often still contain Cu in the corresponding molar Mo / Cu ratio of 30: 1 to 1: 3. The temperature range of the thermal treatment of the precursor mass typically extends to 300 to 600 ° C. In the following, the various advantages of the method according to the invention are shown again using examples of such multi-element oxide materials. They are obtainable, for example, by starting an inni from starting compounds which contain the elemental constituents of the multielement oxide composition other than oxygen produces a dry mixture containing ammonium ions (the precursor mass) and thermally treats it at temperatures in the range from 300 to 450 ° C. (material temperature) in a gas atmosphere containing O 2 and NH 3 . The gas atmosphere in which the thermal treatment should take place is according to the teaching of EP-B 72448 eg one that
  • 0.5 to 4% by volume of O 2 at any time during the thermal treatment,
  • - Averaged over the total duration of the reductive thermal treatment 1 to 8 vol .-% NH 3 , and
  • Contains water vapor and / or inert gas as residual amounts,
the NH 3 content of the atmosphere passes through a maximum during the thermal treatment, which is below 20% by volume.

Vorgenannte Multielementoxidmassen können neben den Elementen Nb und/oder W, sowie Mo, V und gegebenenfalls Cu zusätzlich z.B. die Elemente Ta, Cr, Ce, Ni, Co, Fe, Mn, Zn, Sb, Bi, Alkali (Li, Na, K, Rb, Cs), H, Erdalkali (Mg, Ca, Sr, Ba), Si, Al, Ti und Zr enthalten. Natürlich kann die Multielementoxidaktivmasse aber auch nur aus den Elementen Nb und/oder W sowie Mo, V und gegebenenfalls Cu bestehen. Sie eignen sich insbesondere als Aktivmassen für Katalysatoren zur heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation von Acrolein zu Acrylsäure.The aforementioned multi-element oxide masses can in addition to the elements Nb and / or W, and Mo, V and, if appropriate Cu additionally e.g. the elements Ta, Cr, Ce, Ni, Co, Fe, Mn, Zn, Sb, Bi, Alkali (Li, Na, K, Rb, Cs), H, alkaline earth (Mg, Ca, Sr, Ba), Si, Al, Ti and Zr contain. Naturally the multielement oxide active material can also consist only of the elements Nb and / or W as well as Mo, V and optionally Cu exist. You are suitable are particularly heterogeneous as active compositions for catalysts catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid.

Als Aktivmasse für Katalysatoren zur heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation von Acrolein zu Acrylsäure ganz besonders geeignete katalytisch aktive Multielementoxidmassen genügen dabei der nachfolgenden allgemeinen Stöchiometrie 1 Mo12VaX1 bX2 cX3 dX4 eX5 fX6 gOn (I),in der die Variablen folgende Bedeutung haben:
X1 = W, Nb, Ta, Cr und/oder Ce,
X2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn und/oder Zn,
X3 = Sb und/oder Bi,
X4 = einer oder mehrere Alkalimetalle (Li, Na, K, Rb, Cs) und/oder N,
X5 = eines oder mehrere Erdalkalimetalle (Mg, Ca, Sr, Ba),
X6 = Si, Al, Ti und/oder Zr,
a = 1 bis 6,
b = 0,2 bis 4,
c = 0 bis 18, vorzugsweise 0,5 bis 18,
d = 0 bis 40,
e = 0 bis 2,
f = 0 bis 4,
g = 0 bis 40 und
n = eine Zahl, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in I bestimmt wird, und
wobei die Variablen innerhalb der vorgegebenen Bereiche mit der Maßgabe auszuwählen sind, dass der molare Anteil des Elementes Mo an der Gesamtmenge aller von Sauerstoff verschiedenen Elemente der Multielementoxidmasse (I) 20 mol-% bis 80 mol-% beträgt, das molare Verhältnis von in der katalytisch aktiven Multielementoxidmasse (I) enthaltenem Mo zu in der katalytisch aktiven Multielementoxidmasse (I) enthaltenem V, Mo/V, 15:1 bis 1:1 beträgt, und das entsprechende molare Verhältnis Mo/(Gesamtmenge aus W und Nb) 80:1 bis 1:4 beträgt (und das entsprechende molare Verhältnis Mo/Cu 30:1 bis 1:3 beträgt, falls die Multielementoxidmasse Cu enthält).
The following general stoichiometry is particularly suitable as an active composition for catalysts for heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid 1 Mo 12 V a X 1 b X 2 c X 3 d X 4 e X 5 f X 6 G O n (I) in which the variables have the following meaning:
X 1 = W, Nb, Ta, Cr and / or Ce,
X 2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn and / or Zn,
X 3 = Sb and / or Bi,
X 4 = one or more alkali metals (Li, Na, K, Rb, Cs) and / or N,
X 5 = one or more alkaline earth metals (Mg, Ca, Sr, Ba),
X 6 = Si, Al, Ti and / or Zr,
a = 1 to 6,
b = 0.2 to 4,
c = 0 to 18, preferably 0.5 to 18,
d = 0 to 40,
e = 0 to 2,
f = 0 to 4,
g = 0 to 40 and
n = a number determined by the valency and frequency of the elements in I other than oxygen, and
the variables within the specified ranges are to be selected with the proviso that the molar proportion of the element Mo in the total amount of all elements of the multi-element oxide mass (I) other than oxygen is 20 mol% to 80 mol%, the molar ratio of in Mo containing catalytically active multielement oxide composition (I) to V, Mo / V contained in the catalytically active multielement oxide composition (I) is 15: 1 to 1: 1, and the corresponding molar ratio Mo / (total amount of W and Nb) is 80: 1 is up to 1: 4 (and the corresponding molar Mo / Cu ratio is 30: 1 to 1: 3 if the multielement oxide mass contains Cu).

Unter den aktiven Multielementoxidmassen (I) sind wiederum jene bevorzugt, bei denen die Variablen in den folgenden Bereichen liegen:
X1 = W, Nb und/oder Cr,
X2 = Cu, Ni, Co und/oder Fe,
X3 = Sb,
X4 = Na und/oder K,
X5 = Ca, Sr und/oder Ba,
X6 = Si, Al und/oder Ti,
a = 2,5 bis 5,
b = 0,5 bis 2,
c = 0,5 bis 3,
d = 0 bis 2,
e = 0 bis 0,2,
f = 0 bis 1,
g = 0 bis 15 und
n = eine Zahl, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in 1 bestimmt wird.
Among the active multielement oxide materials (I), those in which the variables lie in the following ranges are preferred:
X 1 = W, Nb and / or Cr,
X 2 = Cu, Ni, Co and / or Fe,
X 3 = Sb,
X 4 = Na and / or K,
X 5 = Ca, Sr and / or Ba,
X 6 = Si, Al and / or Ti,
a = 2.5 to 5,
b = 0.5 to 2,
c = 0.5 to 3,
d = 0 to 2,
e = 0 to 0.2,
f = 0 to 1,
g = 0 to 15 and
n = a number determined by the valency and frequency of the elements other than oxygen in FIG. 1.

Ganz besonders bevorzugt sind jedoch die nachfolgenden Multielementoxidaktivmassen II unmittelbare Verfahrensprodukte des erfindungsgemäßen Verfahrens: Mo12VaX1 bX2 cX5 fX6 gOn (II),in der die Variablen folgende Bedeutung haben:
X1 = W und/oder Nb,
X2 = Cu und/oder Ni,
X5 = Co und/oder Sr,
X6 = Si und/oder Al,
a = 3 bis 4,5,
b = 1 bis 1,5,
c = 0,75 bis 2,5,
f = 0 bis 0,5,
g = 0 bis 8 und
n = eine Zahl, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in II bestimmt wird, und
wobei die Variablen innerhalb der vorgegebenen Bereiche mit der Maßgabe auszuwählen sind, dass der molare Anteil des Elementes Mo an der Gesamtmenge aller von Sauerstoff verschiedenen Elemente der Multielementoxidaktivmasse (II) 20 mol-% bis 80 mol-% beträgt, das molare Verhältnis von in der katalytisch aktiven Multielementoxidmasse (II) enthaltenem Mo zu in der katalytisch aktiven Multielementoxidmasse (II) enthaltenem V, Mo/V, 15:1 bis 1:1 beträgt, das entsprechende molare Verhältnis Mo/Cu 30:1 bis 1:3 und das entsprechende molare Verhältnis Mo/(Gesamtmenge aus W und Nb) 80:1 bis 1:4 beträgt.
However, the following multielement oxide active materials II are very particularly preferred process products of the process according to the invention: Mo 12 V a X 1 b X 2 c X 5 f X 6 G O n (II) in which the variables have the following meaning:
X 1 = W and / or Nb,
X 2 = Cu and / or Ni,
X 5 = Co and / or Sr,
X 6 = Si and / or Al,
a = 3 to 4.5,
b = 1 to 1.5,
c = 0.75 to 2.5,
f = 0 to 0.5,
g = 0 to 8 and
n = a number determined by the valency and frequency of the elements other than oxygen in II, and
the variables within the specified ranges are to be selected with the proviso that the molar proportion of the element Mo in the total amount of all elements of the multielement oxide active composition (II) other than oxygen is 20 mol% to 80 mol%, the molar ratio of in Mo containing catalytically active multielement oxide composition (II) to be V, Mo / V, 15: 1 to 1: 1 contained in the catalytically active multielement oxide composition (II) carries, the corresponding molar ratio Mo / Cu 30: 1 to 1: 3 and the corresponding molar ratio Mo / (total amount of W and Nb) is 80: 1 to 1: 4.

Zur Herstellung von solchen Multielementoxidmassen geht man wie bereits gesagt von in an sich bekannter Weise geeigneten Quellen (Ausgangsverbindungen) der von Sauerstoff verschiedenen elementaren Konstituenten der gewünschten Multielementoxidaktivmasse in im der Multielementoxidaktivmasse angestrebten jeweiligen stöchiometrischen Verhältnis aus, und erzeugt aus diesen ein möglichst inniges, vorzugsweise feinteiliges, Trockengemisch, welches dann der thermischen Behandlung unterworfen wird, wobei die thermische Behandlung vor oder nach der Formung zu (Katalysator) Formkörpern bestimmter Geometrie erfolgen kann. Erfindungsgemäß vorteilhaft erfolgt sie davor. Dabei kann es sich bei den Quellen entweder bereits um Oxide han deln, oder um solche Verbindungen, die durch Erhitzen, wenigstens in Anwesenheit von Sauerstoff, in Oxide überführbar sind. Neben den Oxiden kommen daher als Ausgangsverbindungen vor allem Halogenide, Nitrate, Formiate, Oxalate, Acetate, Carbonate oder Hydroxide in Betracht.For the production of such multi-element oxide materials as already said, one starts from suitable ones known per se Sources (starting compounds) of those other than oxygen elementary constituents of the desired multielement oxide active material in the respective stoichiometric target aimed at in the multielement oxide active composition relationship and creates the most intimate, preferably finely divided, dry mixture, which then undergoes thermal treatment is subjected to the thermal treatment before or after the formation into (catalyst) shaped bodies of certain geometry can be done. According to the invention advantageous it occurs before that. The sources can either already be Act oxides, or such compounds that are caused by heating, at least in the presence of oxygen, can be converted into oxides. In addition to the oxides, the main starting compounds are therefore Halides, nitrates, formates, oxalates, acetates, carbonates or Hydroxides into consideration.

Geeignete Ausgangsverbindungen des Mo, V, W und Nb sind auch deren Oxoverbindungen (Molybdate, Vanadate, Wolframate und Niobate) bzw. die von diesen abgeleiteten Säuren. Sauerstoff haltige Quellen sind ebenfalls günstig.Suitable starting compounds of Mo, V, W and Nb are also their oxo compounds (molybdates, vanadates, Tungstates and niobates) or the acids derived from them. oxygen containing sources are also cheap.

Der erforderliche Gehalt des innigen Trockengemischs an Ammoniumionen kann in einfacher Weise dadurch realisiert werden, dass man in das innige Trockengemisch eine entsprechende Menge Ammoniumionen einarbeitet. Zweckmäßigerweise lassen sich die Ammoniumionen in das innige Trockengemisch z.B. dadurch einbringen, dass man als Quellen der Elemente Mo, V, W oder Nb die entsprechenden Ammoniumoxometallate verwendet. Beispiele hierfür sind Ammoniummetaniobat, Ammoniummetavanadat, Ammoniumheptamolybdattetrahydrat und Ammoniumparawolframatheptahydrat. Selbstverständlich können in das thermisch zu behandelnde innige Trockengemisch aber auch unabhängig von den als Quellen der Multielementoxidaktivmassenkonstituenten erforderlichen Ausgangsverbindungen Ammoniumlieferanten wie NH4NO3, oder NH4Cl, oder Ammoniumacetat, oder Ammoniumcarbonat, oder Ammoniumhydrogencarbonat, oder NH4OH, oder NH4CHO2, oder Ammoniumoxalat eingearbeitet werden.The required content of ammonium ions in the intimate dry mixture can be achieved in a simple manner by incorporating a corresponding amount of ammonium ions into the intimate dry mixture. The ammonium ions can expediently be introduced into the intimate dry mixture, for example, by using the corresponding ammonium oxometalates as sources of the elements Mo, V, W or Nb. Examples include ammonium metaniobate, ammonium metavanadate, ammonium heptamolybdate tetrahydrate and ammonium paratungstate heptahydrate. Of course, ammonium suppliers such as NH 4 NO 3 , or NH 4 Cl, or ammonium acetate, or ammonium carbonate, or ammonium hydrogen carbonate, or NH 4 OH, or NH 4 CHO, can also be added to the intimate dry mixture to be thermally treated, regardless of the starting compounds required as sources of the multielement oxide active composition 2 , or ammonium oxalate can be incorporated.

Das innige Vermischen der Ausgangsverbindungen kann prinzipiell in trockener oder in nasser Form erfolgen. Erfolgt es in trockener Form, werden die Ausgangsverbindungen zweckmäßigerweise als feinteilige Pulver eingesetzt und nach dem Mischen z.B. zu (Katalysator)Formkörpern gewünschter Geometrie verpresst (z.B. tablettiert), die dann der erfindungsgemäßen thermischen Behandlung unterworfen werden.The intimate mixing of the starting compounds can be done in dry or wet form. He follows it in dry form, the starting compounds are convenient used as fine powder and after mixing e.g. to (catalyst) moldings more desired Compressed geometry (e.g. tableted), which is then the thermal according to the invention Treatment.

Vorzugsweise erfolgt das innige Vermischen jedoch in nasser Form. Üblicherweise werden dabei die Ausgangsverbindungen in Form einer wässrigen Lösung und/oder Suspension miteinander vermischt. Besonders innige Trockengemische werden beim beschriebenen Mischverfahren dann erhalten, wenn ausschließlich von in gelöster Form vorliegenden Quellen und Ausgangsverbindungen ausgegangen wird. Als Lösungsmittel wird bevorzugt Wasser eingesetzt. Anschließend wird die wässrige Masse (Lösung oder Suspension) getrocknet und das so erhaltene innige Trockengemisch gegebenenfalls unmittelbar thermisch behandelt. Vorzugsweise erfolgt der Trocknungsprozess durch Sprühtrocknung (die Austrittstemperaturen betragen in der Regel 100 bis 150°C) und unmittelbar im Anschluss an die Fertigstellung der wässrigen Lösung oder Suspension. Das dabei anfallende Pulver kann unmittelbar durch Pressen geformt werden. Häufig erweist es sich jedoch für eine unmittelbare Weiterverarbeitung als zu feinteilig, weshalb es dann unter Zusatz von z.B. Wasser zweckmäßigerweise geknetet wird. Vielfach erweist sich beim Kneten ein Zusatz einer niederen organischen Carbonsäure (z.B. Essigsäure) als vorteilhaft (typische Zusatzmengen liegen bei 5 bis 10 Gew.-% bezogen auf eingesetzte Pulvermasse).However, the intimate mixing is preferably carried out in wet form. Usually the starting compounds are in the form of an aqueous solution and / or Suspension mixed together. Particularly intimate dry mixes are obtained in the described mixing process if only from in dissolved Form from existing sources and starting compounds is assumed. As a solvent water is preferred. Then the aqueous mass (Solution or suspension) and the intimate dry mixture thus obtained if necessary treated directly thermally. Preferably done the drying process by spray drying (the outlet temperatures are usually 100 to 150 ° C) and immediately following the completion of the aqueous solution or suspension. That included Powder can be formed immediately by pressing. Frequently however, it turns out to be one immediate processing as too fine, which is why it is with the addition of e.g. Water is appropriately kneaded. frequently When kneading, an addition of a lower organic carboxylic acid (e.g. Acetic acid) as advantageous (typical additional amounts are 5 to 10% by weight on powder mass used).

Die anfallende Knetmasse wird anschließend entweder zur gewünschten Geometrie geformt, getrocknet und dann der thermischen Behandlung unterworfen (führt zu sogenannten Vollkatalysatoren) oder nur zu Stränglingen geformt, diese thermisch behandelt und danach zu einem Pulver vermahlen (üblicherweise < 80 μm) welches normalerweise unter Zusatz einer geringen Menge Wasser sowie gegebenenfalls weiterer üblicher Bindemittel als Feuchtmasse auf inerte Trägerkörper aufgetragen wird. Nach beendeter Beschichtung wird nochmals getrocknet und so ein einsatzfähiger Schalenkatalysator erhalten. Erfolgt das innige Vermischen der Ausgangsverbindungen in Form einer z.B. wässrigen Lösung, so können mit selbiger auch inerte poröse Trägerkörper getränkt, getrocknet und anschließend zu Trägerkatalysatoren erfindungsgemäß thermisch behandelt werden. Bei der Herstellung von Schalenkatalysatoren kann das Beschichten der Trägerkörper auch vorab der thermischen Behandlung, d.h. z.B. mit dem befeuchteten Sprühpulver, erfolgen.The resulting plasticine is then either to the desired one Geometry molded, dried and then subjected to thermal treatment (leads to so-called full catalysts) or only to strands molded, thermally treated and then ground to a powder (usually <80 μm) usually with the addition of a small amount of water and optionally more common Binder is applied as a moist mass to inert carrier bodies. To When the coating is finished, it is dried again and thus an operational shell catalyst receive. The intimate mixing of the starting compounds takes place in the form of e.g. aqueous solution, so can impregnated with the same, also inert porous carrier body, dried and then to supported catalysts thermally treated according to the invention become. Coating can be used in the production of coated catalysts the carrier body too prior to the thermal treatment, i.e. e.g. with the humidified spray powder, respectively.

Für Schalenkatalysatoren geeignete Trägermaterialien sind z.B. poröse oder unporöse Aluminiumoxide, Siliciumdioxid, Thoriumdioxid, Zirkondioxid, Siliciumcarbid oder Silikate wie Magnesium- oder Aluminiumsilicat (z.B. Steatit des Typs C 220 der Fa. CeramTec).For Supporting materials suitable for coated catalysts are e.g. porous or nonporous Aluminum oxides, silicon dioxide, thorium dioxide, zirconium dioxide, silicon carbide or silicates such as magnesium or aluminum silicate (e.g. steatite of the type C 220 from CeramTec).

Die Trägerkörper können regelmäßig oder unregelmäßig geformt sein, wobei regelmäßig geformte Trägerkörper mit deutlich ausgebildeter Oberflächenrauhigkeit, z.B. Kugeln oder Hohlzylinder mit Splittauflage, bevorzugt werden.The carrier bodies can have a regular or irregular shape be, being regularly shaped Carrier body with clearly developed surface roughness, e.g. Balls or hollow cylinders with a split layer are preferred.

Geeignet ist die Verwendung von im wesentlichen unporösen, oberflächenrauhen, kugelförmigen Trägern aus Steatit (z.B. Steatit des Typs C 220 der Fa. CeramTec), deren Durchmesser 1 bis 8 mm, bevorzugt 4 bis 5 mm beträgt. Geeignet ist aber auch die Verwendung von Zylindern als Trägerkörper, deren Länge 2 bis 10 mm und deren Außendurchmesser 4 bis 10 mm beträgt. Im Fall von Ringen als Trägerkörper liegt die Wanddicke darüber hinaus üblicherweise bei 1 bis 4 mm. Bevorzugt zu verwendende ringförmige Trägerkörper besitzen eine Länge von 2 bis 6 mm, einen Außendurchmesser von 4 bis 8 mm und eine Wanddicke von 1 bis 2 mm. Geeignet sind vor allem auch Ringe der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) als Trägerkörper.The use of essentially non-porous, rough-surface, spherical is suitable Carriers made of steatite (for example steatite of the type C 220 from CeramTec), the diameter of which is 1 to 8 mm, preferably 4 to 5 mm. However, it is also suitable to use cylinders as carrier bodies, the length of which is 2 to 10 mm and the outside diameter is 4 to 10 mm. In the case of rings as support bodies, the wall thickness is also usually 1 to 4 mm. Annular support bodies to be used preferably have a length of 2 to 6 mm, an outer diameter of 4 to 8 mm and a wall thickness of 1 to 2 mm. Rings of geometry 7 mm × 3 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) are particularly suitable as carrier bodies.

Die Beschichtung der Trägerkörper mit feinteiliger wie beschrieben durch thermische Behandlung erhältlicher Multielementoxidaktivmasse bzw. deren noch thermisch zu behandelnder feinteiliger Vorlaufsmasse (inniges Trockengemisch) wird in der Regel in einem drehbaren Behälter ausgeführt, wie es z.B. aus der DE-A 2909671 , der EP-A 293859 oder aus der EP-A 714700 bekannt ist. Die Verfahrensweise der EP-A 714700 ist dabei bevorzugt.The coating of the carrier body with finely divided multielement oxide active composition obtainable by thermal treatment or its finely divided leading mass to be thermally treated (intimate dry mixture) is generally carried out in a rotatable container, as is known, for example, from DE-A 2909671 , the EP-A 293859 or from the EP-A 714700 is known. The procedure of EP-A 714700 is preferred.

Zweckmäßigerweise wird zur Beschichtung der Trägerkörper mit der aufzubringenden Pulvermasse der Trägerkörper befeuchtet. Nach dem Aufbringen wird normalerweise mittels heißer Luft getrocknet. Die Schichtdicke der auf den Träger aufgebrachten Pulvermasse wird zweckmäßigerweise im Bereich 10 bis 1000 μm, bevorzugt im Bereich μm und besonders bevorzugt im Bereich 150 bis 250 μm liegend, gewählt.The coating is expediently used for coating Carrier body with the powder mass to be applied moistens the carrier body. After applying is usually by means of hot Air dried. The layer thickness of the powder mass applied to the carrier will be convenient in the range 10 to 1000 μm, preferably in the range of μm and particularly preferably in the range from 150 to 250 μm.

Im Fall von Vollkatalysatoren kann die Formgebung, wie bereits erwähnt, ebenfalls vor oder nach der Durchführung der thermischen Behandlung erfolgen.In the case of full catalysts the shape, as already mentioned, also before or after the thermal treatment is carried out respectively.

Beispielsweise können aus der Pulverform der erfindungsgemäß erhältlichen Multielementoxidaktivmasse oder ihrer noch nicht thermisch behandelten Vorläufermasse (dem innigen Trockengemisch) durch Verdichten zur gewünschten Katalysatorgeometrie (z.B. durch Tablettieren, Extrudieren oder Strangpressen) Vollkatalysatoren hergestellt werden, wobei gegebenenfalls Hilfsmittel wie z.B. Graphit oder Stearinsäure als Gleitmittel und/oder Formhilfsmittel und Verstärkungsmittel wie Mikrofasern aus Glas, Asbest, Siliciumcarbid oder Kaliumtitanat zugesetzt werden können. Geeignete Vollkatalysatorgeometrien sind z.B. Vollzylinder oder Hohlzylinder mit einem Außendurchmesser und einer Länge von 2 bis 10 mm. Im Fall der Hohlzylinder ist eine Wandstärke von 1 bis 3 mm zweckmäßig. Selbstverständlich kann der Vollkatalysator auch Kugelgeometrie aufweisen, wobei der Kugeldurchmesser 2 bis 10 mm betragen kann.For example, from the powder form obtainable according to the invention Multielementoxidaktivaktiv or their not yet thermally treated precursor material (the intimate dry mix) by compressing it to the desired one Catalyst geometry (e.g. by tableting, extruding or Extrusion) full catalysts are prepared, where appropriate Tools such as Graphite or stearic acid as a lubricant and / or molding aid and reinforcing agents such as microfibers made of glass, asbestos, silicon carbide or potassium titanate can be added. Suitable unsupported catalyst geometries are e.g. Solid cylinder or Hollow cylinder with an outer diameter and a length of 2 to 10 mm. In the case of the hollow cylinder, the wall thickness is 1 to 3 mm appropriate. Of course you can the full catalyst also have spherical geometry, the spherical diameter Can be 2 to 10 mm.

Selbstverständlich können die relevanten Multielementoxidaktivmassen auch in Pulverform, d.h. nicht zu bestimmten Katalysatorgeometrien geformt, als Katalysatoren für die heterogen katalysierte Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure eingesetzt werden (z.B. auch im Wirbelbett).Of course, the relevant multi-element oxide active materials also in powder form, i.e. not to certain catalyst geometries shaped as catalysts for the heterogeneously catalyzed partial oxidation of acrolein to acrylic acid (e.g. also in a fluidized bed).

Die partielle Gasphasenoxidation von Acrolein zu Acrylsäure selbst kann mit den beschriebenen Multielementoxidaktivmassen z.B. wie in der EP-A 724481 , oder wie in der DE-A 19910508 beschrieben durchgeführt werden.The partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid itself can be carried out using the multielement oxide active compositions described, for example as in US Pat EP-A 724481 , or as in the DE-A 19910508 described.

Hinsichtlich der thermischen Behandlung der Vorläufermassen der vorstehend beschriebenen Multielementoxidmassen stellt die EP-B 724481 nun fest (S.5, Zeilen 25 ff):
„Die erfindungsgemäß erforderliche Calcinationsatmosphäre lässt sich in einfacher Weise beispielsweise dadurch realisieren, dass man in einem Ofen calciniert, durch den man ein Gasgemisch führt, das die entsprechende Zusammensetzung bezüglich O2, NH3, und Inertgasen/Wasserdampf aufweist. In einer weniger bevorzugten Ausführungsform kann der erforderlich mittlere Ammoniakgehalt der Calcinierungsatmosphäre auch dadurch realisiert werden, dass man in die zu calcinierende Trockenmasse eine entsprechende Menge Ammoniumionen einarbeitet, welche sich im Verlauf der Calcinierung unter NH3-Abgabe zersetzen."
With regard to the thermal treatment of the precursor compositions of the multi-element oxide compositions described above, the EP-B 724481 now fixed (p.5, lines 25 ff):
“The calcination atmosphere required according to the invention can be achieved in a simple manner, for example, by calcining in an oven through which a gas mixture is passed which has the appropriate composition with regard to O 2 , NH 3 , and inert gases / water vapor. In a less preferred embodiment, the required average ammonia content of the calcining atmosphere can also be achieved by incorporating a corresponding amount of ammonium ions into the dry mass to be calcined, which ammonium ions decompose during the calcination while releasing NH 3. "

Durchgeführt wurde die Calcinierung in der EP-B 724481 in Umluftöfen, wobei diesen u.a. ein Gasgemisch zugeführt wurde, das einen bestimmten Volumenanteil an NH3 (Vol.-%) enthielt.The calcination was carried out in the EP-B 724481 in convection ovens, where a gas mixture containing a certain volume fraction of NH 3 (vol.%) was supplied to them.

Mit der dieser Anmeldung zugrunde liegenden Erfindung wird nun aus der weniger bevorzugten Ausführungsform der EP-B 724481 eine bevorzugte Ausführungsform. Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass das erfindungsgemäße Verfahren einer externen Zugabe von NH3 in die Calcinationsatmosphäre nicht mehr bedarf, sondern durch die Kreisgasführung mit den in der thermisch zu behandelnden Vorläufermasse enthaltenen Ammoniumionen als Ammoniakquelle auskommt. Als weiteren Vorteil senkt das Verfahren der vorliegenden Patentanmeldung durch die Kreisgasführung den Energieaufwand für die thermische Behandlung, da sie den im Kreisgas enthaltenen Energieinhalt weiternutzt. Außerdem erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren infolge der sich im Drehrohr stetig selbst homogenisierenden Schüttung die Herstellung großer Mengen an katalytischen Aktivmassen (insbesondere katalytisch aktiven Multielementoxidmassen) mit besonders enger Aktivitätsverteilung innerhalb der hergestellten Charge. Dies ist vor allem bei den besagten katalytisch aktiven Multielementoxidmassen, die wenigsten eins der Elemente Nb und W sowie die Elemente Mo, V und Cu enthalten und die zur Herstellung von Katalysatoren für die heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation von Acrolein zu Acrylsäure verwendet werden sollen, von Bedeutung. Vor allem dann, wenn dies Gasphasenpartialoxidation bei hohen Acroleinlasten durchgeführt wird, wie es z.B. die DE-A 10307983 , die DE-A 19948523 und die DE-A 19910508 beschreiben.With the invention underlying this application, the less preferred embodiment of the EP-B 724481 a preferred embodiment. This can be attributed, among other things, to the fact that the process according to the invention no longer requires an external addition of NH 3 into the calcination atmosphere, but rather, as a source of ammonia, requires the ammonium ions contained in the precursor mass to be thermally treated by the recycle gas. As a further advantage, the process of the present patent application reduces the energy expenditure for the thermal treatment by virtue of the recycle gas guidance, since it continues to use the energy content contained in the recycle gas. In addition, the process according to the invention allows the production of large amounts of catalytic active compositions (in particular catalytically active multielement oxide compositions) with a particularly narrow activity distribution within the batch produced, owing to the bed which is continuously self-homogenizing in the rotary tube. This is particularly important in the case of the catalytically active multielement oxide compositions which contain at least one of the elements Nb and W and the elements Mo, V and Cu and which are to be used for the production of catalysts for the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid , Especially if this gas phase partial oxidation is carried out at high acrolein loads, such as that DE-A 10307983 , the DE-A 19948523 and the DE-A 19910508 describe.

In der Regel wird diese Gasphasenpartialoxidation des Acroleins nämlich in einem eine oder mehrere Temperaturzonen aufweisenden Rohrbündelreaktor durchgeführt wie sie z.B. die EP-A 700714 , die EP-A 700 893 , die DE-A 19910508 , die DE-A 19948523 , die DE-A 19910506 , die DE-A 19948241 , die DE-C 2830765 , die DE-C 2513405 , die US-A 3147084 , die DE-A 2201528 , die EP-A 383224 und die DE-A 2903218 beschreiben.As a rule, this gas phase partial oxidation of acrolein is in one or more rere temperature zones having tube bundle reactor carried out such as the EP-A 700714 , the EP-A 700 893 , the DE-A 19910508 , the DE-A 19948523 , the DE-A 19910506 , the DE-A 19948241 , the DE-C 2830765 , the DE-C 2513405 , the US-A 3147084 , the DE-A 2201528 , the EP-A 383224 and the DE-A 2903218 describe.

Die Feststoffkatalysatorschüttung befindet sich in den Metallrohren (Katalysatoren) des Rohrbündelreaktors und um die Metallrohre werden das oder die Temperiermedien geführt (bei mehr als einer Temperaturzone wird eine entsprechende Anzahl räumlich getrennter Temperiermedien um die Metallrohre geführt). Das Temperiermedium ist in der Regel eine Salzschmelze. Durch die Kontaktrohre wird das Reaktionsgemisch geführt.The solid catalyst bed is located in the metal tubes (catalysts) of the tube bundle reactor and around the metal tubes are the temperature control media or media (with more than one temperature zone a corresponding number becomes spatial separate tempering media around the metal pipes). The The temperature control medium is usually a molten salt. Through the contact tubes the reaction mixture is conducted.

Die Kontaktrohre sind üblicherweise aus ferritischem Stahl gefertigt und weisen in typischer Weise eine Wanddicke von 1 bis 3 mm auf. Ihr Innendurchmesser beträgt in der Regel 20 bis 30 mm, häufig 21 bis 26 mm. Ihre Länge beträgt zweckmäßig 2 bis 4 m.The contact tubes are common made of ferritic steel and typically have a Wall thickness from 1 to 3 mm. Their inside diameter is in Rule 20 to 30 mm, often 21 to 26 mm. Your length is expedient 2 to 4 m.

Anwendungstechnisch zweckmäßig beläuft sich die im Rohrbündelbehälter untergebrachte Anzahl an Kontaktrohren auf wenigstens 5000, vorzugsweise auf wenigstens 10 000. Häufig beträgt die Anzahl der im Reaktorbehälter untergebrachten Kontaktrohre 15 000 bis 30 000. Rohrbündelreaktoren mit einer oberhalb von 40 000 liegen Anzahl an Kontaktrohren bilden eher die Ausnahme. Innerhalb des Behälters sind die Kontaktrohre im Normalfall homogen verteilt angeordnet (bevorzugt 6 äquidistante Nachbarrohre pro Kontaktrohr), wobei die Verteilung zweckmäßig so gewählt wird, dass der Abstand der zentrischen Innenachsen von zueinander nächstliegenden Kontaktrohren (die sogenannte Kontaktrohrteilung) 35 bis 45 mm beträgt (vgl. z.B. EP-B 468290 ).Appropriately from an application point of view, the number of contact tubes accommodated in the tube bundle container is at least 5000, preferably at least 10,000. The number of contact tubes accommodated in the reactor vessel is frequently 15,000 to 30,000. Tube bundle reactors with a number of contact tubes above 40,000 are more likely to form that Exception. The contact tubes are normally arranged homogeneously distributed within the container (preferably 6 equidistant neighboring tubes per contact tube), the distribution being expediently chosen such that the distance between the central inner axes from the closest contact tubes (the so-called contact tube division) is 35 to 45 mm (cf. e.g. EP-B 468290 ).

Als Wärmeaustauschmittel besonders günstig ist die Verwendung von Schmelzen von Salzen wie Kaliumnitrat, Kaliumnitrit, Natriumnitrit und/oder Natriumnitrat, oder von niedrig schmelzenden Metallen wie Natrium, Quecksilber sowie Legierungen verschiedener Metalle.Especially as a heat exchange medium Cheap is the use of melting salts such as potassium nitrate, potassium nitrite, Sodium nitrite and / or sodium nitrate, or from low melting Metals such as sodium, mercury and alloys of various Metals.

Obwohl durch geeignete Strömungsverhältnisse in den Rohrbündelreaktoren generell zu erreichen versucht wird, dass über den Reaktorschnitt betrachtet auf jedes einzelne Kontaktrohr die gleiche Salzbadtemperatur einwirkt, kann das Vorliegen von Temperaturgradienten über den Reaktorquerschnitt in der Praxis nicht völlig vermieden werden. Wenn nun zusätzlich zu den Temperaturgradienten über den Reaktorquerschnitt ausgeprägte Aktivitätsgradienten über die individuellen Kontaktrohrbeschickungen kommen, so kann dies die Sicherheit des Betriebs des Rohrbündelreaktors beeinträchtigen, da die Wärmeentwicklung aufgrund der exothermen heterogen katalysierten Festbettpartialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure in den individuellen Kontaktrohren eines Rohrbündelreaktors in einem solchen Fall signifikant unterschiedlich wäre. Letzteres deshalb, weil eine erhöhte Aktivität der Kontaktrohrbeschickung bedeutet, dass bei gleicher Temperatur pro Zeiteinheit mehr umgesetzt und damit mehr Wärme entwickelt wird.Although by suitable flow conditions in the tube bundle reactors In general, attempts are made to achieve that by looking at the reactor section the same salt bath temperature acts on each contact tube, can the existence of temperature gradients across the reactor cross section in in practice not entirely be avoided. If so now to the temperature gradients over the Distinct reactor cross-section Activity gradients across the individual contact tube feeds come, so this can Affect the safety of the operation of the tube bundle reactor, because the heat development due to the exothermic heterogeneously catalyzed fixed bed partial oxidation from acrolein to acrylic acid in the individual contact tubes of a tube bundle reactor in such a case would be significantly different. The latter because an increased activity the contact tube loading means that at the same temperature per Unit of time implemented more and thus more heat is developed.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet nun eine regelmäßige Beschickung von Rohrbündelreaktoren (mit Katalysatoren die als Aktivmasse die besagten katalytisch aktiven Multielementoxidmassen, die wenigstens eines der Elemente Nb und W sowie die Elemente Mo, V und gegebenenfalls Cu enthalten) mit 5 000 bis 40 000 Kontaktrohren, die so beschaffen ist, dass bei einer willkürlich herausgegriffenen Stichprobe von 12 Kontaktrohren der Unterschied zwischen der arithmetisch mittleren Aktivität und der höchsten bzw. kleinsten Aktivität nicht mehr als 8°C, häufig nicht mehr als 6°C, vielfach nicht mehr als 4°C und in günstigen Fällen nicht mehr als 2°C beträgt.The method according to the invention now allows regular loading of tube bundle reactors (with catalysts that act as catalytic active said Multielementoxidmassen, the at least one of the elements Nb and W and the elements Mo, V and optionally contain Cu) with 5,000 to 40,000 contact tubes, which is designed so that at one arbitrary picked sample of 12 contact tubes the difference between the arithmetic mean activity and the highest or lowest activity more than 8 ° C, frequently not more than 6 ° C, often not more than 4 ° C and cheap make is not more than 2 ° C.

Bemerkenswert am erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass vorstehendes Ergebnis auch erreicht wird, wenn die im Rohrbündelreaktor insgesamt enthaltene Aktivmasse in weniger als 100, bzw. weniger als 75, bzw. weniger als 50 Ansätzen der thermischen Behandlung einer Vorläufermasse hergestellt wurde. Häufig beträgt die Anzahl dieser Ansätze 5 bis 40.Remarkable about the method according to the invention is that the above result is achieved even if the in Tube reactor total active mass contained in less than 100 or less than 75 or less than 50 approaches the thermal treatment of a precursor mass was produced. Frequently is the number of these approaches 5 to 40.

Als Maß für die Aktivität der Kontaktrohrbeschickung wird dabei die Temperatur verwendet, die ein das einzelne Kontaktrohr umspülende Salzbad (Gemisch aus 53 Gew.-% Kaliumnitrat, 40 Gew.-% Natriumnitrit und 7 Gew.-% Natriumnitrat) aufweisen muß, damit bei einmaligem Durchgang eines Reaktionsgasgemisches aus 4,8 Vol.-% Acrolein, 7 Vol.-% Sauerstoff, 10 Vol.-% Wasserdampf und 78,2 Vol.-% Stickstoff ( bei einer Belastung der Katalysatorbeschickung mit 85 Nl Acrolein/l Katalysatorbeschickung × h) durch das beschickte Katalysatorrohr ein Acroleinumsatz von 97 mol.-% erzielt wird (unter „I Katalysatorbeschickung" werden dabei die Volumina innerhalb des Katalysatorrohres nicht mit einbezogen, wo sich reine Vor- oder Nachschüttungen aus Inertmaterial befinden, sondern nur die Schüttvolumina, die Katalysatorformkörper (gegebenenfalls mit Inertmaterial verdünnt) enthalten.As a measure of the activity of the contact tube loading the temperature that the individual contact tube uses is used flowing around Salt bath (mixture of 53% by weight potassium nitrate, 40% by weight sodium nitrite and 7 wt .-% sodium nitrate) must have, so with a single pass a reaction gas mixture of 4.8 vol.% acrolein, 7 vol.% oxygen, 10 vol.% Water vapor and 78.2 vol.% Nitrogen (with one load the catalyst feed with 85 Nl acrolein / l catalyst feed × h) the charged catalyst tube has an acrolein conversion of 97 mol% is achieved (under "I catalyst feed" the Volumes inside the catalyst tube not included where pure pre- or postfill are made of inert material, but only the bulk volumes, the shaped catalyst bodies (if necessary diluted with inert material) contain.

Eine wie beschrieben erzielbare Beschickung von Kontaktrohren in Rohrbündelreaktoren ist vor allem dann wichtig, wenn der Rohrbündelreaktor bei einer Acrolein-Belastung der Katalysatorbeschickung betrieben wird, die ≥ 135 Nl/l·h, oder ≥ 150 Nl/l·h, oder ≥ 160 Nl/l·h, oder ≥ 170 Nl/l·h, oder ≥ 180 Nl/l·h, oder ≥ 200 Nl/l·h, oder ≥ 220 Nl/l·h, oder ≥ 240 Nl/l·h beträgt. Selbstredend ist eine solche Katalysatorbeschickung auch bei kleineren Acroleinbelastungen vorteilhaft.A feed achievable as described of contact tubes in tube bundle reactors is especially important when the tube bundle reactor is loaded with acrolein in the catalyst feed operated ≥ 135 Nl / lh, or ≥ 150 Nl / l · h, or ≥ 160 Nl / l · h, or ≥ 170 Nl / l · h, or ≥ 180 Nl / l · h, or ≥ 200 Nl / l · h, or ≥ 220 Nl / l · h, or ≥ 240 Nl / l · h. Needless to say, is such a catalyst feed even with smaller acrolein loads advantageous.

In der Regel wird die Acroleinbelastung der Katalysatorbeschichtung jedoch ≤ 350 Nl/l·h, oder ≤ 300 Nl/l·h, oder ≤ 250 Nl/l·h betragen.As a rule, the acrolein load the catalyst coating, however, is ≤ 350 Nl / l · h, or ≤ 300 Nl / l · h, or ≤ 250 Nl / l · h.

Im übrigen kann der Rohrbündelreaktor mit der Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure so betrieben werden, wie es die DE-A 10307983 , die DE-A 19948523 und die DE-A 19910508 beschreiben.Otherwise, the tube bundle reactor with the partial oxidation of acrolein to acrylic acid can be so be driven like that DE-A 10307983 , the DE-A 19948523 and the DE-A 19910508 describe.

Abschließend sei noch festgehalten, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einfache Weise Verweilzeiten der thermisch zu behandelnden Vorläufermasse im Drehrohrofen von ≥ 5 h, bzw. ≥ 10 h, oder ≥ 15 h, oder ≥ 20 h, oder ≥ 25 h möglich sind. In der Regel wird diese Verweilzeit ≤ 50 h betragen.Finally, it should be noted that with the inventive method residence times of the thermally treated precursor mass in a simple manner in a rotary kiln of ≥ 5 h, or ≥ 10 h, or ≥ 15 h, or ≥ 20 h, or ≥ 25 h possible are. As a rule, this dwell time will be ≤ 50 h.

Ferner sei noch festgehalten, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren vor allem auch zur Herstellung von Multielementoxidaktivmassen eignet, die die Elemente Mo, V, wenigstens eines der beiden Elemente Te und Sb, und wenigstens eines der Elemente aus der Gruppe umfassend Nb, Pb, Ta, W, Ti, Al, Zr, Cr, Mn, Ga, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Pt, La, Bi, B, Ce, Sn, Zn, Si, Na, Li, K, Mg, Ag, Au und In in Kombination enthalten.It should also be noted that the method according to the invention especially suitable for the production of multi-element oxide active materials the elements Mo, V, at least one of the two elements Te and Sb, and at least one of the elements from the group comprising Nb, Pb, Ta, W, Ti, Al, Zr, Cr, Mn, Ga, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Pt, La, Bi, B, Ce, Sn, Zn, Si, Na, Li, K, Mg, Ag, Au and In in combination contain.

Häufig erfolgt dabei die thermische Behandlung zunächst bei 150 bis 350°C, vorzugsweise 250 bis 350°C unter oxidierender (Sauerstoff enthaltender) Atmosphäre (z.B. Luft) und anschließend bei 350 bis 1000°C, bzw. 400 bis 700°C oder 400 bis 650°C unter Sauerstoffausschluss (z.B. unter N2). Die thermische Behandlung unter Luft kann dabei auch kontinuierlich durchgeführt werden.The thermal treatment is often carried out first at 150 to 350 ° C., preferably 250 to 350 ° C. under an oxidizing (oxygen-containing) atmosphere (for example air) and then at 350 to 1000 ° C., or 400 to 700 ° C. or 400 to 650 ° C with exclusion of oxygen (e.g. under N 2 ). The thermal treatment in air can also be carried out continuously.

Bevorzugt enthält die Kombination dabei aus der letzten Elementgruppe die Elemente Nb, Ta, W und/oder Ti und besonders bevorzugt das Element Nb.The combination preferably contains last element group the elements Nb, Ta, W and / or Ti and especially prefers the element Nb.

Bevorzugt enthalten die relevanten Multielementoxidaktivmassen die vorgenannte Elementkombination in der Stöchiometrie III Mo1VbM1 cM2 d (III),mit
M1 = Te und/oder Sb,
M2 = wenigstens eines der Elemente aus der Gruppe umfassen Nb, Ta, W, Ti, Al, Zr, Cr, Mn, Ga, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Pt, La, Bi, Ce, Sn, Zn, Si, Na, Li, K, Mg, Ag, Au und In,
b = 0,01 bis 1,
c = > 0 bis 1, und
d= > 0 bis 1.
The relevant multielement oxide active materials preferably contain the aforementioned combination of elements in stoichiometry III Mo 1 V b M 1 c M 2 d (III) With
M 1 = Te and / or Sb,
M 2 = at least one of the elements from the group include Nb, Ta, W, Ti, Al, Zr, Cr, Mn, Ga, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Pt, La, Bi, Ce, Sn , Zn, Si, Na, Li, K, Mg, Ag, Au and In,
b = 0.01 to 1,
c => 0 to 1, and
d => 0 to 1.

Bevorzugt ist M1 = Te und M2 = Nb, Ta, W und/oder Ti. Vorzugsweise ist M2 = Nb.M 1 = Te and M 2 = Nb, Ta, W and / or Ti are preferred. M 2 = Nb is preferred.

Der stöchiometrische Koeffizient b beträgt mit Vorteil 0,1 bis 0.6. In entsprechender Weise beläuft sich der Vorzugsbereich für den stöchiometrischen Koeffizienten c auf 0,01 bis 1 bzw. auf 0,05 bis 0,4 und günstige Werte für d betragen 0,01 bis 1 bzw. 0,1 bis 0,6.The stoichiometric coefficient b is with Advantage 0.1 to 0.6. The preferred range is correspondingly for the stoichiometric Coefficients c from 0.01 to 1 or from 0.05 to 0.4 and favorable values for d 0.01 to 1 or 0.1 to 0.6.

Besonders günstig ist es, wenn die stöchiometrischen Koeffizienten b, c und d simultan in den vorgenannten Vorzugsbereichen liegen.It is particularly favorable if the stoichiometric Coefficients b, c and d simultaneously in the aforementioned preferred ranges lie.

Das Vorgenannte gilt insbesondere dann, wenn die Aktivmasse hinsichtlich ihrer von Sauerstoff verschiedenen Elemente aus einer vorgenannten Elementkombination besteht.The above applies in particular then when the active mass is different from oxygen Elements consists of a combination of elements mentioned above.

Dies sind dann insbesondere die Multielementoxidaktivmassen der allgemeinen Stöchiometrie IV Mo1VbM1 cM2 dOn (IV),wobei die Variablen die bezüglich der Stöchiometrie III angeführte Bedeutung aufweisen und n = eine Zahl ist, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in (IV) bestimmt wird.These are then in particular the multielement oxide active materials of general stoichiometry IV Mo 1 V b M 1 c M 2 d O n (IV), where the variables have the meaning given with respect to stoichiometry III and n = a number which is determined by the valency and frequency of the elements other than oxygen in (IV).

Ferner eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt zur Herstellung solcher Multielementoxidaktivmassen, die einerseits entweder eine der vorgenannten Elementkombinationen enthalten oder, bezüglich der von Sauerstoff verschiedenen Elemente, aus ihr bestehen und gleichzeitig ein Röntgendiffraktogramm aufweisen, das Beugungsreflexe h und i zeigt, deren Scheitelpunkte bei den Beugungswinkeln (2⊖) 22,2 ± 0,5° (h) und 27,3 ± 0,5° (i) liegen (alle in dieser Schrift auf ein Röntgendiftraktogramm bezogenen Angaben beziehen sich auf ein unter Anwendung von Cu-Kα-Strahlung als Röntgenstrahlung erzeugtes Röntgendiffraktogramm (Siemens-Diffraktometer Theta-Theta D-5000, Röhrenspannung: 40 kV, Röhrenstrom : 40mA, Aperturblende V20 (variabel), Streustrahlblende V20 (variabel), Sekundärmonochromatorblende (0,1 mm), Detektorblende (0,6 mm), Meßintervall (2⊖) : 0,02°, Meßzeit je Schritt : 2,4s, Detektor Scintillationszählrohr).The method according to the invention is also suitable preferred for the production of such multielement oxide active materials which on the one hand either contain one of the aforementioned combinations of elements, or in terms of the elements other than oxygen, consisting of it and at the same time an X-ray diffractogram which shows diffraction reflexes h and i, their vertices at the diffraction angles (2⊖) 22.2 ± 0.5 ° (h) and 27.3 ± 0.5 ° (i) (all in this document related to an X-ray diffractogram Specifications relate to using Cu-Kα radiation as x-rays generated X-ray diffractogram (Siemens diffractometer theta-theta D-5000, tube voltage: 40 kV, tube current : 40mA, aperture diaphragm V20 (variable), anti-scatter diaphragm V20 (variable), secondary monochromator diaphragm (0.1 mm), detector aperture (0.6 mm), measuring interval (2⊖): 0.02 °, measuring time each Step: 2.4s, detector scintillation counter tube).

Die Halbwertsbreite dieser Beugungsreflexe kann dabei sehr klein oder auch sehr ausgeprägt sein.The half-width of these diffraction reflections can be very small or very pronounced.

Besonders eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung derjenigen der vorgenannten Multielementoxidaktivmassen, deren Röntgendiffraktogramm zusätz lich zu den Beugungsreflexen h und i einen Beugungsreflexes k aufweist, dessen Scheitelpunkt bei 28,2 ± 0,5° (k) liegt.The method according to the invention is particularly suitable for the production of those of the aforementioned multi-element oxide active materials, their X-ray diffractogram additional has a diffraction reflex k for the diffraction reflexes h and i, the apex of which is 28.2 ± 0.5 ° (k).

Unter den letzteren sind für eine erfindungsgemäße Herstellung wiederum jene bevorzugt, bei denen der Beugungsreflex h innerhalb des Röntgendiffraktogramms der intensitätsstärkste ist, sowie eine Halbwertsbreite von höchstens 0,5° aufweist, und ganz besonders bevorzugt eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für jene, bei denen die Halbwertsbreite des Beugungsreflexes i und des Beugungsreflexes k gleichzeitig jeweils ≤ 1° beträgt und die Intensität Pk des Beugungsreflexes k und die Intensität Pi des Beugungsreflexes i die Beziehung 0,2 ≤ R ≤ 0,85, besser 0,3 ≤ R ≤ 0,85, bevorzugt 0,4 ≤ R ≤ 0,85, besonders bevorzugt 0,65 ≤ R ≤ 0,85, noch mehr bevorzugt 0,67 ≤ R ≤ 0,75 und ganz besonders bevorzugt R = 0,70 bis 0,75 bzw. R = 0,72 erfüllen, in der R das durch die Formel R = Pi/(Pi + Pk)definierte Intensitätsverhältnis ist. Bevorzugt weisen die vorgenannten Röntgendiffraktogramme keinen Beugungsreflex auf, dessen Maximum bei 20 = 50 ± 0,3° liegt.Among the latter, those in which the diffraction reflex h is the most intense within the X-ray diffractogram and which has a half-value width of at most 0.5 ° are preferred for a production according to the invention, and the method according to the invention is very particularly suitable for those in which the Half-width of the diffraction reflex i and the diffraction reflex k is simultaneously ≤ 1 ° and the intensity P k of the diffraction reflex k and the intensity P i of the diffraction reflex i the relationship 0.2 ≤ R ≤ 0.85, better 0.3 ≤ R ≤ 0 , 85, preferably 0.4 ≤ R ≤ 0.85, particularly preferably 0.65 ≤ R ≤ 0.85, even more preferably 0.67 ≤ R ≤ 0.75 and very particularly preferably R = 0.70 to 0, 75 or R = 0.72, in which R is fulfilled by the formula R = P i / (P i + P k ) is defined intensity ratio. The aforementioned X-ray diffractograms preferably have no diffraction reflex, the maximum of which is 20 = 50 ± 0.3 °.

Die Definition der Intensität eines Beugungsreflexes im Röntgendiffraktogramm bezieht sich in dieser Schrift auf die in der DE-A 19835247 , der DE-A 10122027 , sowie die in der DE-A 10051419 und DE-A 10046672 niedergelegte Definition. Das gleiche gilt für die Definition der Halbwertsbreite.In this document, the definition of the intensity of a diffraction reflex in the X-ray diffractogram relates to that in the DE-A 19835247 , the DE-A 10122027 , as well as in the DE-A 10051419 and DE-A 10046672 laid down definition. The same applies to the definition of the full width at half maximum.

Neben den Beugungsreflexen h, i und k enthalten die vorgenannten Röntgendiffraktogramme von erfindungsgemäß vorteilhaft herzustellenden Multielementoxidaktivmassen noch weitere Beugungsreflexe, deren Scheitepunkte bei den nachfolgenden Beugungswinkeln (2⊖) liegen:
9,0 ± 0,4° (l)
6,7 ± 0,4° (o) und
7,9 ± 0,4° (p).
In addition to the diffraction reflections h, i and k, the aforementioned X-ray diffractograms of multielement oxide active materials which can be advantageously produced according to the invention also contain further diffraction reflections whose apex points lie at the following diffraction angles (2 ():
9.0 ± 0.4 ° (l)
6.7 ± 0.4 ° (o) and
7.9 ± 0.4 ° (p).

Günstig ist es ferner, wenn das Röntgendiffraktogramm zusätzlich einen Beugungsreflex enthält, dessen Scheitelpunkt beim Beugungswinkel (2⊖) = 45,2 ± 0,4° (q) liegt.Cheap it is also when the X-ray diffractogram additionally contains a diffraction reflex, whose apex is at the diffraction angle (2⊖) = 45.2 ± 0.4 ° (q).

Häufig enthält das Röntgendiffraktogramm auch noch die Reflexe 29,2 ± 0,4° (m) und 35,4 ± 0,4° (n).Frequently contains the X-ray diffractogram too the reflections 29.2 ± 0.4 ° (m) and 35.4 ± 0.4 ° (n).

Es ist ferner günstig, wenn die in den Formeln III und IV definierten Elementkombinationen als reine i-Phase vorliegen. Enthält die katalytisch aktive Oxidmasse auch noch k-Phase, enthält ihr Röntgendiffraktogramm neben den oben genannten noch weitere Beugungsreflexe, deren Scheitelpunkte bei den nachfolgenden Beugungswinkeln (2⊖) liegen: 36,2 ± 0,4° (m) und 50 ± 0,4° (die Begriffe i- und k-Phase werden in dieser Schrift wie in der DE-A 10122027 und DE-A 10119933 festgelegt verwendet).It is also advantageous if the element combinations defined in the formulas III and IV are present as pure i-phase. If the catalytically active oxide mass also contains the k phase, its X-ray diffractogram contains, in addition to the above-mentioned, other diffraction reflections, the apex of which lies at the following diffraction angles (2⊖): 36.2 ± 0.4 ° (m) and 50 ± 0, 4 ° (the terms i- and k-phase are used in this document as in the DE-A 10122027 and DE-A 10119933 fixed used).

Ordnet man dem Beugungsreflex h die Intensität 100 zu, ist es erfindungsgemäß günstig, wenn die Beugungsreflexe i, l, m, n, o, p, q in der gleichen Intensitätsskala die nachfolgenden Intensitäten aufweisen:
i: 5 bis 95, häufig 5 bis 80, teilweise 10 bis 60;
l: 1 bis 30;
m: 1 bis 40;
n: 1 bis 40;
o: 1 bis 30;
p: 1 bis 30 und
q: 5 bis 60.
If one assigns the intensity to the diffraction reflex h 100 too, it is advantageous according to the invention if the diffraction reflections i, l, m, n, o, p, q have the following intensities in the same intensity scale:
i: 5 to 95, often 5 to 80, sometimes 10 to 60;
l: 1 to 30;
m: 1 to 40;
n: 1 to 40;
o: 1 to 30;
p: 1 to 30 and
q: 5 to 60.

Enthält das Röntgendiffraktogramm von den vorgenannten zusätzlichen Beugungsreflexen, ist die Halbwertsbreite derselben in der Regel ≤ 1°.Contains the X-ray diffractogram from the above additional Diffraction reflections, the full width at half maximum is usually ≤ 1 °.

Die spezifische Oberfläche von erfindungsgemäß herzustellenden Multielementoxidaktivmassen der allgemeinen Formel IV oder von Multielementoxidaktivmassen, die Elementkombinationen der allgemeinen Formel III enthalten beträgt vielfach 1 bis 30 m2/g (BET-Oberfläche, Stickstoff), vor allem dann, wenn ihr Röntgendiffraktogramm wie beschrieben gestaltet ist.The specific surface area of multielement oxide active compositions of the general formula IV to be produced according to the invention or of multielement oxide active compositions which contain element combinations of the general formula III is in many cases 1 to 30 m 2 / g (BET surface area, nitrogen), especially if their X-ray diffractogram is designed as described ,

Die Herstellung der Vorläufermassen der wie beschrieben erhältlichen Multielementoxidaktivmassen findet sich im im Zusammenhang mit diesen zitierten Stand der Technik. Dazu zählen insbesondere die DE-A 10122027 , die DE-A 10119933 , DE-A 10033121 , die EP-A 1192987 , die DE-A 10029338 , die JP-A 2000-143244 , die EP-A 962253 , die EP-A 895809 , die DE-A 19835247 , die WO 00/29105, die WO 00/29106, die EP-A 529853 und die EP-A 608838 (in allen Ausführungsbeispielen der beiden letztgenannten Schriften ist als Trocknungsmethode die Sprühtrocknung anzuwenden; z.B. mit einer Eingangstemperatur von 300 bis 350°C und einer Ausgangstemperatur von 100 bis 150°C; Gegenstrom oder Gleichstrom). Die Bedingungen der thermischen Behandlung dieser Vorläufermassen findet sich ebenfalls in diesen Schriften.The preparation of the precursor compositions of the multi-element oxide active compositions obtainable as described can be found in connection with the cited prior art. These include in particular DE-A 10122027 , the DE-A 10119933 . DE-A 10033121 , the EP-A 1192987 , the DE-A 10029338 , the JP-A 2000-143244 , the EP-A 962253 , the EP-A 895809 , the DE-A 19835247 , WO 00/29105, WO 00/29106, the EP-A 529853 and the EP-A 608838 (Spray drying is to be used as the drying method in all exemplary embodiments of the latter two documents, for example with an inlet temperature of 300 to 350 ° C. and an outlet temperature of 100 to 150 ° C.; countercurrent or cocurrent). The conditions of the thermal treatment of these precursor masses can also be found in these documents.

Die beschriebenen Multielementoxidativmassen können als solche (d.h. in Pulverform) oder zu geeigneten Geometrien geformt (vgl. z.B. die Schalenkatalysatoren der DE-A 10051419 sowie die geometrischen Varianten der DE-A 10122027 ) für die gasphasenkatalytische Partialoxidation und/oder Ammoxidation von niederen Kohlenwasserstoffen und niederen organischen Verbindungen wie Propylen, Propan und Acrolein eingesetzt werden. Sie eignen sich insbesondere zur Herstellung von Acrolein und/oder Acrylsäure sowie zur Herstellung von Acrylnitril aus Propan und/oder Propen. Die Reaktionsbedingungen enthält ebenfalls der zitierte Stand der Technik.The multielement oxidative compositions described can be shaped as such (ie in powder form) or into suitable geometries (cf. for example the shell catalysts of the DE-A 10051419 as well as the geometric variants of the DE-A 10122027 ) for the gas phase catalytic partial oxidation and / or ammoxidation of lower hydrocarbons and lower organic compounds such as propylene, propane and acrolein. They are particularly suitable for the production of acrolein and / or acrylic acid and for the production of acrylonitrile from propane and / or propene. The reaction conditions also contain the cited prior art.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet nun auch eine regelmäßige Beschickung von Rohrbündelreaktoren (mit Katalysatoren, die als Aktivmasse die besagten katalytisch aktiven Multielementoxidmassen enthalten, die die Elemente Mo, V, wenigstens eines der beiden Elemente Te und Sb und wenigstens eines der Elemente aus der Gruppe umfassend Nb, Ta etc. in Kombination enthalten) mit 5000 bis 40000 Kontaktrohren, die so beschaffen sind, dass bei einer willkürlich herausgegriffenen Stichprobe von 12 Kontaktrohren der Unterschied zwischen der arithmetisch mittleren Aktivität und der höchsten bzw. kleinsten Aktivität nicht mehr als 8°C, häufig nicht mehr als 6°C, vielfach nicht mehr als 4°C und in günstigen Fällen nicht mehr als 2°C beträgt.The method according to the invention now allows also regular loading of tube bundle reactors (With catalysts that act as catalytic active mass contain active multielement oxide materials which contain the elements Mo, V, at least one of the two elements Te and Sb and at least one the elements from the group comprising Nb, Ta etc. in combination included) with 5000 to 40,000 contact tubes, which are designed in such a way that at an arbitrary picked sample of 12 contact tubes the difference between the arithmetic mean activity and the highest or lowest activity more than 8 ° C, often not more than 6 ° C, often not more than 4 ° C and in cheap make not more than 2 ° C is.

Bemerkenswert am erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass vorstehendes Ergebnis auch dann erreicht wird, wenn die im Rohrbündelreaktor insgesamt enthaltene Aktivmasse in weniger als 100, bzw. weniger als 75, bzw, weniger als 50 Ansätzen der thermischen Behandlung einer Vorläufermasse hergestellt wurde. Häufig beträgt die Anzahl dieser Ansätze 5 bis 40.Remarkable about the method according to the invention is that the above result is achieved even if the in the tube bundle reactor as a whole Active mass contained in less than 100 or less than 75 or less than 50 approaches to the thermal treatment of a precursor mass was produced. Frequently is the number of these approaches 5 to 40.

Als Maß für die Aktivität der Kontaktrohrbeschickung wird dabei wiederum die Temperatur verwendet, die ein das einzelne Kontaktrohr umspülende Salzbad (Gemisch aus 53 Gew.-% Kaliumnitrat, 40 Gew.-% Natriumnitrit und 7 Gew.-% Natriumnitrat) aufweisen muß, damit bei einmaligem Durchgang eines Reaktionsgasgemisches aus 4,8 Vol.-% Acrolein, 7 Vol.-% Sauerstoff, 10 Vol.-% Wasserdampf und 78,2 Vol.-% Stickstoff (bei einer Belastung der Katalysatorbeschickung mit 85 Nl Acrolein/I Katalysatorbeschickung × h) durch das beschickte Katalysatorrohr ein Acroleinumsatz von 97 mol-% erzielt wird (unter „I Katalysatorbeschickung" werden dabei die Volumina innerhalb des Katalysatorrohres nicht mit einbezogen, wo sich reine Vor- und Nachschüttungen aus Inertmaterial befinden, sondern nur die Schüttvolumina, die Katalysatorformkörper (gegebenenfalls mit Inertmaterial verdünnt) enthalten).As a measure of the activity of the contact tube feed, the temperature is used which a salt bath rinsing the individual contact tube (mixture of 53% by weight potassium nitrate, 40% by weight sodium nitrite and 7% by weight sodium nitrate) must have one pass of a reaction gas mixture of 4.8 vol.% acrolein, 7 vol.% oxygen, 10 vol.% water vapor and 78.2 vol.% nitrogen (when the cat lyser feed with 85 Nl acrolein / l catalyst feed × h) an acrolein conversion of 97 mol% is achieved through the fed catalyst tube (under “I catalyst feed” the volumes within the catalyst tube are not included, where pure pre- and post-fillings of inert material are included are located, but only the bulk volumes that contain shaped catalyst bodies (optionally diluted with inert material).

Eine solche Beschickung von Kontaktrohren ist vor allem dann wichtig, wenn der Rohrbündelreaktor bei einer Acrolein-Belastung der Katalysatorbeschickung betrieben wird, die ≥ 135 Nl/l·h, oder ≥ 150 Nl/l·h, oder ≥ 170 Nl/l·h, oder ≥ 200 Nl/l·h, oder ≥ 240 Nl/l·h beträgt. In der Regel wird sie ≤ 350 Nl/l·h, bzw. ≤ 300 Nl/l·h oder ≤ 250 Nl/l·h betragen.Such feeding of contact tubes is especially important when the tube bundle reactor is under an acrolein load the catalyst feed is operated which is ≥ 135 Nl / l · h, or ≥ 150 Nl / l · h, or ≥ 170 Nl / l · h, or ≥ 200 Nl / l · h, or ≥ 240 Nl / l · h , As a rule, it will be ≤ 350 Nl / l · h, or ≤ 300 Nl / l · h or ≤ 250 Nl / l · h.

Ausführungsbeispiel 1Embodiment 1

A) Herstellung einer Vorläufermasse zum Zweck der Erzeugung einer Multielementoxidmasse der Stöchiometrie Mo12V3W1,2Cu2,4Ox A) Production of a precursor mass for the purpose of producing a multielement oxide mass of the stoichiometry Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 2.4 O x

16,3 kg Kupfer(II)acetathydrat (Gehalt: 40,0 Gew.-% CuO) wurden in 274 l Wasser der Temperatur 25°C unter Rühren gelöst. Es wurde eine klare Lösung 1 erhalten.16.3 kg of copper (II) acetate hydrate (content: 40.0% by weight of CuO) were dissolved in 274 l of water at a temperature of 25 ° C. with stirring. It became a clear solution 1 receive.

Räumlich getrennt davon wurden 614 l Wasser auf 40°C erwärmt und 73 kg Ammoniumheptamolybdattetrahydrat (81,5 Gew.-% MoO3) unter Beibehalt der 40°C eingerührt. Dann wurde unter Rühren innerhalb von 30 min auf 90°C erwärmt und unter Beibehalt dieser Temperatur nacheinander und in der genannten Reihenfolge 11,3 kg Ammoniummetavanadat sowie 10,7 kg Ammoniumparawolframattheptahydrat (88,9 Gew.-% WO3) eingerührt. Es wurde eine klare Lösung 2 erhalten.Spatially separated from this, 614 l of water were heated to 40 ° C. and 73 kg of ammonium heptamolybdate tetrahydrate (81.5% by weight of MoO 3 ) were stirred in while maintaining the 40 ° C. The mixture was then heated to 90 ° C. in the course of 30 minutes and, while maintaining this temperature, 11.3 kg of ammonium metavanadate and 10.7 kg of ammonium paratungstate heptahydrate (88.9% by weight of WO 3 ) were stirred in successively and in the order mentioned. It became a clear solution 2 receive.

Die Lösung 2 wurde auf 80°C abgekühlt und anschließend die Lösung 1 in die Lösung 2 eingerührt. Das erhaltene Gemisch wurde mit 130 l einer 25gew.%-igen wässrigen NH3-Lösung versetzt, die eine Temperatur von 25°C aufwies. Unter Rühren entstand eine klare Lösung, die kurzzeitig eine Temperatur von 65°C und einen pH-Wert von 8,5 aufwies. Dieser wurden nochmals 20 l Wasser der Temperatur 25°C zugegeben. Danach stieg die Temperatur der resultierenden Lösung wieder auf 80°C an und diese wurde dann mit einem Sprühtrockner der Fa. Niro-Atomizer (Kopenhagen) vom Typ S-50-N/R sprühgetrocknet (Gaseintrittstemperatur: 350°C, Gasaustrittstemperatur: 110°C). Das Sprühpulver wies einen Partikeldurchmesser von 2 bis 50 μm auf. 60 kg von so erhaltenem Sprühpulver wurden in einen Kneten der Fa. AMK (Aachener Misch- und Knetmaschinen Fabrik) vom Typ VM 160 (Sigma Schaufeln) dosiert und unter Zusatz von 5,5 l Essigsäure (≈ 100gew.-%ig, Eisessig) und 5,2 l Wasser geknetet (Drehzahl der Schnecke: 20 Upm). Nach einer Knetdauer von 4 bis 5 Minuten wurden weitere 6,5 l Wasser zugegeben und der Knetprozess bis zum Ablauf von 30 Minuten fortgesetzt (Knettemperatur ca. 40 bis 50°C). Danach wurde das Knetgut in einen Extruder entleert und mittels des Extruders (Fa. Bonnot Company (Ohio), Typ: G 103-10/D7A-572K (6'' Extruder W Packer) zu Strängen (Länge: 1–10 cm; Durchmesser 6 mm) geformt. Auf dem Bandtrockner wurden die Stränge 1 h bei einer Temperatur von 120°C (Materialguttemperatur) getrocknet. Die getrockneten Stränglinge bildeten die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren thermisch zu behandelnde Vorläufermasse.The solution 2 was cooled to 80 ° C and then the solution 1 in the solution 2 stirred. The resulting mixture was mixed with 130 l of a 25% by weight aqueous NH 3 solution which had a temperature of 25 ° C. With stirring, a clear solution was formed which briefly had a temperature of 65 ° C. and a pH of 8.5. This was another 20 l of water at 25 ° C added. The temperature of the resulting solution then rose again to 80 ° C. and this was then spray-dried with a spray dryer from Niro-Atomizer (Copenhagen), type S-50-N / R (gas inlet temperature: 350 ° C., gas outlet temperature: 110 ° C). The spray powder had a particle diameter of 2 to 50 μm. 60 kg of the spray powder obtained in this way were metered into a kneading machine from AMK (Aachener Misch- und Knetmaschinen Fabrik) of type VM 160 (Sigma blades) and with the addition of 5.5 l acetic acid (≈ 100% by weight, glacial acetic acid) and 5.2 l of water kneaded (speed of the screw: 20 rpm). After a kneading time of 4 to 5 minutes, a further 6.5 l of water were added and the kneading process was continued until 30 minutes had passed (kneading temperature approx. 40 to 50 ° C.). The kneaded material was then emptied into an extruder and strands (length: 1-10 cm; diameter) using the extruder (Bonnot Company (Ohio), type: G 103-10 / D7A-572K (6 '' extruder W Packer) The strands were dried on the belt dryer for 1 hour at a temperature of 120 ° C. (material temperature) The dried strands formed the precursor mass to be treated thermally by the process according to the invention.

B) Herstellung der katalytischen Aktivmasse durch erfindungsgemäße thermische Behandlung in einer DrehrohrofenvorrichtungB) Preparation of the catalytic Active mass by thermal according to the invention Treatment in a rotary kiln device

Die Durchführung der thermischen Behandlung erfolgte in einer Drehrohrofenvorrichtung gemäß 1 mit den Ausmaßen und Hilfselementen gemäß der beispielhaften Ausführungsform in der Beschreibung dieser Schrift und unter den folgenden Bedingungen:

  • – die thermische Behandlung erfolgte diskontinuierlich mit einer Materialgutmenge von 300 kg, die wie wie in A) beschrieben hergestellt worden war;
  • – der Neigungswinkel des Drehrohres zur Horizontalen betrug ≈ 0°;
  • – das Drehrohr rotierte mit 1,5 Umdrehungen/min rechts herum;
  • – während der gesamten thermischen Behandlung wurde durch das Drehrohr ein Gasstrom von 205 Nm3/h geführt, der (nach Verdrängung der ursprünglich enthaltenen Luft) wie folgt zusammengesetzt war und an seinem Ausgang aus dem Drehrohr durch weitere 25 Nm3/h Sperrgasstickstoff ergänzt wurde: 80 Nm3/h zusammengesetzt aus Grundlast-Stickstoff (20) und im Drehrohr freigesetzten Gasen, 25 Nm3/h Sperrgasstickstoff (11), 30 Nm3/h Luft (Splitter (21)); und 70 Nm3/h rezirculiertes Kreisgas (19). Der Sperrgas-Stickstoff wurde mit einer Temperatur von 25°C zugeführt. Das Gemisch der anderen Gasströme wurde aus dem Erhitzer kommend jeweils mit der Temperatur ins Drehrohr geführt, die das Materialgut im Drehrohr jeweils aufwies.
  • – innerhalb von 10 h wurde die Materialguttemperatur von 25°C im wesentlichen linear auf 300°C erhitzt; anschließend wurde die Materialguttemperatur innerhalb von 2 h im wesentlichen linear auf 360°C erhitzt; nachfolgend wurde die Materialguttemperatur innerhalb von 7 h im wesentlichen linear auf 350°C gesenkt; dann wurde die Materialguttemperatur innerhalb von 2 h im wesentlichen linear auf 420°C erhöht und diese Materialguttemperatur während 30 min gehalten;
  • – dann wurden im durch das Drehrohr geführten Gasstrom die 30 Nm3/h Luft durch eine entsprechende Erhöhung des Grundlast-Stickstoff ersetzt (wodurch der Vorgang der eigentlichen thermischen Behandlung beendet wurde), die Beheizung des Drehrohres abgeschaltet und das Materialgut durch Einschalten der Schnellkühlung des Drehrohres durch Ansaugen von Umgebungsluft innerhalb von 2 h auf eine unterhalb von 100°C liegende Temperatur und schließlich auf Umgebungstemperatur abgekühlt; der Gasstrom wurde dem Drehrohr dabei mit einer Temperatur von 25°C zugeführt;
  • – während der gesamten thermischen Behandlung lag der Druck (unmittelbar) hinter dem Drehrohrausgangs des Gasstroms 0,2 mbar unterhalb des Außendrucks.
The thermal treatment was carried out in a rotary kiln device according to 1 with the dimensions and auxiliary elements according to the exemplary embodiment in the description of this document and under the following conditions:
  • - The thermal treatment was carried out discontinuously with a material quantity of 300 kg, which had been produced as described in A);
  • - The angle of inclination of the rotary tube to the horizontal was ≈ 0 °;
  • - The rotary tube rotated clockwise at 1.5 revolutions / min;
  • - During the entire thermal treatment, a gas flow of 205 Nm 3 / h was passed through the rotary tube, which (after displacement of the air originally contained) was composed as follows and was supplemented at its outlet from the rotary tube by a further 25 Nm 3 / h of barrier gas nitrogen : 80 Nm 3 / h composed of base load nitrogen ( 20 ) and gases released in the rotary tube, 25 Nm 3 / h barrier gas nitrogen ( 11 ), 30 Nm 3 / h air (splitter ( 21 )); and 70 Nm 3 / h recirculated cycle gas ( 19 ). The sealing gas nitrogen was supplied at a temperature of 25 ° C. The mixture of the other gas streams coming from the heater was fed into the rotary tube at the temperature that the material had in the rotary tube.
  • - The material temperature was heated from 25 ° C to 300 ° C essentially linearly within 10 h; the material temperature was then heated essentially linearly to 360 ° C. in the course of 2 h; subsequently the material temperature was reduced substantially linearly to 350 ° C within 7 h; the material temperature was then increased substantially linearly to 420 ° C. in the course of 2 h and this material temperature was held for 30 min;
  • - then were passed through the rotary tube Gas flow which replaces 30 Nm 3 / h of air with a corresponding increase in the base load nitrogen (which ended the process of the actual thermal treatment), the heating of the rotary tube is switched off and the material is switched on by switching on the rapid cooling of the rotary tube by sucking in ambient air within 2 h cooled to a temperature below 100 ° C and finally to ambient temperature; the gas stream was fed to the rotary tube at a temperature of 25 ° C;
  • - During the entire thermal treatment, the pressure (immediately) behind the rotary tube outlet of the gas stream was 0.2 mbar below the external pressure.

Der Sauerstoffgehalt der Gasatmosphäre im Drehrohrofen betrug in allen Phasen der thermischen Behandlung 2,99 Vol.-%. Über die Gesamtdauer der reduktiven thermischen Behandlung arithmetisch gemittelt lag die Ammoniakkonzentration der Gasatmosphäre im Drehrohrofen bei 4 Vol.-%.The oxygen content of the gas atmosphere in the rotary kiln was 2.99 vol.% in all phases of the thermal treatment. About the Total duration of reductive thermal treatment arithmetically averaged the ammonia concentration of the gas atmosphere in the rotary tube furnace was 4% by volume.

2 zeigt die als Funktion der Materialguttemperatur in °C aus der Vorläufermassen freigesetzte Menge an Ammoniak als prozentualen Anteil der im Gesamtverlauf der thermischen Behandlung aus der Vorläufermasse insgesamt freigesetzten Ammoniakmenge. 2 shows the amount of ammonia released as a function of the material temperature in ° C from the precursor mass as a percentage of the total amount of ammonia released from the precursor mass in the overall course of the thermal treatment.

3 zeigt die Ammoniakkonzentration der Atmosphäre in Vol.-% in der die thermische Behandlung erfolgte in Abhängigkeit von der Materialguttemperatur in °C während der thermischen Behandlung. 3 shows the ammonia concentration of the atmosphere in vol .-% in which the thermal treatment took place depending on the material temperature in ° C during the thermal treatment.

4 zeigt in Abhängigkeit von der Materialguttemperatur die molaren Mengen an molekularem Sauerstoff sowie an Ammoniak, die je kg Vorläufermasse und Stunde über die thermische Behandlung mit dem Gasstrom ins Drehrohr geführt wurden. 4 shows, depending on the material temperature, the molar amounts of molecular oxygen and ammonia that were fed into the rotary tube per kg of precursor mass and hour via the thermal treatment with the gas stream.

C) Formgebung der MultimetalloxidaktivmasseC) Shape of the multimetal oxide active material

Das unter „B)" erhaltene katalytisch aktive Material wurde mittels einer Biplexquerstromsichtmühle (BQ 500) (Fa. Hosokawa-Alpine Augsburg) zu einem feinteiligen Pulver gemahlen, von dem 50 % der Pulverpartikel ein Sieb der Maschenweite 1 bis 10 μm passierten und dessen Anteil an Partikeln mit einer Längstausdehnung oberhalb von 50 μm weniger als 1 % betrug.The catalytically active material obtained under "B)" was ground using a biplex cross-flow classifier mill (BQ 500) (from Hosokawa-Alpine Augsburg) to a finely divided powder, of which 50% of the powder particles were a sieve with a mesh size 1 up to 10 μm and the proportion of particles with a longest expansion above 50 μm was less than 1%.

Mittels des gemahlenen Pulvers wurden wie in S1 der EP-B 714700 ringförmige Trägerkörper (7 mm Außendurchmesser, 3 mm Länge, 4 mm Innendurchmesser, Steatit C220 der Fa. CeramTec mit einer Oberflächenrauhigkeit Rz von 45 μm) beschichtet. Bindemittel war eine wässrige Lösung aus 75 Gew.-% Wasser und 25 Gew.-% Glycerin.Using the ground powder, as in S1 EP-B 714700 annular support body (7 mm outer diameter, 3 mm length, 4 mm inner diameter, steatite C220 from CeramTec with a surface roughness R z of 45 μm) coated. The binder was an aqueous solution of 75% by weight of water and 25% by weight of glycerin.

Der Aktivmassenanteil der resultierenden Schalenkatalysatoren wurde jedoch im Unterschied zu vorgenanntem Beispiel S1 zu 20 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht aus Trägerkörper und Aktivmasse) gewählt. Das Mengenverhältnis von Pulver und Bindemittel wurde proportional angepasst.The active mass fraction of the resulting coated catalysts However, in contrast to the aforementioned example S1, 20% by weight (based on the total weight of carrier body and active mass) selected. The ratio powder and binder were adjusted proportionally.

D) Testung der SchalenkatalysatorenD) Testing the coated catalysts

Die Schalenkatalysatoren wurden wie folgt in einem von einem Salzbad (Gemisch aus 53 Gew.-% Kaliumnitrat, 40 Gew.-% Natriumnitrit und 7 Gew.-% Natriumnitrat) umspülten Modellkontaktrohr getestet:
Modellkontaktrohr: V2A-Stahl, 2 mm Wandstärke, 26 mm Innendurchmesser, zentriert eine Thermohülse (zur Aufnahme eines Thermoelements) des Außendurchmessers 4 mm, 1,56 l des freien Modellkontaktrohrraumes wurden mit dem Schalenkatalysator gefüllt.
The coated catalysts were tested as follows in a model contact tube surrounded by a salt bath (mixture of 53% by weight of potassium nitrate, 40% by weight of sodium nitrite and 7% by weight of sodium nitrate):
Model contact tube: V2A steel, 2 mm wall thickness, 26 mm inside diameter, centered a thermo sleeve (to accommodate a thermocouple) with an outside diameter of 4 mm, 1.56 l of the free model contact tube space were filled with the shell catalyst.

Das Reaktionsgasgemisch wies folgende Ausgangszusammensetzung auf: 4,8 Vol.-% Acrolein, 7 Vol.-% Sauerstoff, 10 Vol.% Wasserdampf, 78,2 Vol.-% Stickstoff.The reaction gas mixture had the following starting composition on: 4.8 vol.% acrolein, 7 vol.% oxygen, 10 vol.% water vapor, 78.2% by volume of nitrogen.

Das Modellkontaktrohr wurde mit 2800 Nl/h an Reaktionsgasausgangsgemisch belastet. Dem entspricht eine Belastung der Katalysatorbeschickung von 86 Nl/l·h. Die Temperatur des Salzbades wurde so eingestellt, dass bei einfachem Durchgang ein Acroleinumsatz von 97 mol-% resultierte.The model contact tube was 2800 Nl / h of reaction gas starting mixture charged. That corresponds to one Loading of the catalyst feed of 86 Nl / l · h. The temperature of the salt bath was set so that with a single pass an acrolein conversion of 97 mol% resulted.

In zehn voneinander unabhängigen Versuchen wurden jeweils 12 wie beschrieben beschickte Modellkontaktrohre miteinander verglichen.In ten independent experiments 12 model contact tubes were loaded as described compared with each other.

In allen Fällen lag die für den geforderten Acroleinumsatz benötigte Salzbadtemperatur im Intervall 257 ± 4°C. Die Selektivität der Acrylsäurebildung lag in allen Fällen bei etwa 94,8 mol-%.In all cases, the required for the acrolein conversion needed Salt bath temperature in the interval 257 ± 4 ° C. The selectivity of acrylic acid formation lay in all cases at about 94.8 mol%.

Ausführungsbeispiel 2Embodiment 2

Alles wurde wie im Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt. Die Formgebung der Multimetalloxidaktivmasse erfolgte allerdings wie folgt:
70 kg ringförmige Trägerkörper (7,1 mm Außendurchmesser, 3,2 mm Länge, 4,0 mm Innendurchmesser; Steatit des Typs C220 der Fa. CeramTec mit einer Oberflächenrauhigkeit Rz von 45 μm und einem auf das Volumen des Trägerkörpers bezogenen Porengesamtvolumen ≤ 1 Vol.-%) wurden in einen Dragierkessel (Neigungswinkel 90°; Hicoater der Fa. Lödige, DE) von 200 l Innenvolumen gefüllt. Anschließend wurde der Dragierkessel mit 16 U/min in Rotation versetzt. Über eine Düse wurden innerhalb von 25 min 3,8 bis 4,2 Liter einer wässrigen Lösung aus 75 Gew.-% Wasser und 25 Gew.-% Glycerin auf die Trägerkörper aufgesprüht. Gleichzeitig wurden im selben Zeitraum 18,1 kg der gemahlenen Multimetalloxidaktivmasse (deren spezifische Oberfläche betrug 13,8 m2/g) über eine Schüttelrinne außerhalb des Sprühkegels der Zerstäuberdüse kontinuierlich zudosiert. Während der Beschichtung wurde das zugeführte Pulver vollständig auf die Oberfläche des Trägerkörpers aufgenommen, eine Agglomeration der feinteiligen oxidischen Aktivmasse wurde nicht beobachtet. Nach beendeter Zugabe von Aktivmassenpulver und Wasser wurde bei einer Drehgeschwindigkeit von 2 U/min 40 min (alternativ 15 bis 60 min) 100°C (alternativ 80 bis 120°C) heiße Luft (ca. 400 m3/h) in den Dragierkessel geblasen. Es wurden ringförmige Schalenkatalysatoren erhalten, deren Anteil an oxidischer Aktivmasse, bezogen auf die Gesamtmasse, 20 Gew.-% betrug. Die Schalendicke lag, sowohl über die Oberfläche eines Trägerkörpers als auch über die Oberfläche verschiedener Trägerkörper betrachtet, bei 170 ± 50 μm.
Everything was carried out as in exemplary embodiment 1. However, the multimetal oxide active composition was shaped as follows:
70 kg ring-shaped carrier body (7.1 mm outer diameter, 3.2 mm length, 4.0 mm inner diameter; steatite of the type C220 from CeramTec with a surface roughness R z of 45 μm and a total pore volume based on the volume of the carrier body ≤ 1 Vol .-%) were filled into a coating pan (inclination angle 90 °; Hicoater from Lödige, DE) with an internal volume of 200 l. The coating pan was then set in rotation at 16 rpm. 3.8 to 4.2 liters of an aqueous solution of 75% by weight of water and 25% by weight of glycerol were sprayed onto the support bodies in the course of 25 minutes via a nozzle. At the same time, 18.1 kg of the ground multimetal oxide active composition (the specific surface area of which was 13.8 m 2 / g) were metered in continuously via a shaking channel outside the spray cone of the atomizing nozzle. During the coating, the powder supplied was completely absorbed onto the surface of the carrier body; no agglomeration of the finely divided oxidic active material was observed respects. After the addition of active material powder and water had ended, hot air (approx. 400 m 3 / h) was introduced into the coating pan at a rotation speed of 2 rpm for 40 min (alternatively 15 to 60 min) 100 ° C. (alternatively 80 to 120 ° C.) blown. Annular shell catalysts were obtained, the proportion of active oxidic mass, based on the total mass, of 20% by weight. The shell thickness, viewed both over the surface of a carrier body and over the surface of various carrier bodies, was 170 ± 50 μm.

Die Testung der Schalenkatalysatoren erfolgte wie im Ausführungsbeispiel 1. Die resultierenden Ergebnisse entsprachen den in Ausführungsbeispiel 1 erzielten Resultaten.The testing of the shell catalysts took place as in the embodiment 1. The resulting results corresponded to those in the exemplary embodiment 1 results.

5 zeigt außerdem die Porenverteilung des gemahlenen Aktivmassenpulvers vor seiner Formgebung. Auf der Abszisse ist der Porendurchmesser in μm aufgetragen (logarithmische Skala). 5 also shows the pore distribution of the ground active mass powder before it is shaped. The pore diameter is plotted in μm on the abscissa (logarithmic scale).

Auf der rechten Ordinate ist der Logarithmus des differentiellen Beitrags in ml/g des jeweilige Porendurchmessers zum Porengesamtvolumen aufgetragen (Kurve O). Das Maximum weist den Porendurchmesser mit dem größten Beitrag zum Porengesamtvolumen aus. Auf der linken Ordinate ist in ml/g das Integral über die individuellen Beiträge der einzelnen Porendurchmesser zum Porengesamtvolumen aufgetragen (Kurve ⎕). Der Endpunkt ist das Porengesamtvolumen (alle Angaben in dieser Schrift zu Bestimmungen von Porengesamtvolumina sowie von Durchmesserverteilungen auf diese Porengesamtvolumina beziehen sich, soweit nichts anderes erwähnt wird, auf Bestimmungen mit der Methode der Quecksilberporosimetrie in Anwendung des Gerätes Auto Pore 9220 der Fa. Micromeritics GmbH, 4040 Neuß, DE (Bandbreite 30 Å bis 0,3 mm); alle Angaben in dieser Schrift zu Bestimmungen von spezifischen Oberflächen bzw. von Mikroporenvolumina beziehen sich auf Bestimmungen nach DIN 66131 (Bestimmung der spezifischen Oberfläche von Feststoffen durch Gasadsorption (N2) nach Brunauer-Emmet-Teller (BET))).The logarithm of the differential contribution in ml / g of the respective pore diameter to the total pore volume is plotted on the right ordinate (curve O). The maximum shows the pore diameter with the largest contribution to the total pore volume. The integral over the individual contributions of the individual pore diameters to the total pore volume is plotted on the left ordinate in ml / g (curve ⎕). The end point is the total pore volume (all information in this document on determinations of total pore volumes and of diameter distributions on these total pore volumes refer to determinations with the method of mercury porosimetry using the Auto Pore 9220 device from Micromeritics GmbH, unless stated otherwise), 4040 Neuss, DE (bandwidth 30 Å to 0.3 mm); all information in this document on determinations of specific surfaces or micropore volumes refer to determinations according to DIN 66131 (determination of the specific surface of solids by gas adsorption (N 2 ) according to Brunauer-Emmet-Teller (BET))).

6 zeigt für das Aktivmassenpulver vor seiner Formgebung in ml/g (Ordinate) die individuellen Beiträge der einzelnen Porendurchmesser (Abszisse, in Angström, logarithmische Skala) im Mikroporenbereich zum Porengesamtvolumen. 6 shows the individual contributions of the individual pore diameters (abscissa, in angstroms, logarithmic scale) in the micropore range to the total pore volume for the active mass powder before it is shaped in ml / g (ordinate).

7 zeigt das gleiche wie 5, jedoch für vom ringförmigen Schalenkatalysator durch mechanisches Abkratzen nachträglich gelöste Multimetalloxidaktivmasse (ihre spezifische Oberfläche betrug 12,9 m2/g). 7 shows the same as 5 , however, for multimetal oxide active composition subsequently detached from the annular coated catalyst by mechanical scraping (its specific surface area was 12.9 m 2 / g).

8 zeigt das gleiche wie 6, jedoch für vom ringförmigen Schalenkatalysator durch mechanisches Abkratzen nachträglich gelöste Multimetalloxidaktivmasse. 8th shows the same as 6 , however, for multimetal oxide active material subsequently detached from the ring-shaped coated catalyst by mechanical scraping.

Ausführungsbeispiel 3Embodiment 3

Alles wurde wie im Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt. Die Formgebung der Multimetalloxidaktivmasse erfolgte allerdings wie folgt:
70 kg kugelförmige Trägerkörper (Durchmesser 4 bis 5 mm; Steatit des Typs C220 der Fa. CeramTec mit einer Oberflächenrauhigkeit Rz von 45 μm und einem auf das Volumen des Trägerkörpers bezogenen Porengesamtvolumen ≤ 1 Vol.-%) wurde in einen Dragierkessel (Neigungswinkel 90°; Hicoater der Fa. Lödige, DE) von 200 1 Innenvolumen gefüllt. Anschließend wurde der Dragierkessel mit 16 U/min in Rotation versetzt. Über eine Düse wurden innerhalb von 25 min 2, 8 bis 3,3 Liter Wasser auf die Trägerkörper aufgesprüht. Gleichzeitig wurden im selben Zeitraum 14,8 kg der gemahlenen Multimetalloxidaktivmasse über eine Schüttelrinne außerhalb des Sprühkegels der Zerstäuberdüse kontinuierlich zudosiert. Während der Beschichtung wurde das zugeführte Pulver vollständig auf die Oberfläche der Trägerkörper aufgenommen, eine Agglomeration der feinteiligen oxidischen Aktivmasse wurde nicht beobachtet. Nach beendeter Zugabe von Pulver und Wasser wurde bei einer Drehgeschwindigkeit von 2 U/min 40 min (alternativ 15 bis 60 min) 100°C (alternativ 80 bis 120°C) heiße Luft (ca. 400 m3/h) in den Dragierkessel geblasen. Es wurden kugelförmige Schalenkatalysatoren erhalten, deren Anteil an oxidischer Aktivmasse, bezogen auf die Gesamtmasse, 17 Gew.-% betrug. Die Schalendicke lag, sowohl über die Oberfläche eines Trä gerkörpers als auch über die Oberfläche verschiedener Trägerkörper betrachtet, bei 160 ± 50 μm.
Everything was carried out as in exemplary embodiment 1. However, the multimetal oxide active composition was shaped as follows:
70 kg of spherical support bodies (diameter 4 to 5 mm; steatite of type C220 from CeramTec with a surface roughness R z of 45 μm and a total pore volume based on the volume of the support body ≤ 1% by volume) were placed in a coating pan (inclination angle 90 °; Hicoater from Lödige, DE) filled with 200 1 internal volume. The coating pan was then set in rotation at 16 rpm. 2.8 to 3.3 liters of water were sprayed onto the support bodies in the course of 25 min via a nozzle. At the same time, 14.8 kg of the ground multimetal oxide active material were metered in continuously via a shaking channel outside the spray cone of the atomizer nozzle. During the coating process, the powder supplied was completely absorbed onto the surface of the carrier body, and no agglomeration of the finely divided oxidic active composition was observed. After the addition of powder and water had ended, hot air (approx. 400 m 3 / h) was introduced into the coating pan at a rotation speed of 2 rpm for 40 min (alternatively 15 to 60 min) 100 ° C. (alternatively 80 to 120 ° C.) blown. Spherical coated catalysts were obtained, the proportion of oxidic active mass, based on the total mass, of 17% by weight. The shell thickness, viewed both over the surface of a carrier body and over the surface of various carrier bodies, was 160 ± 50 μm.

9 zeigt das Analogon zu 7 (die spezifische Oberfläche der abgekratzten Multimetalloxidaktivmasse betrug 15 m2/g). 9 shows the analog to 7 (The specific surface area of the scraped-off multimetal oxide active composition was 15 m 2 / g).

10 zeigt das Analogon zur B. 10 shows the analogue to B ,

Die Testung des kugelförmigen Schalenkatalysators erfolgte wie in Herstellungsbeispiel 1 für den ringförmigen Schalenkatalysator beschrieben.Testing the spherical coated catalytic converter was carried out as described in Production Example 1 for the annular coated catalyst.

Alle in dieser Schrift beispielhaft hergestellten Schalenkatalysatoren eignen sich insbesondere für Acroleinpartialoxidationen bei hohen Acroleinbelastungen der Katalysatorbeschickung (z.B. ≥ 135 Nl/l·h bis 350 Nl/l·h).All examples in this document Shell catalysts produced are particularly suitable for acrolein partial oxidations at high acrolein loads on the catalyst feed (e.g. ≥ 135 Nl / l · h to 350 Nl / lh).

Claims (21)

Verfahren zur thermischen Behandlung der Vorläufermasse einer katalytischen Aktivmasse in einem von einem Gasstrom durchströmten Drehrohrofen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Teilmenge des den Drehrohrofen durchströmenden Gasstroms im Kreis geführt wird.Process for the thermal treatment of the precursor mass of a catalytic active composition in a rotary tube furnace through which a gas stream flows, characterized in that at least a partial amount of the gas stream flowing through the rotary tube furnace is circulated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivmasse eine Multielementoxidmasse ist.A method according to claim 1, characterized in that the active mass is a multi-element oxide mass. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivmasse eine Multielementoxidmasse ist, die wenigstens eines der Elemente Nb und W sowie die Elemente Mo und V enthält, wobei der molare Anteil des Elementes Mo an der Gesamtmenge aller von Sauerstoff verschiedenen Elemente der katalytisch aktiven Multielementoxidmasse 20 mol-% bis 80 mol-% beträgt, das molare Verhältnis von in der katalytisch aktiven Multielementoxidmasse enthaltenem Mo zu in der katalytisch aktiven Multielementoxidmasse enthaltenem V, Mo/V, 15:1 bis 1:1 beträgt, und das entsprechende molare Verhältnis Mo/(Gesamtmenge aus W und Nb) 80:1 bis 1:4 beträgt.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the active composition is a multi-element oxide composition, the ent at least one of the elements Nb and W and the elements Mo and V ent holds, the molar proportion of the element Mo in the total amount of all elements of the catalytically active multi-element oxide mass other than oxygen being 20 mol% to 80 mol%, the molar ratio of Mo contained in the catalytically active multi-element oxide mass to that contained in the catalytically active multi-element oxide mass V, Mo / V, 15: 1 to 1: 1, and the corresponding molar ratio Mo / (total amount of W and Nb) is 80: 1 to 1: 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivmasse eine Multielementoxidmasse ist, die die Elemente Mo, V, wenigstens eines der beiden Elemente Te und Sb, und wenigstens eines der Elemente aus der Gruppe umfassend Nb, Ta, W, Ti, Al, Zr, Cr, Mn, Ga, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Pt, La, Bi, B, Ce, Sn, Zn, Si, Na, Li, K, Mg, Ag, Au und In in Kombination enthält.A method according to claim 1 or 2, characterized in that that the active mass is a multi-element oxide mass that the elements Mo, V, at least one of the two elements Te and Sb, and at least one of the elements from the group comprising Nb, Ta, W, Ti, Al, Zr, Cr, Mn, Ga, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Pt, La, Bi, B, Ce, Sn, Zn, Si, Contains Na, Li, K, Mg, Ag, Au and In in combination. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Drehrohrofen unterhalb des Umgebungsdruckes liegt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the pressure in the rotary kiln is below the ambient pressure. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die im Drehrohr herrschende Gasatmosphäre wenigstens einen der Bestandteile CO2, Essigsäure, NOx, NH3, CO, SO2 und Acetonitril enthält.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the gas atmosphere in the rotary tube contains at least one of the components CO 2 , acetic acid, NO x , NH 3 , CO, SO 2 and acetonitrile. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die im Kreis geführte Teilmenge des den Drehrohrofen durchströmenden Gasstroms über einen Zyklon geführt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the subset circulated of the gas stream flowing through the rotary kiln via a Cyclone guided becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Vorläufermasse am Ende der thermischen Behandlung innerhalb eines Zeitraums von ≥ 0,5 h und ≤ 5 h um wenigstens 300°C gesenkt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the temperature of the precursor mass at least at the end of the thermal treatment within a period of ≥ 0.5 h and ≤ 5 h Lowered 300 ° C becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der dem Drehrohr insgesamt zugeführten Gasstrommenge entweder das Prinzip der Massendurchflussmessung auf der Grundlage von Corioliskräften, das Prinzip der Blendenmessung auf der Grundlage von Druckdifferenzen oder das Prinzip der Thermalkonvektion angewendet wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that that to regulate the total amount of gas flow supplied to the rotary tube either based on the principle of mass flow measurement of Coriolis forces, the principle of orifice measurement based on pressure differences or the principle of thermal convection is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Drehrohrofenvorrichtung durchgeführt wird, die umfasst: a) wenigstens einen Kreisgasverdichter; b) wenigstens einen Abgasverdichter; c) wenigstens einen Druckminderer; d) wenigstens eine Frischgaszufuhr; e) wenigstens ein beheizbares Drehrohr; und f) wenigstens eine Kreisgasleitung.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that that it is carried out in a rotary kiln device which includes: a) at least one cycle gas compressor; b) at least one exhaust gas compressor; c) at least one pressure reducer; d) at least one fresh gas supply; e) at least one heatable Rotary tube; and f) at least one cycle gas line. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrohrofenvorrichtung zusätzlich noch wenigstens ein Regelventil umfasst.A method according to claim 10, characterized in that the rotary kiln device additionally at least one Control valve includes. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrohrofenvorrichtung zusätzlich noch wenigstens einen Zyklon umfasst.A method according to claim 10 or 11, characterized in that the rotary kiln device additionally at least one Cyclone covers. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrohrofenvorrichtung zusätzlich noch eine Vorrichtung zur Schnellkühlung aufweist, die aus einer das Drehrohr umgebenden Einhüllenden besteht, die auf einer Seite Öffnungen aufweist, durch die mittels eines Ventilators Umgebungsluft angesaugt und durch auf der gegenüberliegenden Seite der Einhüllenden befindliche Klappen mit variabel einstellbarer Öffnung herausgeführt werden kann.Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that that the rotary kiln device is also a device for rapid cooling has, which from an envelope surrounding the rotary tube consists of openings on one side has, through which ambient air is sucked in by means of a fan and through on the opposite Side of the envelope existing flaps with a variably adjustable opening can be brought out can. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit der Vorläufermasse im Drehrohrofen ≥ 5 h beträgt.Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that that the dwell time of the precursor mass in the rotary kiln ≥ 5 h is. Drehrohrofenvorrichtung, die umfasst: a) wenigstens einen Kreisgasverdichter; b) wenigstens einen Abgasverdichter; c) wenigstens einen Druckminderer; d) wenigstens eine Frischgaszufuhr; e) wenigstens ein beheizbares Drehrohr und f) wenigstens eine Kreisgasleitung.Rotary kiln device comprising: a) at least a cycle gas compressor; b) at least one exhaust gas compressor; c) at least one pressure reducer; d) at least one fresh gas supply; e) at least one heatable rotary tube and f) at least one Circulating gas line. Drehrohrofenvorrichtung nach Anspruch 15, die zusätzlich noch wenigstens ein Regelventil umfasst.Rotary tube furnace device according to claim 15, which additionally comprises at least one control valve. Drehrohrofenvorrichtung, nach Anspruch 15 oder 16, die zusätzlich noch wenigstens einen Zyklon umfasst.Rotary tube furnace device according to claim 15 or 16, the additional still includes at least one cyclone. Drehrohrofenvorrichtung, nach einem der Ansprüche 15 bis 17, die zusätzlich noch eine Vorrichtung zur Schnellkühlung aufweist, die aus einer das Drehrohr umgebenden Einhüllenden besteht, die auf einer Seite Öffnungen aufweist, durch die mittels eines Ventilators Umgebungsluft angesaugt und durch auf der gegenüberliegenden Seite der Einhüllenden befindliche Klappen mit variabel einstellbarer Öffnung herausgeführt werden kann.Rotary tube furnace device according to one of claims 15 to 17 that in addition still has a device for rapid cooling, which consists of a the envelope surrounding the rotary tube consists of openings on one side has, through which ambient air is sucked in by means of a fan and through on the opposite Side of the envelope Flaps with a variably adjustable opening can be brought out can. Rohrbündelreaktor mit 5000 bis 40000 Kontaktrohren, die mit einer Beschickung befüllt sind, deren Katalysatoren als Aktivmasse eine Multielementoxidmasse enthalten, die wenigstens eines der Elemente Nb und W sowie die Elemente Mo und V enthalten, wobei der molare Anteil des Elementes Mo an der Gesamtmenge aller von Sauerstoff verschiedenen Elemente der katalytisch aktiven Multielementoxidmasse 20 bis 80 mol-% beträgt, das molare Verhältnis von in der katalytisch aktiven Multielementoxidmasse enthaltenem Mo zu in der katalytisch aktiven Multielementoxidmasse enthaltenem V, Mo/V, 15:1 bis 1:1 beträgt, und das entsprechende molare Verhältnis Mo/(Gesamtmenge aus W und Nb) 80:1 bis 1:4 beträgt, und die nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 erhältlich ist, wobei die Beschickung der Kontaktrohre bezüglich einer Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure so beschaffen ist, dass bei einer willkürlich herausgegriftenen Stichprobe von 12 Kontaktrohren, der Unterschied zwischen der arithmetisch mittleren Aktivität und der höchsten bzw. kleinsten Aktivität nicht mehr als 8°C beträgt.Tube bundle reactor with 5000 to 40,000 contact tubes, which are filled with a charge, the catalysts of which contain a multielement oxide mass as active mass, which contain at least one of the elements Nb and W and the elements Mo and V, the molar proportion of the element Mo in the total amount of all of Oxygen different elements of the catalytically active multielement oxide mass is 20 to 80 mol%, the molar ratio of in the catalytically active multielemento Oxide mass contained Mo to V, Mo / V, contained in the catalytically active multi-element oxide mass is 15: 1 to 1: 1, and the corresponding molar ratio Mo / (total amount of W and Nb) is 80: 1 to 1: 4, and the is obtainable by a method according to any one of claims 1 to 14, wherein the feed of the contact tubes with respect to a partial oxidation of acrolein to acrylic acid is such that, in the case of an arbitrarily selected sample of 12 contact tubes, the difference between the arithmetically average activity and the highest or highest smallest activity is not more than 8 ° C. Rohrbündelreaktor mit 5000 bis 40000 Kontaktrohren, die mit einer Beschickung befüllt sind, deren Katalysatoren als Aktivmasse eine Multielementoxidmasse enthalten, die die Elemente Mo, V, wenigstens eines der beiden Elemente Te und Sb, und wenigstens eines der Elemente aus der Gruppe umfassend Nb, Ta, W, Ti, Al, Zr, Cr, Mn, Ga, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Pt, La, Bi, B, Ce, Sn, Zn, Si, Na, Li, K, Mg, Ag, Au und In in Kombination enthält, und die nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 erhältlich ist, wobei die Beschickung der Kontaktrohre bezüglich einer Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure so beschaffen ist, dass bei einer willkürlich herausgegriffenen Stichprobe von 12 Kon taktrohren, der Unterschied zwischen der arithmetisch mittleren Aktivität und der höchsten bzw. kleinsten Aktivität nicht mehr als 8°C beträgt.Tube reactor with 5000 to 40,000 contact tubes that are filled with one feed, whose catalysts contain a multielement oxide mass as active mass, the elements Mo, V, at least one of the two elements Te and Sb, and comprising at least one of the elements from the group Nb, Ta, W, Ti, Al, Zr, Cr, Mn, Ga, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Pt, La, Bi, B, Ce, Sn, Zn, Si, Na, Li, K, Mg, Ag, Au and In in combination contains and by a method according to any one of claims 1 to 14 available is, the loading of the contact tubes with respect to a partial oxidation from acrolein to acrylic acid is such that in the case of an arbitrarily selected sample of 12 contact tubes, the difference between the arithmetic mean activity and the highest or smallest activity not more than 8 ° C is. Rohrbündelreaktor nach einem der Ansprüche 19 oder 20, der mit einer Acroleinbelastung der Katalysatorbeschickung von ≥ 135 Nl/l·h betrieben wird.Tube reactor according to one of the claims 19 or 20, with an acrolein loading on the catalyst feed from ≥ 135 Nl / lh is operated.
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