1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28552
(51) B01J 23/16 (2006.01)
B01J 23/20 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/0430.1
(22) 05.04.2013
(45) 16.06.2014, бюл. №6
(72) Воробьев Павел Борисович; Серебрянская
Анна Петровна
(73) Акционерное общество "Институт химических
наук им. А.Б. Бектурова"
(56) Предварительный патент РК №12728, кл. С07С
51/25, опубл. 17.02.2003
(54) КАТАЛИЗАТОР ОКИСЛЕНИЯ ТОЛУОЛА
(57) Изобретение относится к области катализа,
конкретно, к катализаторам окисления толуола в
бензойную кислоту и может быть использовано в
химической промышленности. Использование для
окисления толуола катализатора, содержащего
пентоксид ванадия (V2O5) и пентоксид ниобия
(Nb2O5) при следующем содержании компонентов,
масс. %: V2O5-36,9-42,0; Nb2O5-63,1-58,0 позволяет
повысить выход бензойной кислоты до 63,9-74,3%.
(19)KZ(13)A4(11)28552

2. 28552
2
Изобретение относится к области катализа,
конкретно, к катализаторам окисления толуола в
бензойную кислоту и может быть использовано в
химической промышленности.
Известен катализатор окисления толуола,
содержащий 35 мас.% ванадата серебра (Ag0,5V2O5) и
65 мас.% карбонитрида кремния (носителя) и 2 мл
кварца. Выход бензойной кислоты составляет 3,4%.
(Патент №2088567 РФ, С07С 47/54, С07С
45/33,опубл.27.08.1997).
Недостатком известного катализатора является
низкий выход бензойной кислоты.
Известен катализатор окисления толуола,
представляющий собой бинарную каталитическую
систему, в которой 5 мас.% пентоксида ванадия (V2O5)
с 1мас. % сульфата калия-диоксида титана (K2SO4-
TiO2) нанесено на носитель состоящий из 49,8 мае. %
оксида никеля (NiO), 49,8 маc. % оксида железа (III)
(Fe2O3) и 0,4 мае. % оксида натрия (Na2O). Выход
бензойной кислоты составляет 11,0-24,8 %. (J. Miki,
Minoru Asanuma, Yakudo Tachibana, Tsutonu Shikado.
Bull. Chem. Soc. Japan, 68, 2429-2437, 1995).
Недостатком данного катализатора является низкий
выход бензойной кислоты, сложный состав и
трудоемкость его приготовления.
Наиболее близким по технической сущности и
достигаемому результату к заявляемому техническому
решению является катализатор окисления толуола,
содержащий оксид ванадия 10-15 мас. %, оксид титана
47-56 мас. %, оксид циркония 20-38 мас. %, оксид
вольфрама 5-10мас.%. Выход бензойной кислоты
составляет 51,0-65,2%). (Предпатент №12728 РК,
приор. 26.06.01. МПК7 С07С 51/215, B01J 21/06, 23/20,
23/30. Бюл. №2 от 17.02.03).
Недостатком данного катализатора является низкий
выход бензойной кислоты и сложный состав
катализатора.
Задача изобретения заключается в расширении
ассортимента катализаторов для получения бензойной
кислоты. Технический результат состоит в повышении
выхода данной кислоты.
Технический результат достигается
использованием в процессе окисления толуола
катализатора, содержащего пентоксид ванадия и
пентоксид ниобия (Nb2O5), при следующем
содержании компонентов, масс.%:
пентоксид ванадия 36,9 - 42,0
пентоксид ниобия 63,1 - 58,0
Существенным отличием данного изобретения от
прототипа является то, что в катализатор на основе
пентоксида ванадия дополнительно вводят пентоксид
ниобия при заявляемом содержании компонентов. Это
приводит к увеличению выхода бензойной кислоты до
63,9-74,3%, за счет улучшения каталитических свойств
в результате образования в данной системе оксидов
химического соединения - ванадата ниобия.
Пример: В фарфоровой ступке в течении 1 часа
смешивают и перетирают 26,0 г V2O5 и 38,0 г Nb2O5,
что соответствует сосодержанию компонентов
масс. %: V2O5 - 40,6 и Nb2O5 - 59,4. Полученную шихту
прессуют в таблетки и проводят температурную
обработку при 650°С в течении 3 ч. Затем 10 мл
приготовленного катализатора загружают в проточный
реактор с реакционной трубкой из нержавеющей стали
диаметром 20 мм и длиной 180 мм. Смесь
реагирующих компонентов, состоящую из толуола,
воздуха и паров воды, пропускают через реактор при
температуре 370°С. Скорость подачи толуола - 31 г,
воздуха - 1316 л, воды - 490 г на 1л катализатора в час,
при мольном соотношении толуол : кислород : вода =
1 : 15,6: 35,7. Продолжительность процесса 1 ч.
Продукты реакции улавливают водой и ацетоном в
абсорбере. Выход бензойной кислоты составляет
69,1%.
Остальные примеры приведены в таблице.
Таблица
№ п/п Состав катализатора, %масс. Выход бензойной кислоты, %
V2O5 Nb2O5
1 40,6 59,4 69,1
2 36,9 63,1 74,3
3 42,0 58,0 72,9
4 38,5 61,5 63,9
5 Прототип 51,0-65,2
Как видно из таблицы, заявляемый катализатор
окисления толуола обеспечивает повышение выхода
бензойной кислоты до 63,9-74,3%. Данный
катализатор не требует дополнительных
экономических затрат, так как он производится на
доступном стандартном оборудовании.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Катализатор окисления толуола на основе
пентоксида ванадия, отличающийся тем, что он
содержит пентоксид ниобия при следующем
содержании компонентов, масс.%:
пентоксид ванадия 36,9 - 42,0
пентоксид ниобия 63,1-58,0.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч