Катализатор избирательного гидрирования ненасыщенных соединений и способ избирательного гидрирования ненасыщенных соединений

 

Объектом изобретения является катализатор избирательного гидрирования ненасыщенных соединений на основе благородного металла и/или окиси благородного металла на окиси алюминия, который в исходном состоянии имеет следующую характеристику диафракции рентгеновских лучей: Данный катализатор получают за счет того, что благородный металл в виде водного раствора его соли вводят в окись алюминия. 2 с.п. и 5 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области избирательного гидрирования ненасыщенных соединений, в частности к катализатору и способу избирательного гидрирования ненасыщенных соединений, а также к способу получения катализатора.

Известен катализатор избирательного гидрирования ненасыщенных соединений, например, на основе благородных металлов, нанесенный на носитель, как, например, окись алюминия (DE 27 58 318 C2, кл. C 07 C 15/085, 24.05.89).

Для достижения более высокой начальной избирательности, до осуществления избирательного гидрирования катализатор подвергают многочасовой предварительной обработке гидрируемыми соединениями в отсутствии водорода при повышенной температуре.

Недостаток известного решения заключается в том, что необходимая для достижения удовлетворительной избирательности гидрирования многочасовая предварительная обработка катализатора на основе благородных металлов приводит к повышенным эксплуатационным расходам.

Задача изобретения - разработка катализатора, имеющего высокую начальную избирательность и таким образом обеспечивающего немедленное эффективное использование в процессах избирательного гидрирования ненасыщенных соединений.

Поставленная задача достигается катализатором на основе благородного металла и/или окиси благородного металла на окиси алюминия в качестве носителя за счет того, что он в исходном состоянии имеет характеристику дифракции рентгеновских лучей (см. табл. 2).

При этом d означает межплоскостное расстояние, а J/J₀ означает относительную интенсивность отражения рентгеновских лучей.

Катализатор предпочтительно содержит палладий и/или окись палладия.

Кроме палладия и/или окиси палладия катализатор может также содержать благородные металлы и/или окиси благородных металлов, выбранных из группы платины, иридия, рутения и родия.

Для катализатора принципиально пригодны все благородные металлы, используемые обычно в катализаторах гидрирования.

В катализаторе содержание благородных металлов и/или окислов благородных металлов составляет 0,01 - 3% от веса катализатора, особенно предпочтительно 0,1 - 1% от веса катализатора.

Благородные металлы и/или окислы благородных металлов находятся предпочтительно в наружной краевой зоне катализатора, имеющей толщину 5 - 200 мкм, особенно предпочтительно 30 - 100 мкм.

Для катализатора в качестве носителя пригодны различные фазы окиси алюминия. Предпочтительно используют η-окись алюминия и/или γ-окись алюминия в качестве носителя.

Содержащиеся в свежем катализаторе (=катализатор в исходном состоянии, то есть до осуществления избирательного гидрирования) первичные кристаллиты предпочтительно имеют величину 0,1 - 30 нм, особенно предпочтительно 1 - 15 нм.

Содержание натрия в свежем катализаторе может составлять 0,001 - 3 мас. %, предпочтительно 0,01 - 1 мас.%.

Кроме того, свежий катализатор может содержать другие соединения щелочных и/или щелочноземельных металлов, нитраты, карбонаты, фосфаты, сульфаты, окислы кремния и окислы железа в количестве по ≅ 1 мас.%.

Общая поверхность по БЭТ свежего катализатора может составлять 50 - 250 м²/г свежего катализатора, в частности 100 - 180 м²/2 свежего катализатора.

Объем пор свежего катализатора может составлять 0,2 - 0,8 мл/г свежего катализатора, предпочтительно 0,3 - 0,6 мл/г свежего катализатора, а величина пор свежего катализатора может составлять в основном 3 - 30 нм, предпочтительно 4 - 20 нм.

Другим объектом изобретения является способ избирательного гидрирования ненасыщенных соединений с использованием катализатора.

Избирательное гидрирование ненасыщенных соединений на катализаторе предпочтительно проводят при давлении 2 - 30 бар абс. и при 40 - 18^oC. Рекомендуется мольное соотношение водорода и ненасыщенных соединений, равное 1:1 - 3:1.

Избирательному гидрированию, в частности, подвергают α-метилстирол.

Дальнейшим объектом изобретения является способ получения катализатора, заключающийся в том, что благородный металл в виде водного раствора его соли вводят в окись алюминия.

При получении катализатора можно исходить из предшественников окиси алюминия, например, байерита и/или псевдо-бемита. Их можно обрабатывать кислотой, предпочтительно азотной кислотой, с последующим формованием. Полученное таким образом формованное изделие можно высушивать при температуре 80 - 140^oC и кальцинировать при 400 - 700^oC.

Полученную таким образом окись алюминия можно пропитывать водным раствором соли благородного металла. Пропитку можно осуществлять при температуре окиси алюминия от комнатной температуры до 100^oC. Пропитанный носитель сушат предпочтительно при 50 - 200^oC с последующей термообработкой при 250 - 650^oC.

Получаемый таким образом катализатор можно использовать непосредственно для избирательного гидрирования.

В качестве примера избирательного гидрирования описывается реакция α-метилстирола до кумола. При этом в качестве нежелательного побочного продукта можно получать гидрированный в ядре изопропилциклогексан, образование которого отрицательно влияет на реакцию и таким образом на выход кумола.

Пример 1. Катализатор получают следующим образом. В качестве предшественника служащей в качестве носителя окиси алюминия используют байерит, который в мешалке обрабатывают азотной кислотой с последующим формованием. Затем формованное изделие сушат при 120^oC и кальцинируют при 650^oC.

Получаемую таким образом окись алюминия пропитывают водным раствором нитрата палладия (II), причем температура носителя составляет примерно 25^oC. Пропитанный носитель сушат при 110^oC и затем кальцинируют при 450^oC. Получаемый таким образом катализатор 1 содержит 0,5% палладия, а также окись палладия, рассчитанную как палладий.

На фиг. 1 изображена рентгеновская дифракционная диаграмма () катализатора 1, показывающая относительную интенсивность в зависимости от угла дифракции, указанную как 2 Θ [град].

20 г катализатора 1 подают в аппаратуру, состоящую из реактора, теплообменника, сепаратора и насоса.

Эту аппаратуру заполняют 1 000 см³ технического, жидкого сырья, указанного в табл. 3 состава, закрывают, промывают азотом и нагревают до температуры 76^oC. Затем сырье подвергают гидрированию при давлении водорода 8 бар абс. Химический состав продукта гидрирования также указан в табл. 3.

После трехчасового гидрирования остаточное содержание -метилстирола в продукте гидрирования составляет менее 10 вес. ч./милл. Содержание изопропилциклогексана повышено лишь на 90 вес.ч./милл.

Пример 2. Катализатор 2 получают следующим образом: В качестве предшественника служащей в качестве носителя окиси алюминия используют псевдо-бемит, который в смесителе обрабатывают азотной кислотой с последующим формованием. Формованное изделие сушат при 120^oC и кальцинируют при 550^oC.

Получаемую таким образом окись алюминия пропитывают водным раствором нитрата палладия (II), причем температура носителя составляет 95 - 100^oC. Пропитанный носитель сушат при 130^oC и затем кальцинируют при 450^oC. Получаемый таким образом катализатор 2 содержит 1% палладия, а также окись палладия, рассчитанную как палладий.

На фиг. 2 изображена рентгеновская дифракционная диаграмма (Θ) катализатора 2, показывающая относительную интенсивность в зависимости от угла дифракции, указанную как 2 α [град].

Сырье согласно табл. 4 гидрируют на катализаторе 2 аналогично примеру 1 при 110^oC.

Химический состав продукта гидрирования также указан в табл. 4.

После двухчасовой реакции содержание α-метилстирола в продукте гидрирования составляет лишь еще 0,029 мас.%. Содержание же изопропилциклогексана повышено лишь на 110 вес.ч./милл.

Пример 3. Избирательное гидрирование проводят аналогично примеру 1, однако с той разницей, что температура реакции составляет 130^oC. В качестве катализатора гидрирования используют катализатор примера 1. Исходя из 18 мас.% α-метилстирола в сырье после двухчасовой реакции его остаточное содержание в продукте гидрирования составляет менее 10 вес.ч./милл. Содержание же изопропилциклогексана повышено лишь на 160 вес.ч./милл.

Формула изобретения

1. Катализатор избирательного гидрирования ненасыщенных соединений на основе благородного металла и/или окиси благородного металла на окиси алюминия в качестве носителя, причем общее содержание благородного металла и/или окиси благородного металла составляет 0,01 3% от массы катализатора, отличающийся тем, что в исходном состоянии катализатор имеет следующую дифракцию рентгеновских лучей: d (10^-10 м) I/I₀ 4,51 5 10 2,76 15 40 2,64 15 40 2,37 40 45 2,27 25 35
2,15 До 15
1,97 55 70
1,66 До 15
1,52 15 30
1,39 100
1,31 До 15
2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что благородные металлы и/или окислы благородных металлов находятся в наружной краевой зоне катализатора, имеющей толщину 5 200 мкм.

3. Катализатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в исходном состоянии он имеет первичные кристаллиты величиной 0,1 30 нм.

4. Катализатор по пп. 1 3, отличающийся тем, что в исходном состоянии имеет содержание натрия 0,001 3 мас.

5. Способ избирательного гидрирования ненасыщенных соединений при нагревании на катализаторе на основе благородного металла, отличающийся тем, что используют катализатор по пп.1 4.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что процесс проводят при давлении 2
30 бар абс. и температуре 40 180^oС.

7. Способ по пп.5 и 6, отличающийся тем, что процесс проводят при молярном соотношении водорода и ненасыщенного ароматического соединения, равном 1 1 3 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

PD4A - Изменение наименования обладателя патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 3-2003

(73) Новое наименование патентообладателя:
ДЕГУССА АГ (DE)

Извещение опубликовано: 27.01.2003