Катализаторная засыпка с закругленными на внешних поверхностях трения каталитически неактивными формованными изделиями
Изобретение относится к новым катализаторным засыпкам, содержащим физическую смесь каталитически активных и каталитически неактивных формованных изделий, причем каталитически неактивные формованные изделия имеют на внешней поверхности трения закругленные кромки. Технический результат - уменьшение механического износа внутри каталитической загрузки, сохранение низкой потери давления вдоль катализаторной засыпки. 1 з.п. ф-лы.
Настоящее изобретение относится к новым катализаторным засылкам, содержащим физическую смесь каталитически активных и каталитически неактивных формованных изделий, причем каталитически неактивные формованные изделия имеют закругленные на внешней поверхности трения кромки.
Из документа ЕР-А-60317 известны формованные изделия из графита для разбавления (разведения) катализаторных слоев в способе оксихлорирования этилена в этилендихлорид.
Из документа US-A-5202511 известны формованные изделия из оксида алюминия, которые, в случае необходимости, пропитаны щелочным компонентом, для разбавления катализаторных слоев в способе оксихлорирования этилена в этилендихлорид.
Из документа ЕР-А-1020222 известны формованные изделия из меди с острыми кромками, например из простых полых цилиндров или тройников, в качестве инертного материала для разбавления катализаторных слоев в экзотермическом способе на неподвижном катализаторном слое.
Применяемые при этом формованные изделия из графита, соответственно, оксида алюминия имеют тот недостаток, что в процессе синтеза возникает механический износ, который приводит к потерям давления.
Для катализаторных формованных изделий, которые имеют значительно меньшую механическую стабильность, чем формованные изделия материла разбавления, имеется, в частности, опасность повреждения катализаторных формованных изделий каталитически инертными формованными изделиями, что приводит к высокой потере давления вдоль катализаторной засыпки и потере каталитической активности.
В основу настоящего изобретения положена задача устранения вышеприведенных недостатков.
В соответствие этим были разработаны новые катализаторные засыпки, содержащие физическую смесь каталитически активных формованных изделий и каталитически неактивных формованных изделий, которые отличаются тем, что каталитически неактивные формованные изделия имеют на внешних поверхностях трения закругленные кромки.
Катализаторные засыпки согласно изобретению могут быть получены нижеследующим образом.
Закругленные на поверхностях трения неактивные формованные изделия могут применяться с каталитически активными формованными изделиями, которые предпочтительно закруглены на поверхностях трения, в качестве физических смесей в катализаторных засыпках.
Физические смеси представляют собой механически тщательно перемешанные каталитически активные и каталитически неактивные формованные изделия.
Закругленные на поверхностях трения каталитически активные, соответственно, неактивные формованные изделия могут быть изготовлены в подходящих формовочных или прессовых аппаратах, предпочтительно в прессах для таблетирования.
Соотношение смеси каталитически активных формованных изделий к каталитически неактивным формованным изделиям может варьироваться в широких пределах и составляет, как правило, от 0,001:1 до 10000:1, предпочтительно от 0,1:1 до 100:1, особенно предпочтительно от 0,5:1 до 10:1, в частности от 0,8:1 до 3:1.
Шарики правда также не имеют острых кромок, однако они проявляют, как правило, слишком высокую потерю давления.
Формованными изделиями в смысле настоящего изобретения являются все известные формованные изделия за исключением шариков. В качестве формованных изделий пригодны, например, сплошные цилиндры, тороиды, седлообразные изделия, тройники или кольцевые таблетки, особенно предпочтительны кольцевые таблетки.
Каталитически активные, соответственно, каталитически неактивные формованные изделия могут иметь кромки, также и острые кромки, которые не находятся на поверхностях трения, т.е. направлены внутрь соотвествующего формованного изделия. Например, отформованные согласно изобретению кольцевые таблетки могут иметь закругленные к внешнему краю поверхности, например торцевые поверхности, однако к краю внутреннего отверстия острые кромки. Предпочтительны, однако, формованные изделия, которые имеют только закругленные кромки (т.е. без каких-либо острых кромок).
Каталитически активные, соответственно, каталитически неактивные формованные изделия могут иметь одинаковые, похожие или различные геометрические формы. Возможна также и смесь различных геометрических форм как каталитически активных, так и каталитически неактивных формованных изделий, предпочтительно каталитически неактивные формованные изделия имеют одинаковую или похожую геометрическую форму, что и каталитически активные формованные изделия, в частности предпочтительны кольцевые таблетки с закругленными торцевыми поверхностями. Особенно предпочтительны кольцевые таблетки, при которых торцевые поверхности закруглены как к внешнему краю, так и к краю внутреннего отверстия. Также пригодны кольцевые таблетки с так называемой тороидной формой.
Такие кольцевые таблетки с закругленными торцевыми поверхностями или тороидной формы известны как катализаторы или носители катализаторов (ЕР-А-184790, ЕР-А-1052018, US-B-6518220).
Применяемые согласно изобретению каталитически неактивные и каталитически активные формованные изделия предпочтительно имеют геометрическую форму, описанную в US-B-6518220 (DE-A-10009017). Такие формованные изделия, предпочтительно полые цилиндры или кольцевые таблетки, имеют, например, радиус кривизны торцевой поверхности, который составляет от 0,01 до 0,5-кратного предпочтительно от 0,05 до 0,4-кратного, особенно предпочтительно от 0,1 до 0,2-кратного внешнего диаметра. Полые цилиндры или кольцевые таблетки имеют при этом внешний диаметр от 3 до 20 мм, предпочтительно от 3 до 10 мм, особенно предпочтительно от 3 до 7 мм, в частности от 3,5 до 6,5 мм, и внутренний диаметр, который составляет от 0,1 до 0,7-кратного внешнего диаметра, и длину, которая составляет от 0,2 до 2-кратного, предпочтительно от 0,3 до 1,8-кратного, особенно предпочтительно от 0,4 до 1,6-кратного внешнего диаметра.
Кромка в смысле настоящего изобретения начинается от внутреннего угла (лежащего внутри), менее или равного 90 градусов. Формованные изделия согласно изобретению имеют предпочтительно внутренний угол более 90 градусов, в частности более 100 градусов.
Каталитически неактивными формованными изделиями являются такие формованные изделия, каталитическая активность которых составляет от 0 до 15%, предпочтительно от 0 до 10%, особенно предпочтительно от 0 до 5%, в частности от 0 до 2%, каталитической активности каталитически активных формованных изделий.
В частности, каталитически неактивные формованные изделия должны быть по возможности неактивными по отношению к катализу всех побочных реакций, так что оптимирована общая активность способа.
В качестве материалов для каталитически неактивных формованных изделий пригодны (в зависимости от общих условий способа), например, графит, оксид алюминия, стеатит, оксид кремния или стекло, предпочтительно оксид алюминия или стеатит. В качестве оксидов алюминия применяются, в частности, γ-, δ-, θ- или α-оксид алюминия или смеси этих оксидов алюминия. Предпочтительны материалы с малой поверхностью по БЭТ от 0,01 до 200 мл/г, предпочтительно от 0,1 до 150 мл/г, особенно предпочтительно от 0,2 до 120 мл/г. Такие материалы могут быть получены, например, кальцинированием. К материалу могут добавляться добавки для дальнейшего инертизирования. Например, формованные изделия могут пропитываться водными щелочными соединениями, такими как NaCl, KCl, предпочтительно водными щелочными соединениями с летучим анионом, такими как карбонат лития, гидрокарбонат лития, карбонат натрия, гидрокарбонат натрия, карбонат кальция, гидрокарбонат кальция, и затем сушиться при температуре от 100 до 1200°С, предпочтительно от 120 до 1000°С, особенно предпочтительно от 150 до 700°С.
Каталитически неактивные формованные изделия могут применяться в любом гетерогенно катализируемом способе на неподвижном катализаторном слое, предпочтительно в экзотермическом способе в газовой фазе для оксихлорирования этилена в этилендихлорид, при окислении хлорводорода в хлор (процесс Deacon), при окислении метанола в формальдегид (процесс Formox®), при окислении о-ксилола или нафталина в ангидрид фталевой кислоты, при окислении этена в этиленоксид, при окислении бутана, бутена, бутадиена или бензола в ангидрид малеиновой кислоты или при окислении пропана или пропена в акролеин или акриловую кислоту.
В качестве каталитически активной массы для оксихлорирования этилена в этилендихлорид пригодны все известные для этого каталитически активные массы, например хлорид меди на носителе из Al2O3, а также такие, которые известны из WO-A-99/48606.
В качестве каталитически активной массы для окисления хлорводорода в хлор (процесс Deacon) пригодны все известные для этого каталитически активные массы, например хлорид меди, хлороксид, соединения рутения, а также известные из ЕР-А-743277 массы.
В качестве каталитически активных масс для окисления метанола в формальдегид (процесс Formox®) пригодны все известные для этого каталитически активные массы, например молибдаты железа, также известные из US 3716495.
В качестве каталитически активных масс для окисления о-ксилола или нафталина в ангидрид фталевой кислоты пригодны все известные для этого каталитически активные массы, например пентоксид ванадия или оксид ванадия/титана, например, такие, которые известны из DE-A-2510994 или из WO-A-00/12214.
В качестве каталитически активных масс для окисления этена в этиленоксид пригодны все известные для этого катализаторы на благородных металлах, например известные из DE 4314304, ЕР 0557833, ЕР 0266015.
В качестве каталитически активных масс для окисления бутана, бутенов, бутадиена или бензола ангидрид малеиновой кислоты пригодны все известные для этого каталитически активные массы, например смешанные оксиды фосфора/ванадия, например, такие, которые известны из US 3293268.
В качестве каталитически активных масс для окисления пропана или пропена в акролеин или акриловую кислоту пригодны все известные для этого каталитически активные массы, например оксидные массы мультиметаллов, например, такие, которые известны из ЕР-А-608838, US 3475488 или ЕР-А-575897.
1. Катализаторная засыпка, содержащая физическую смесь каталитически активных и каталитически неактивных формованных изделий, отличающаяся тем, что каталитически неактивные формованные изделия представляют собой полые цилиндры или кольцевые таблетки, которые имеют на внешней поверхности трения закругленные кромки, причем радиус кривизны торцевой поверхности составляет от 0,01 до 0,5-кратного внешнего диаметра.
2. Катализаторная засыпка, содержащая физическую смесь каталитически активных и каталитически неактивных формованных изделий по п.1, отличающаяся тем, что каталитически активные формованные изделия имеют на внешней поверхности трения закругленные кромки.
