CS215703B1

CS215703B1 - Method for reactivating copper catalyst

Info

Publication number: CS215703B1
Application number: CS79888A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Pexidr; Josef Pasek; Bohumir Dvorak; Jaromir Lubojacky; Pavel Pavlas; Radovan Rozinek
Original assignee: Vaclav Pexidr; Josef Pasek; Bohumir Dvorak; Jaromir Lubojacky; Pavel Pavlas; Radovan Rozinek
Priority date: 1979-02-08
Filing date: 1979-02-08
Publication date: 1982-09-15
Also published as: CS215704B1

Abstract

Vynález ae týká způsobu reaktivace měděného katalyzátora, vhodného předevěím pro hydrogenací nitrobenzenu na anilin v plynné fázi na pevném loži katalyzátoru. Podstata reaktivace aměai kyslíku a inertního plynu spočívá v tom,že ee provádí při teplotě 180 eS 230 °C po dobu 10 minut až 4 hodin. Reakci lze provádět opakovaně, poprvé během prvé čtvrtiny životnosti katalyzátoru.The invention relates to a method for reactivating a copper catalyst, particularly suitable for hydrogenation of nitrobenzene to aniline in the gas phase on a fixed catalyst bed. The essence of the reactivation of the mixture of oxygen and an inert gas is that it is carried out at a temperature of 180°C to 230°C for a period of 10 minutes to 4 hours. The reaction can be carried out repeatedly, for the first time during the first quarter of the catalyst's service life.

Description

Vynález se týká způsobu reaktivace měděného katalyzátoru, vhodného především pro hydrogenaoi nitrobenzenu na anilin v plynné fázi na pevném loži katalyzátoru.The present invention relates to a process for reactivating a copper catalyst, particularly suitable for the hydrogenation of nitrobenzene to aniline in the gas phase on a fixed bed catalyst.

Při hydrogenací nitrobenzenu na anilin na měděných nosičových katalyzátorech dochází k desaktivaci katalyzátoru. Tento děj je důsledkem tvorby vedlejšíeh vysokomolekulárních produktů reakce, která postupně blokují aktivní povrch katalyzátoru, snižováním aktivního povrchu mědi eintraef nebo působením katalytických jedů přítomných v reakční směsi, které vstupuje na katalyzátor. Rychlost desaktivace závisí na podmínkách, která panují v reaktoru, a na čistotě vstupující reakční směsi. Na rychlosti desaktivace závisí životnost katalyzátoru a jeho měrná spotřeba.Hydrogenation of nitrobenzene to aniline on copper supported catalysts results in catalyst deactivation. This is due to the formation of by-products of the high molecular weight reaction products that gradually block the active surface of the catalyst, by reducing the active surface of the copper eintraef or by the action of catalytic poisons present in the reaction mixture entering the catalyst. The rate of deactivation depends on the conditions prevailing in the reactor and on the purity of the incoming reaction mixture. Catalyst life and specific consumption depend on the deactivation rate.

Aktivitu katalyzátora lze částečně ebnwít regenerací, která spočívá v tom, že na katalyzátor ee vede směs kyslíku a inertu při teplotě 300 až 400 °C nebo ee jeětě na katalyzátor působí vodní parou. Tím dojde k oxidaci a k odstranění vysokomolekulárních úsad.The activity of the catalyst can be partially recovered by regenerating the catalyst ee with a mixture of oxygen and an inert at a temperature of 300 to 400 ° C, or by acting on the catalyst with water vapor. This will result in oxidation and removal of high molecular weight deposits.

Výsledný efekt regenerace silně závisí na vlastnostech katalyzátoru. Je-li katalyzátor málo pevný, dojde k jeho rozpadu, což má nepříznivý důsledek na výrazném vzrůstu tlakové ztráty reaktoru. Oxidace povrchových úsad probíhá při vysoká teplotě, což často vede k sintraci mědi. Regenerace vyžaduje složitá a nákladná zařízení. Musí se provádět po dlouhou dobu a protože měď se převede do formy oxidů, musí potom následovat ještě dlouhodobá redukce oxidů na měď.The resulting regeneration effect strongly depends on the properties of the catalyst. If the catalyst is of low strength, it will decompose, which has an adverse effect on the significant increase in reactor pressure drop. Oxidation of surface deposits occurs at high temperature, which often leads to copper sintering. Regeneration requires complex and costly equipment. It has to be carried out over a long period of time, and since copper is converted into oxides, a long-term reduction of the oxides to copper must follow.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob reaktivace katalyzátoru směsí kyslíku a inertního plynu na pevném loži katalyzátoru podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že reaktivace probíhá při teplotě 180 až 230 °C po dobu 10 minut až 4 hodin.These drawbacks are overcome by the method of reactivating the catalyst with a mixture of oxygen and an inert gas on the fixed bed catalyst of the invention. It is based on the fact that the reactivation takes place at a temperature of 180 to 230 ° C for 10 minutes to 4 hours.

Reaktivace ae může provdat několikrát během pracovního cyklu katalyzátoru, tj. v době mezi nasazením čerstvého katalyzátoru a jeho vyjmutím z reaktoru. Prvou reaktivace je výhodná provést v prvé čtvrtině předpokládané délky pracovního cyklu, další potom v závislosti na distri buci teploty v katalytická vrstvě. Jestliže se prvá reaktivace provede za příliš dlouhou dobu od nasazení katalyzátoru, nemusí být dosaženo požadovaného efektu nebo ae dosáhne jen efektu malého. Prvou reaktivaci, pokud se provádí směsí kyslíku a inertu, je vhodná zahájit 8 koncentrací 0,5 až 2 % obj. kyslíku v plynu a dokončit s koncentrací 2 až 21 % obj. Další reaktivace je možno zahíjit β koncentrací vyšěí než 2 obj,, ne však vyšěi než 5 % obj.Reactivation ae may occur several times during the catalyst operating cycle, i.e., between the time the fresh catalyst is inserted and removed from the reactor. The first reactivation is advantageous to carry out in the first quarter of the anticipated working cycle length, the next one depending on the temperature distribution in the catalytic layer. If the first reactivation takes place too long after the catalyst has been applied, the desired effect may not be achieved or only a small effect will be achieved. The first reactivation, when carried out with a mixture of oxygen and inert, is suitable to initiate 8 concentrations of 0.5 to 2% v / v oxygen in the gas and complete with a concentration of 2 to 21% v / v. but not more than 5% vol.

Způaob regenerace katalyzátoru podle vynálezu nevyžaduje zvláštní zařízení kromě možnosti přívodu vzduchu do reaktoru, dále není nutné pracovat při podmínkách, která jsou příliš odlišné od normálních podmínek při hydrogenací nitrobenzenu, přičemž rozpad katalyzátoru je jen čás· tečný, takže tlaková ztráta reaktoru vzroste po reaktivaci podstatně méně než při regeneraci. Doba potřebná pro provedení reaktivace je mnohem kratží než při regeneraci, a následující redukce oxidů na měď je rovněž podstatně kratší.The catalyst regeneration process of the present invention does not require special equipment in addition to the possibility of supplying air to the reactor; less than regeneration. The time required to carry out reactivation is much shorter than during regeneration, and the subsequent reduction of oxides to copper is also considerably shorter.

Všechny tyto uvedené výhody způsobu podle vynálezu umožňují prodloužení životnosti katalyzátoru a snížení jeho měrné spotřeby při současných úsporách energie, pracovních ail a zvýšení roční výroby oproti způsobu vedení procesů bez reaktivace nebo a regenerací katalyzátoru.All of these advantages of the process of the present invention allow the catalyst life to be prolonged and its specific consumption to be reduced, while saving energy, labor, and annual production over the process control process without reactivation or catalyst regeneration.

Způsob regenerace katalyzátoru podle vynálezu je blíže objasněn v následujícím příkladu provedení:The method of regenerating the catalyst according to the invention is explained in more detail in the following example:

Rydrogenace nitrobenzenu probíhá 200 hodin od nasazení čerstvého katalyzátoru. V této době je zatížení katalyzátoru v reaktoru 500 g nitrobenzenu na 1 kg katalyzátoru, teplota chladící lázně 210 °C, molární poměr hydrogenační plyn : nltrobenzen je 12 : 1 a celkový tlak 0,20 MPa·Rydrogenation of the nitrobenzene takes place 200 hours after the introduction of the fresh catalyst. At this time, the catalyst loading in the reactor is 500 g of nitrobenzene per kg of catalyst, the temperature of the cooling bath is 210 ° C, the molar ratio of hydrogenation gas: nitrobenzene is 12: 1 and the total pressure is 0.20 MPa ·

Hydrogenace se přeruší zastavením nástřiku nitrobenzenu do reaktoru, zatímco vodík prochází reaktorem dále. Reaktor ae propláchne vodní parou, čímž desorbuje většinu anilinu z katalyzátoru. Postupně ee připouStí do plynu dusík a snižuje se dávkování vodíku do plynového okruhu. Při neustálé cirkulaci plynů se přívod vodíku do cirkulačního okruhu zastaví. Přitom se udržuje teplota chladicí lázně reaktoru a tlak na hodnotách jako při hydrogenaci. Jakmile klesne obsah spalitelných látek v cirkulujícím plynu pod 0,3 %, začne se do cirkulačního okruhu plynů připouštět vzduch a to v takovém množství, že obsah kyslíku v plynu je 2 % obj. Při této koncentraci se provádí reaktivace 2 hodiny a poté se zvýší koncentrace kyslíku na 10 % obj. a to na dobu 0,5 hodiny. Přívod vzduchu ee potom zastaví, připouStí se dále jen dusík a kontroluje se obsah kyslíku v plynu. Jakmile klesne pod 0,3 obj. začne se dávkovat do plynu vodík a to tak, aby jeho koncentrace v plynu byla zpočátku maximálně 5 % obj. Postupně se jeho obsah v plynu zvyšuje až na koncentraci, která je běžná při hydrogenaci nitrobenzenu. Potom se zahájí dávkování nitrobenzenu. Celá operace od zastavení nástřiku nitrobenzenu až do jeho opětovného spuštění trvá 14 hodin. Tlaková ztráta po reaktivaci při stejných podmínkách hydrogánace jaké byly před reaktivací stoupne o 10 % původní hodnoty.Hydrogenation is interrupted by stopping nitrobenzene feed into the reactor while hydrogen passes through the reactor further. The reactor ae is purged with water vapor, thereby desorbing most of the aniline from the catalyst. Gradually, nitrogen is admitted to the gas and the hydrogen feed to the gas circuit is reduced. When the gas is continuously circulated, the hydrogen supply to the circulation circuit is stopped. The temperature of the reactor cooling bath and the pressure are maintained as in the hydrogenation. As soon as the content of combustible substances in the circulating gas falls below 0.3%, air is admitted to the gas circulating circuit in such a quantity that the oxygen content of the gas is 2% by volume. concentration of oxygen to 10% by volume for 0.5 hour. The air supply is then stopped, only nitrogen is admitted and the oxygen content of the gas is checked. As soon as it falls below 0.3 vol., Hydrogen is metered into the gas so that its concentration in the gas is initially no more than 5 vol. Nitrobenzene dosing is then started. The entire operation from stopping nitrobenzene injection to restarting takes 14 hours. The pressure drop after reactivation under the same hydrogenation conditions as before the reactivation increases by 10% of the original value.

Reaktivace popsaná v prvém odstavci tohoto příkladu se provede znovu po 600 hodinách a po 1 200 hodinách provozu katalyzátoru způsobem, který se liší od předchozího pouze v tom, že při těchto reaktivacích se zvýší koncentrace kyslíku v konečném stádiu až na 21 % obj.The reactivation described in the first paragraph of this example is carried out again after 600 hours and after 1200 hours of catalyst operation in a manner different from the previous one only in that in these reactivations the end-stage oxygen concentration is increased up to 21% by volume.

Životnost katalyzátoru se tímto způsobem prodlouží o 30 % oproti vedení hydrogenace bez reaktivace.In this way, the catalyst lifetime is prolonged by 30% over hydrogenation without reactivation.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A process for reactivating a copper catalyst for the hydrogenation of a mixed bed of oxygen and an inert gas on a fixed bed catalyst, characterized in that the reactivation is carried out at a temperature of 180 to 230 ° C for 10 minutes to 4 hours.

2. The process of claim 1 wherein the reactivation is repeated for the first time in the first quarter of the catalyst life.