CS234642B1 - Způsob stabilizace aktivovaného hydrogeneračního kobaltového katalyzátoru - Google Patents

Abstract

Aktivovaný katalyzátor, promotovaný jedním uhličitanem ze skupiny uhličitanů alkalických kovů a obsahující 25 až 60 hmot. & kobaltu, se nejprve proudem vodíku ochladí na teplotu nižší než 55 °C a po propláchnuti proudem inertního plynu se stabilizuje při počáteční teplotě 15 °C až 55 °C proudem plynné směsi inertní plyn-kyslík, jejíž vstupní počáteční 0 koncentrace kyslíku 0,3 obj. 0 se postup- , ně zvyšuje až na 21 obj. %, přičemž mail ximální teplota ve vrstvě katalyzátoru nesmí přesáhnout teplotu 70 °C.

Description

Vynález se hýká způsobu stabilizace kobaltového katalyzátoru pro selektivní hydrogenací anilinu na cyklohexylamin.

Kobaltové, niklové a některé další kovové hydrogenační kata„ lyzátory jsou v aktivovaném stavu pyroforické a tedy na vzduchu nestálé. Jejich aktivace se proto nejčastěji provádí až v zařízení, určeném pro katalytický proces. V technologiích/ jejichž reakční teplota je ve srovnání s teplotou aktivace katalyzátoru výrazně nižší, jsou používány stabilizované typy kovových katalyzátorů. Stabilizované katalyzátory mají podstatnou část účinné složky již v aktivovaném stavu, která je proti rychlé a nekontrolovatelné oxidaci vzdušným kyslíkem chráněna vrstvou povrchově sorbovaného kyslíku. Reaktivaci stabilizovaných katalyzátorů lze potom provádět při teplotách srovnatelných nebo nižších než je reakční teplota katalyzované reakce.

Princip stabilizace, to je ochrana aktivního kovového povrchu před nekontrolovanou oxidací vzdušným kyslíkem, je všeobecně znávý. Známe stabilizační postupy jsou v řadě případů specifické nejen pro typ katalyzátoru, ale i pro technologický proces. Uchovávání Raney-ových typů katalyzátorů pod rozpouštědly nebo opracování jejich povrchů různými organickými látkami jsou'patentované stabilizační postupy /Brit.pat. 791 658, USA pat. 4 176.092/, jejichž aplikace je vázána na hydrogenace probíhající v kapalné fázi a technologicky nejčastěji realizované v násadových reaktorech. Kovové.katalyzátory, používané při hydrogenacích v plynné fázi, jsou nejčastěji stabilizovány tepelnou desorpci vodíku v proudu inertního plynu nebo teplotou a parciálním tlakem kyslíku řízeným odstraňováním vodíku z povrchu katalyzátoru, příp. kombinací obou uvedených způsobů /Něm.pat,. 157 161/. Citované postupy chrání

234 642 výlučně způsoby stabilizace niklových katalyzátorů. Implicitně uváděná možnost stabilizace kobaltových katalyzátorů není dokladována ani příklady ani specifikací podmínek stabilizace.

Mezeru v oblasti stabilizace kobaltových hydrogenačních katalyzátorů odstraňuje navrhovaný postup stabilizace,, vyznačený tím, že vrstva aktivovaného kobaltového katalyzátoru, promotovaného jedním uhličitanem ze skupiny uhličitanů alkalických kovů a obsahujícího 2’5 až 60 hmot, % kobaltu se nejprve proudem vodíku ochladí na teplotu nižší než 55 °C a po propláchnutí proudem inertního plynu se stabilizuje při počáteční teplotě 15 až 55 °G proudem plynné směsi inertního plynu a kyslíku, jejíž vstupní počáteční koncentrace kyslíku 0,3 obj. % se postupně zvyšuje až na 21 obj. %, přičemž aby maximální teplota ve vrstvě katalyzátoru nesmí přesáhnout 70 °C.

Popsaný stabilizační postup odstraňuje pyroforické vlastnosti aktivovaného kobaltového katalyzátoru a umožňuje jeho dlouhodobé skladování / 5 000 hodin/ i manipulaci ve vzdušné atmosféře beze změny jeho počáteční katalytické aktivity. Účinnost stabilizace byla posuzována hodnocením katalytické aktivity stabilizovaného a dlouhodobě ve vzdušné atmosféře skladovaného katalyzátoru po jeho reaktivaci v proudu vodíku po dobu jedné hodiny při teplotě 200 °C. Způsob stabilizace a její účinnost dokumentují následující příklady.

Příklad 1 g komerčního kobaltového katalyzátoru bylo aktivováno 10 hodin proudem čistého vodíku o objemové rychlosti 1 000 m^/m? h při teplotě 260 °C. Vrstva aktivovaného katalyzátoru byla po ochlazení v proudu vodíku na teplotu 18 °C nejprve·propláchnuta dusíkem a potom při počáteční teplotě 18 °C stabilizována proudem plynné směsi dusík-kyslík. Vstupní počáteční koncentrace kyslíku v plynné směsi byla 0,3 obj. %. Průběh stabilizace byl kontrolován měřením axiálního teplotního profilu stabilizované vrstvy katalyzátoru. Parciální tlak kyslíku /při celkovém tlaku 0,1 MPa/ byl skokově zvyšován z počáteční hodnoty 0,3 kpa přes 1,2 kPa až na

- 3 234 642 hodnotu 21 kPa vždy po dosažení izotermičnosti po celé délce stabilizované vrstvy katalyzátoru. Objemová rychlost proudění plynné směsi byla po celou dobu stabilizace 850 m^/m^ h. Účinnost stabilizace dokumentují hodnoty relativní katalytické aktivity stabilizovaného a ve vzdušné atmosféře skladovaného kobaltového katalyzátoru /tabulka 1/.

. Příklad 2 g komerčního kobaltového katalyzátoru bylo aktivováno stejným postupem jako v příkladu 1. Vrstva aktivovaného katalyzátoru byla po ochlazení v proudu vodíku na teplotu 40 °C nejprve propláchnuta dusíkem a při stejné teplotě potom stabilizována proudem plynné směsi dusík-kyslík. Počáteční parciální tlak kyslíku v plynné směsi 0,3 kPa byl potom postupně zvyšován na 1,2 kPa a 21 kPa. Parciální tlgk kyslíku byl zvyšován vždy až po ustálení izotermického režimu ve vrstvě katalyzátoru. Objemová rychlost proudění plynné směsi byla po celou dobu stabilizace 1 000 m5/m^ h. Účinnost stabilizace byla posuzována analogicky jako v příkladu 1.

Příklad 3

2,4 kg komerčního kobaltového katalyzátoru bylo aktivováno 10 hodin proudem 99% vodíku o objemové rychlosti 1 110 m^/m^ h při teplotě 260 °C. Vrstva aktivovaného katalyzátoru byla po ochlazení v proudu vodíku na teplotu 26 °G nejprve propláchnuta dusíkem a potom při počáteční teplotě 26 °C stabilizována proudem plynné směsi dusík-Kyslík.· Parciální tlak kyslíku v plynné směsi byl nastavován skokově na hodnoty 0,3 až 1,2 až 5,0 až 21,0 kPa. Uvedené hodnoty parciálního tlaku kyslíku byly nastaveny podle maximální teploty v katalyzátorové vrstvě, která po celou dobu stabilizace nepřestoupila hodnotu 53 °C. Parciální tlak kyslíku byl zvyšován vždy po ustálení izotermického režimu ve stabilizované vrstvě katalyzátoru. Objemová rychlost proudění plynné směsi byla po celou dobu stabilizace 1 780 m/m^y h. Účinnost stabilizace byla posuzována hodnocením katalytické aktivity průměrného vzorku, odebraného ze stabilizované vrstvy a je dokumentována údaji uvedenými v tabulce II.

- 4 Tabulka I

234 642

Relativní katalytická aktivita stabilizovaného a ve vzdušné atmosféře skladovaného kobaltového katalyzátoru pro hydrogenaci anilinu v plynné fázi .. \

Katalyzátor Doba exposice stabil. katalyzátoru na vzduchu /dny/	Relativní katalytická aktivita /k/
-	/a/	1,00
0	/b/	1,10
0	/b/	1,28
1		1,16
7		1,12
14		1,14
42		1,05
49		1,06 - '
/a/ nestabilizovaný katalyzátor

/b/ katalyzátor bezprostředně po stabilizaci reaktivovaný w

p..převrácená hodnota prostorové rychlosti

S, X ... symboly, přiřazující popisované veličiny standardnímu nebo hodnocenému katalyzátoru x ... konverze

- 5 Tabulka II ²³⁴

Aktivita stabilizovaného a za různých podmínek skladovaného kobaltového katalyzátoru pro hydrogenaci anilinu na cyklohexylamin

Katalyzátor Podmínky skladování stabil. katalyzátoru ve vzdušné atmosféře	Relativní katalytická aktivita /A/
doba /h/ ON	doba /h/ UN
~ /a/	/a/	1,00
100	-	1,45
-	100	1,45
1000	-	1,52
-	1000	1,54
5000	-	0,86
- .	5000	1,54
5000		0,99
-	5000	1,50

ON ... otevřená skladovací nádoba

UN ... hermeticky uzavřená skladovací nádoba Ostatní symboly jsou shodné se symbolikou tabulky I

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob stabilizace aktivovaného kobaltového hydrogenaňního katalyzátoru^vyznačený tím, že aktivovaný katalyzátor, promotovaný jedním uhličitanem ze skupiny uhličitanů alkalických kovů a obsahující 25 až 60 hmot, % kobaltu, se nejprve proudem vodíku ochladí na teplotu nižší než 55 °C a po propláchnutí proudem inertního plynu se stabilizuje při počáteční teplotě 15 °C až 55 °C proudem plynné směsi inertní plyn-kyslík, jejíž vstupní počáteční koncentrace kyslíku 0,5 obj. % se postupně zvyšuje až na 21 obj. %, přičemž maximální teplota ve vrstvě katalyzátoru nesmí přesáhnout teplotu 70 °C. ⁽

   Vytiskly Moravské tiskařské závody, provoz 12, Leninova 21, Olomouc

   Cena : 2,40 Kčs

   Oprava ve Vytištěných popisech vynálezu

   V popisu vynálezu k autorském ©sviiěaní $· 2M 642 < W X4X>*S|) js chybně vytištěn název vynálezu#

   Správně i SpůaOb stabilizace aktivovaného íiyOroganačniho kobaltového katalyzátoru