CZ2014452A3 - Způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem - Google Patents

Způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem Download PDF

Info

Publication number
CZ2014452A3
CZ2014452A3 CZ2014-452A CZ2014452A CZ2014452A3 CZ 2014452 A3 CZ2014452 A3 CZ 2014452A3 CZ 2014452 A CZ2014452 A CZ 2014452A CZ 2014452 A3 CZ2014452 A3 CZ 2014452A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
palladium
hydrotalcite
impregnated
chloride
degc
Prior art date
Application number
CZ2014-452A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ305661B6 (cs
Inventor
Lukáš Hora
Vendula Kelbichová
Original Assignee
Unipetrol Výzkumně Vzdělávací Centrum, A. S.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Unipetrol Výzkumně Vzdělávací Centrum, A. S. filed Critical Unipetrol Výzkumně Vzdělávací Centrum, A. S.
Priority to CZ2014-452A priority Critical patent/CZ305661B6/cs
Publication of CZ2014452A3 publication Critical patent/CZ2014452A3/cs
Publication of CZ305661B6 publication Critical patent/CZ305661B6/cs

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem spočívá v tom, že se nejprve vyrobí impregnační roztok obsahující 3 až 50 g/l chloridu palladnatého rozpuštěním chloridu palladnatého v HCl, jímž se impregnuje hydrotalcit při teplotě 40 až 70 .degree.C, z impregnovaného hydrotalcitu se odpařuje rozpouštědlo za sníženého nebo atmosférického tlaku při teplotě 35 až 80 .degree.C, chlorid palladnatý se redukuje na palladium, a to roztokem formaldehydu o koncentraci 30 až 50 % hmotn. při teplotě 20 až 50 .degree.C. Impregnovaný hydrotalcit se suší při teplotě 80 až 120 .degree.C, kalcinuje se na vzduchu při teplotě 400 až 650 .degree.C s rychlostí ohřevu 0,5 až 3 .degree.C/min a redukuje se vodíkem při teplotě 350 až 450 .degree.C s rychlostí ohřevu 0,5 až 3 .degree.C/min bezprostředně před použitím při hydrogenační reakci.

Description

r ' · '; ; ' ‘
Způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem O blast techniky
Vynález se týká způsobu výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru obsahujícího palladium, jehož nosičem jsou hydrotalcity.
Dosavadní stav techniky Látky na bázi hydrotalcitů představují perspektivní materiál využitelný jako heterogenní, silně bazické katalyzátory. Mezi průmyslově významné reakce, ve kterých lze využít silně bazických vlastností hydrotalcitů, patří např. kondenzační reakce nebo selektivní hydrogenace. Při hydrogenačních reakcích se používají katalyzátory impregnované drahými kovy, např. Pt nebo Pd, nanesenými na různé typy nosičů, např. AI2O3, S1O2, apod. Kombinací bazických vlastností hydrotalcitů a přítomností drahého kovu je možné připravit vysoce selektivní katalyzátor využitelný např. při selektivní hydrogenaci fenolu na cyklohexanon, který je významnou surovinou pro výrobu kaprolaktamu. Hydrogenace fenolu na katalyzátorech typu PCI/AI2O3 či Pd/SiC>2 však neposkytuje dostatečnou selektivitu k žádanému produktu - cyklohexanonu. Významný vliv na aktivitu i selektivitu hydrogenačního katalyzátoru má způsob jeho přípravy i redukce naneseného palladia.
Dosavadní způsoby přípravy nanášení palladia na hydrotalcity vycházejí z impregnace hydrotalcitů pomocí roztoku PdCL a jednostupňové in-situ redukce vodíkem bezprostředně před hydrogenační reakcí. Způsob impregnace není v odborné literatuře podrobně uváděn. S. Narayanan a kol. (Applied Catalysis A: General 198 (2000) 13-21) nebo Y. Z. Chen a kol. (Applied Catalysis A: General 177 (1999) 1-8) používají k impregnaci mírně okyselený roztok PdCh bez bližších informací k samotnému impregnačnímu roztoku. Nevýhodou tohoto postupuje především nízká rozpustnost PdC^ ve vodě i slabých kyselinách, která musí nutně vést k potřebě pracovat s většími objemy impregnačních roztoků i vyšším energetickým nárokům na jejich odpařování, což je z technologického hlediska značně nevýhodné.
Patent US 2013/0172642 se zabývá přípravou palladiem modifikovaných hydrotalcitů a jejich použitím jako katalyzátorů pro selektivní hydrogenaci acetylenu na ethylen využívanou pro 2 * v 2+ či štění ethylenu pro polymerace. Principem je vnášení kationtů Pd přímo do struktury hydrotalcitu již při jeho syntéze. Tím je docíleno vnesení až 1 % Pd2+ na oktaedrická místa brucitové struktury hydrotalcitu a vytvoření aktivních nanočástic Pd. Tyto materiály jsou připravovány koprecipitací z roztoků solí (ď, NO3', SO42', apod.) příslušných kationtů (Mg2+, Al2+, Pd2+, Zn2+ i dalších). Nevýhodou tohoto způsobu potřebného zabudování Pd do hydrotalcitů je zejména použití vysoce koncentrovaných roztoků na hranici jejich stability při daném pH a nezbytnost udržování konstantního pH při koprecipitací. Další nevýhodou způsobu je, že redukce Pd2+ je prováděna pouze jednostupňově vodíkem. Nevýhodou uvedeného postupuje však především nezbytnost striktního dodržení podmínek přímé syntézy palladiem modifikovaných hydrotalcitů na rozdíl od nemodifikovaných typů.
Patent US 2011/0237430 se zabývá přípravou vysoce dispergovaných palladiových katalyzátorů určených pro široké užití v petrochemickém průmyslu zahrnující selektivní oxidaci i selektivní hydrogenace. Patent popisuje přípravu hydrotalcitů (modifikovaných palladiem) přímo na povrchu nosiče y-AhC^ ve formě kuliček. Principem přípravy je syntéza vrstvy hydrotalcitu na povrchu y-AkCb a následná impregnace sušeného produktu roztokem PdCl2. Po impregnaci se výsledný materiál filtruje, suší a kalcinuje. Redukce palladia probíhá pouze jednostupňově in-situ vodíkem před vlastní reakcí. Nevýhodou tohoto postupu je vícestupňová příprava nosiče, při níž je nutná nejprve syntéza vrstvu hydrotalcitu na povrchu y-AbCb a následná impregnace sušeného produktu roztokem PdCh.J Výše uvedené nevýhody alespoň zčásti odstraňuje způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem podle vynálezu.
Podstata vynálezu
Způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem, charakterizovaný tím, že se nejprve vyrobí rozpuštěním chloridu palladnatého v kyselině chlorovodíkové impregnační roztok obsahující 3 až 50 g/1 chloridu palladnatého, kterým se impregnuje hydrotalcit. Z naimpregnovaného hydrotalcitu se odpařením odstraní rozpouštědlo a poté se chlorid palladnatý na hydrotalcitu redukuje roztokem formaldehydu o koncentraci 30 až 50 % hmotn. za míchání po dobu nejméně 60 minut při teplotě 20 až 50 °C na kovové palladium. V ýhodný způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem je charakterizovaný tím, že se hydrotalcit impregnuje za stálého míchání po dobu nejméně 60 minut při teplotě 40 až 70 °C.
Další výhodný způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem je charakterizovaný tím, že se rozpouštědlo z impregnace odstraňuje odpařováním při teplotě 35 až 80 °C
Další výhodný způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem je charakterizovaný tím, že se chlorid palladnatý na impregnovaném hydrotalcitu nejprve redukuje, pak se formaldehyd oddělí a impregnovaný hydrotalcit se suší při teplotě 80 až 120 °C po dobu nejméně 16 hodin, pak se kalcinuje na vzduchu při teplotě 400 až 650 °C po dobu nejméně 16 hodin s rychlostí ohřevu 0,5 až 3 °C/minutu a nakonec se redukuje vodíkem při teplotě 350 až 500 °C po dobu nejméně 2 hodin s rychlostí ohřevu 0,5 až 3 °C/min bezprostředně před použitím při hydrogenační reakci.
Způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem podle vynálezu začíná rozpouštěním chloridu palladnatého v HC1 o koncentraci 5 až 37 % hmotn., s výhodou 35 % hmotn., za vzniku impregnačního roztoku o koncentraci 3 až 50 g/1, s výhodou 20 až 35 g/1 palladia. Navážka hydrotalcitu je zvolena tak, aby výsledné množství palladia v katalyzátoru bylo v rozmezí 0,5 až 5 % hmotn. Impregnačním roztokem je pak za stálého míchání impregnován hydrotalcit po dobu nejméně 60 minut při teplotě 40 až 70 °C, s výhodou při 50 až 60 °C. Po impregnaci se odstraní rozpouštědlo odpařením za sníženého nebo atmosférického tlaku při teplotě 35 až 80 °C, s výhodou při teplotě 40 až 60 °C. Připravený suchý impregnovaný hydrotalcit s naneseným chloridem palladnatým je pak za stálého míchání po dobu nejméně 60 minut převeden do roztoku formaldehydu o koncentraci 30 až 50 % hmotn., s výhodou 35 až 40 % hmotn., při teplotě 20 až 50 °C, s výhodou 20 až 25 °C.
Po redukci se formaldehyd oddělí filtrací a impregnovaný hydrotalcit se suší v sušárně při teplotě 80 až 120 °C, s výhodou při 100 °C, po dobu nejméně 16 hodin. Po usušení následuje kalcinace na vzduchu při teplotě 400 až 650 °C, s výhodou 500 až 600 °C, po dobu nejméně 16 hodin s rychlostí ohřevu 0,5 až 3 °C/min, s výhodou 1 až 2 °C/min.
Kalcinovaný selektivní hydrogenační katalyzátor s palladiem vyrobený způsobem podle vynálezu lze použít teprve po in-situ redukci vodíkem při teplotě 350 až 500 °C, s výhodou 4 - · ..· ./ ; ....." 400 °C, po dobu nejméně 2 hodin s rychlostí ohřevu 0,5 až 3 °C/min, s výhodou 1,5 až 2 °C/min, provedené v hydrogenačním reaktoru bezprostředně před hydrogenační reakcí.
Selektivní hydrogenační katalyzátor s palladiem vyrobený způsobem podle vynálezu poskytuje selektivitu hydrogenace fenolu na cyklohexanon vyšší než 95 %. Příklady uskutečnění vynálezu Příklad 1
Způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem začíná přípravou impregnačního roztoku chloridu palladnatého o obsahu 39,6 g/1 Pd a 37 % hmotn. HC1 rozpuštěním 1,32 g chloridu palladnatého ve 20 ml 37% hmotn. HC1. Pak se do impregnačního roztoku za stálého míchání přisype 9 g hydrotalcitu a vzniklá směs se při teplotě 60 °C míchá po dobu 60 minut. Pak se ze směsi odpaří rozpouštědlo při teplotě 60 °C a tlaku 200 mbar.
Suchý impregnovaný hydrotalcit, s naneseným chloridem palladnatým, se přelije 50 ml roztoku formaldehydu o koncentraci 37 % hmotn. a výsledná směs se míchá při teplotě 25 °C po dobu 60 minut. Následně se formaldehyd oddělí filtrací od impregnovaného hydrotalcitu, který se pak suší v sušárně při teplotě 100 °C po dobu 16 hodin. Po vysušení se impregnovaný hydrotalcit s vyredukováným palladiem kalcinuje na vzduchu při teplotě 600 °C s rychlostí ohřevu 1 °C/min po dobu 16 hodin. Tímto způsobem se připraví selektivní hydrogenační katalyzátor s palladiem o obsahu 2 % hmotn. Pd, který je před vlastní hydrogenační reakcí nezbytné redukovat in-situ vodíkem při teplotě 400 °C po dobu 2 hodin s rychlostí ohřevu 1,5 °C/min. Příklad 2
Způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem začíná přípravou impregnačního roztoku chloridu palladnatého o obsahu 3 g/1 Pd a 37 % hmotn. HC1 rozpuštěním 0,15 g chloridu palladnatého ve 30 ml 37% hmotn. HC1. Pak se do impregnačního roztoku za stálého míchání přisype 18 g hydrotalcitu a vzniklá směs se při teplotě 60 °C míchá po dobu 60 minut. Pak se ze směsi odpaří rozpouštědlo při teplotě 60 °C a tlaku 200 mbar.
Suchý impregnovaný hydrotalcit, s naneseným chloridem palladnatým, se přelije 100 ml roztoku formaldehydu o koncentraci 37 % hmotn. a výsledná směs se míchá při teplotě 25 °C po dobu 60 minut. Následně se formaldehyd oddělí filtrací od impregnovaného hydrotalcitu, který se pak suší v sušárně při teplotě 100 °C po dobu 16 hodin. Po vysušení se impregnovaný hydrotalcit s vyredukovaným palladiem kalcinuje na vzduchu při teplotě 600 °C s rychlostí ohřevu 1 °C/min po dobu 16 hodin. Tímto způsobem se připraví selektivní hydrogenační katalyzátor s palladiem o obsahu 0,5 % hmotn. Pd, který je před vlastní hydrogenační reakcí nezbytné redukovat in-situ vodíkem při teplotě 400 °C po dobu 2 hodin s rychlostí ohřevu 1,5 °C/min. Příklad 3
Způsob výroby selektivního hydro genačního katalyzátoru s palladiem začíná přípravou impregnačního roztoku chloridu palladnatého o obsahu 15,8 g/1 Pd a 37 % hmotn. HC1 rozpuštěním 0,79 g chloridu palladnatého ve 30 ml 37% hmotn. HC1. Pak se do impregnačního roztoku se za stálého míchání přisype 9 g hydrotalcitu a vzniklá směs se při teplotě 60 °C míchá po dobu 60 minut. Pak se ze směsi odpaří rozpouštědlo při teplotě 60 °C a tlaku 200 mbar.
Suchý impregnovaný hydrotalcit, s naneseným chloridem palladnatým, se přelije 50 ml roztoku formaldehydu o koncentraci 37 % hmotn. a výsledná směs se míchá při teplotě 25 °C po dobu 60 minut. Následně se formaldehyd oddělí filtrací od impregnovaného hydrotalcitu, který se pak suší v sušárně při teplotě 100 °C po dobu 16 hodin. Po vysušení se impregnovaný hydrotalcit s vyredukovaným palladiem kalcinuje na vzduchu při teplotě 600 °C s rychlostí ohřevu 1 °C/min po dobu 16 hodin. - 6 - Tímto způsobem se připraví selektivní hydrogenační katalyzátor s palladiem o obsahu 5 % hmotn. Pd, který je před vlastní hydrogenační reakcí nezbytné redukovat in-situ vodíkem při teplotě 400 °C po dobu 2 hodin s rychlostí ohřevu 1,5 °C/min. Příklad 4
Způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem začíná přípravou impregnačního roztoku chloridu palladnatého o obsahu 15,8 g/1 Pd a 18 % hmotn. HC1 rozpuštěním 0,79 g chloridu palladnatého ve 30 ml 18% hmotn. HC1. Pak se do impregnačního roztoku se za stálého míchám přisype 9 g hydrotalcitu a vzniklá směs se při teplotě 50 °C míchá po dobu 60 minut. Pak se ze směsi odpaří rozpouštědlo při teplotě 40 °C a tlaku 80 mbar.
Suchý impregnovaný hydrotalcit, s naneseným chloridem palladnatým, se přelije 70 ml roztoku formaldehydu o koncentraci 37 % hmotn. a výsledná směs se míchá při teplotě 35 °C po dobu 120 minut. Následně se formaldehyd oddělí filtrací od impregnovaného hydrotalcitu, který se pak suší v sušárně při teplotě 100 °C po dobu 16 hodin. Po vysušení se impregnovaný hydrotalcit s vyredukovaným palladiem kalcinuje na vzduchu při teplotě 450 °C s rychlostí ohřevu 1 °C/min po dobu 16 hodin. Tímto způsobem se připraví selektivní hydrogenační katalyzátor s palladiem o obsahu 5 % hmotn. Pd, který je před vlastní hydrogenační reakcí nezbytné redukovat in-situ vodíkem při teplotě 400 °C po dobu 2 hodin s rychlostí ohřevu 1,5 °C/min.
Průmyslová využitelnost
Způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem je průmyslově využitelný při výrobě katalyzátoru pro selektivní hydrogenaci fenolu na cyklohexanon.

Claims (1)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY Způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem, vyznačující se tím, že se nejprve vyrobí impregnační roztok obsahující 3 až 50 g/1 chloridu palladnatého rozpuštěním chloridu palladnatého v kyselině chlorovodíkové, jímž se impregnuje hydrotalcit, pak se z impregnovaného hydrotalcitu odstraňuje rozpouštědlo a pak se chlorid palladnatý na impregnovaném hydrotalcitu redukuje roztokem formaldehydu o koncentraci 30 až 50 % hmotn. za míchání po dobu nejméně 60 minut při teplotě 20 až 50 °C na palladium. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačující se tím, že se hydrotalcit impregnuje za stálého míchání po dobu nejméně 60 minut při teplotě 40 až 70 °C. Způsob výroby podle některého z nároků 1 až 2, vyznačující se tím, že se rozpouštědlo z impregnace odstraňuje odpařováním při teplotě 35 až 80 °C. Způsob výroby podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že se chlorid palladnatý na impregnovaném hydrotalcitu nejprve redukuje, pak se formaldehyd oddělí a impregnovaný hydrotalcit se suší při teplotě 80 až 120 °C po dobu nejméně 16 hodin, pak se kalcinuje na vzduchu při teplotě 400 až 650 °C po dobu nejméně 16 hodin s rychlostí ohřevu 0,5 až 3 °C/min a nakonec se redukuje vodíkem při teplotě 350 až 450 °C po dobu nejméně 2 hodin s rychlostí ohřevu 0,5 až 3 °C/min bezprostředně před použitím při hydrogenační reakci.
CZ2014-452A 2014-06-30 2014-06-30 Způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem CZ305661B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2014-452A CZ305661B6 (cs) 2014-06-30 2014-06-30 Způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2014-452A CZ305661B6 (cs) 2014-06-30 2014-06-30 Způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2014452A3 true CZ2014452A3 (cs) 2016-01-27
CZ305661B6 CZ305661B6 (cs) 2016-01-27

Family

ID=55310967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2014-452A CZ305661B6 (cs) 2014-06-30 2014-06-30 Způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ305661B6 (cs)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101402039B (zh) * 2008-11-13 2010-12-08 北京化工大学 一种负载型金属钯催化剂的制备方法
EP2366664A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-21 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Palladium-modified hydrotalcites and their use as catalyst precursors

Also Published As

Publication number Publication date
CZ305661B6 (cs) 2016-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9782754B2 (en) Alkane dehydrogenation catalyst and process for its preparation
Li et al. Highly selective Pd@ mpg-C 3 N 4 catalyst for phenol hydrogenation in aqueous phase
JP6105810B2 (ja) 1,3−ブタジエンを生産するためのプロセス、及び1,3−ブタジエンを生産するための触媒におけるランタンの使用
JP6200946B2 (ja) 還元触媒
CN104148069B (zh) 一种丙烷脱氢制丙烯的四元铂基催化剂及制备方法和应用
JP2022547817A (ja) 1,3-ブタジエン製造用の担持タンタル触媒
US8592636B2 (en) Hydrogenation process
US20150209759A1 (en) Alkane dehydrogenation catalyst and process for its preparation
CN108495836B (zh) 正丁醛单步骤转化成2-乙基己醛
TWI590869B (zh) 殼層催化劑用乙酸鹽之預浸漬
JP2016023141A (ja) ブタジエンの製造方法
TWI517900B (zh) 塗佈裝置中殼層催化劑的製造
JP7305650B2 (ja) 不均一触媒を使用した酸化的エステル化によるメタクリル酸メチルの製造方法
CA3103641A1 (en) Heterogeneous catalyst
CZ2014452A3 (cs) Způsob výroby selektivního hydrogenačního katalyzátoru s palladiem
CN115942992A (zh) 用于用机械强度高且耐化学性的催化剂进行氧化酯化的方法和催化剂
KR19990087753A (ko) 2급 고리형 알콜의 탈수소화 방법
JP4069242B2 (ja) 金属粒子担持体及びカルボン酸エステルの製造方法
RU2738656C1 (ru) Способ приготовления катализатора и способ получения изопропилового спирта с использованием этого катализатора
JPS60184031A (ja) シクロオレフインの製造方法
JP7060994B2 (ja) p-キシレンの製造方法
CN114733521A (zh) 一种双晶型载体的烷烃非氧化脱氢催化剂
CA3071238A1 (en) A method for production of methyl methacrylate by oxidative esterification using a heterogeneous catalyst
PL221544B1 (pl) Sposób otrzymywania modyfikowanych nanocząstek tlenku glinu
KR20200136438A (ko) p-크실렌의 제조 방법