DD295096A5 - PROCESS FOR PREPARING A CATALYST FOR GLUCOSE HYDROGENATION - Google Patents

PROCESS FOR PREPARING A CATALYST FOR GLUCOSE HYDROGENATION Download PDF

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DD295096A5
DD295096A5 DD34159890A DD34159890A DD295096A5 DD 295096 A5 DD295096 A5 DD 295096A5 DD 34159890 A DD34159890 A DD 34159890A DD 34159890 A DD34159890 A DD 34159890A DD 295096 A5 DD295096 A5 DD 295096A5
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Heinz Aring
Horst Foerster
Reinhard Geyer
Wolfgang Koegler
Rainer Schoedel
Richard Thaetner
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Deutsches Hydrierwerk Rodleben,De
Leuna Werke Ag,De
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Nickeltraegerkatalysatoren fuer die Hydrierung von Glucose zu Sorbit im Festbettverfahren. Ziel ist es, einen billigen, aktiven und sparsamen Katalysator mit guten Langzeithydriereigenschaften zu gewinnen. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dasz Nickel aus Nickelnitratloesung in einer Soda-Silikatloesung mit einem Silizium-/Karbonationen-Verhaeltnis von 0,45 bis 0,56 gefaellt wird und in Abhaengigkeit von der aus dem Niederschlag mit Ethylendiamin extrahierbaren Nickelmenge weiteres Nickel ausgefaellt wird. Eine Berechnungsvorschrift fuer die zusaetzlich zu faellende Nickelmenge ist vorgegeben.{Nickeltraegerkatalysatoren; Hydrierung; Glukose; Sorbit; Silizium-/Karbonationen-Verhaeltnis; Ethylendiaminextraktion; Berechnung; Nickelzugabe}The invention relates to a process for the preparation of nickel carrier catalysts for the hydrogenation of glucose to sorbitol in the fixed bed process. The aim is to obtain a cheap, active and economical catalyst with good long-term hydration properties. The object is achieved by nickel nickel nitrate solution being precipitated in a soda-silica solution having a silicon / carbonate ratio of 0.45 to 0.56, and precipitating further nickel depending on the amount of nickel extractable from the ethylenediamine precipitate. A calculation rule for the additional amount of nickel to be precipitated is given. {Nickel Catalysts; hydrogenation; glucose; sorbitol; Silicon / carbonate-Relations; Ethylendiaminextraktion; Calculation; Nickel addition}

Description

Ni211, = (X X S - E X S)/(E + 189 - X) - Niverb Ni 211 , = (XXS - EXS) / (E + 189 - X) - Ni verb

diejenige Nickelmenge berechnet wird, die den Fällvorgang abschließend, in Form von Nickelnitratlösung gleichzeitig mit der zur Einhaltung des pH-Wertes erforderlichen Natriumkarbonatlösung zur Fällsuspension zugegeben wird, wobei in der Formel „E" der durch Ethylendiaminlösung aus dem Feststoff der Fällsuspension extrahierbare Nickelgehalt, berechnet in % des im Feststoff nach der Fällung insgesamt enthaltenen Nickels, „S" die in der Fällung eingesetzte Menge an SiOj, „NiVert>" die bis zur Neutralisation verbrauchte Nickelmenge, „Ni2U5" die zusätzlich abschließend zu verfällende Nickelmenge und „X" eine Größe mit Werten zwischen 155 und 170 darstellen.in the formula "E" of the extractable by ethylenediamine from the solid of the precipitation suspension nickel content, calculated in % of the nickel contained altogether in the solid after precipitation, "S", the amount of SiOj, "Ni V ert>" up to neutralize spent nickel amount "Ni 2U5" additionally conclusively verfällende amount of nickel and "X" used in the precipitation represent a size with values between 155 and 170.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis Silizium/ Karbonationen in der Soda-Silikatlösung 0,48 bis 0,52 beträgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the molar ratio silicon / carbonate ions in the soda-silicate solution is 0.48 to 0.52.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Silikatkonzentration, berechnet als SiO2 in der Soda-Silikatlösung 10,5 bis 12 g SiO2/) beträgt.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the silicate concentration, calculated as SiO 2 in the soda-silicate solution is 10.5 to 12 g SiO 2 /).

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert in der Soda-Silikatlösung auf 10,8 bis 11,3, gemessen bei 293 K, eingestellt wird.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the pH in the soda-silicate solution to 10.8 to 11.3, measured at 293 K, is set.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des pH-Wertes der Soda-Silikatlösung Natronlauge eingesetzt wird.5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that sodium hydroxide solution is used to adjust the pH of the soda-silicate solution.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Hydrierung von Glucose zu Sorbit Im Festbettverfahren.The invention relates to a process for the preparation of a catalyst for the hydrogenation of glucose to sorbitol in the fixed bed process.

Charakteristik der bekannten LösungenCharacteristic of the known solutions

Für dio Hydrierung von Glucose In wäßriger Lösung werden In der Technik vorrangig Nickelkatalysatoren eingesetzt. Neben trögerfreien Raney-Nickelkatalysatoren werden für diesen Prozeß vorrangig Nickelträgerkatalysatoren verwendet, in denen die Aktivkomponente in hochdisperser Form und mit großer Oberfläche auf dem Träger vorliegt. In der Fachliteratur werden als Träger häufig SIO2 (z. B. Kieselgur, Kieselgel) und AI2O3 genannt. Zum Aufbringen des hydrieraktiven Nickels auf den Träger sind verschiedene Verfahren bekannt. So kann der Träger mit einer Lösung eines Nickelsalzes (z. B. Ni(NO3I2 · 6H2O) getränkt werden (DE-OS 1442 530). Diese Katalysatoren besitzen Jedoch eine relativ geringe katalytische Aktivität, da sich die Aktivkomponente im Verlauf des weiteren Herstellungsprozesses (Trocknung, Kalzinierung, Reduktion) grob dispers an der äußeren Oberfläche des Trägers anreichert.For the hydrogenation of glucose In aqueous solutions, nickel catalysts are predominantly used in the art. In addition to non-reactive Raney nickel catalysts, nickel-supported catalysts are primarily used for this process, in which the active component is present in highly dispersed form and with a high surface area on the support. SIO 2 (eg diatomaceous earth, silica gel) and Al 2 O 3 are frequently mentioned in the literature. Various methods are known for applying the hydrogenation-active nickel to the support. Thus, the carrier can be impregnated with a solution of a nickel salt (eg Ni (NO 3 I 2 .6H 2 O) (DE-OS 1442 530).) However, these catalysts have a relatively low catalytic activity, since the active component in the Course of the further manufacturing process (drying, calcination, reduction) coarsely dispersed enriches the outer surface of the carrier.

Bei anderen Verfahren fällt man deshalb Nickel in Form eines unlöslichen Niederschlages auf der Oberfläche des Trägers au3. Dazu wird der Träger in der Nickelsalzlösung suspendiert und mit einem Fällmittel (z. B. NaOH, Na2CO3, NaHCO3) anschließend das Nickel darauf ausgefällt (DE-OS 2016602, DE-OS 1943362, DE-OS 1667194). Als Träger kommen bei diesen Fällverfohren natürliche, poröse Feststoffe (Kieselgur [DE-OS 1667106]) oder synthetische poröse Feststoffe (AI2O3 oder Kieselgel [DE-OS 2016603)] zum Einsatz. Als besonders günstig hat sich die Herstellung von Nickelkatalysatoren durch gemeinsame Fällung von Aktivkomponente und Träger erwiesen. Die Fällung erfolgt dabei mit einem basischen Fällmittel bei Temperaturen von 323 bis 363 K (DE-OS 2726710). Weiterhin ist bekannt, einen Teil des festen Trägers durch wasserlösliche Silikate zu ersetzen (DE-OS 2150975). Durch Einharten spezieller Fällbedingungen (DD-PS 156168) und durch Fällung eines Nickelsilikates mit einem Ni/SiO2-Verhältnis von 1,5 (DD-PS 206160) als Zwischenprodukt wurde versucht, die Einheitlichkeit der Fällprodukte und dieIn other processes nickel is therefore precipitated on the surface of the support in the form of an insoluble precipitate. For this purpose, the support is suspended in the nickel salt solution and precipitated with a precipitating agent (eg NaOH, Na 2 CO 3 , NaHCO 3 ), then the nickel is precipitated thereon (DE-OS 2016602, DE-OS 1943362, DE-OS 1667194). As carrier in these Fällverfohren natural, porous solids (diatomaceous earth [DE-OS 1667106]) or synthetic porous solids (AI 2 O 3 or silica gel [DE-OS 2016603)] is used. The production of nickel catalysts by co-precipitation of active component and carrier has proved to be particularly favorable. Precipitation takes place with a basic precipitant at temperatures of 323 to 363 K (DE-OS 2726710). Furthermore, it is known to replace part of the solid support by water-soluble silicates (DE-OS 2150975). By hardening special precipitation conditions (DD-PS 156168) and by precipitation of a nickel silicate with a Ni / SiO 2 ratio of 1.5 (DD-PS 206160) as an intermediate, it was tried, the uniformity of the precipitates and the

katalytische Aktivität der daraus hergestellten Katalysatoren zu verbessern. All diesen Verfahren ist jedoch gemeinsam, daß Katalysatoren gewonnen werden, die relativ uneinheitlich sind und außerdem hinsichtlich ihrer Aktivität und Lebensdauer nicht befriedigen können. Speziell beim Einsatz von Nickelträgerkatalysatoren für die Hydrierung von Glucose zu Sorbit mit fest angeordnetem Katalysator werden hohe Anforderungen an die Aktivität und insbesondere an die mechanische Stabilität der Formlinge gestellt. Unter den Bedingungen der Glucosehydrierung wird der Träger der Katalysatoren sehr schnell ausgewaschen. Dadurch tritt bei den bekannten, relativ inhomogenen Katalysatoren eine uneinheitliche Veränderung, insbesondere auch der Festigkeit der Katalysatorformlinge, auf. Die Folge davon sind unnötige, sehr aufwendige Katalysatorwechsel, obwohl der Katalysator in seiner Aktivität noch nicht ausgeschöpft war. Nach allen bekannten Herstellungsverfahren für Nickelkatalysatoren konnte dieser Nachteil nicht vollständig beseitigt werden.to improve the catalytic activity of the catalysts prepared therefrom. However, all these methods have in common that catalysts are obtained which are relatively nonuniform and also can not satisfy in terms of their activity and life. Especially when using nickel-supported catalysts for the hydrogenation of glucose to sorbitol with a fixed catalyst, high demands are placed on the activity and in particular on the mechanical stability of the molded articles. Under the conditions of glucose hydrogenation, the support of the catalysts is washed out very quickly. As a result, in the known, relatively inhomogeneous catalysts, a non-uniform change, in particular also the strength of the catalyst moldings, occurs. The consequence of this is unnecessary, very complex catalyst changes, although the catalyst was not exhausted in its activity. After all known manufacturing processes for nickel catalysts, this disadvantage could not be completely eliminated.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Nickelträgerkatalysators für die Glucosehydrierung zu entwickeln, das es gestattet, einen billigen, aktiven und sparsamen Katalysator mit guten Langzeithydriereigenschaften zu gewinnen.The object of the invention is to develop a process for the preparation of a nickel-supported catalyst for the glucose hydrogenation, which makes it possible to obtain a cheap, active and economical catalyst with good long-term hydration properties.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Nickelträgerkatalysators für die Glucosehydrierung zu entwickeln, das es gestattet, einen homogenen, insbesondere bei der Verformung mit geringem Aufwand herstellbaren Festbettkatalysator hoher Festigkeit zu gewinnen.The object of the invention is to develop a process for the preparation of a nickel-supported catalyst for the hydrogenation of glucose, which makes it possible to obtain a homogeneous, high-strength fixed-bed catalyst that can be produced, in particular, during deformation with little effort.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Nickelträgerkatalysatoren auf der Basis der Zugabe einer Wasserglaslösung zu einer Sodalösung, gleichmäßiges Zudosieren einer Nickelnitratlösung, Abtrennen des gefällten Vorkatalysators aus der Fällsuspension, Waschen, Trocknen, Verformen, Reduzieren und Stabilisieren des Filterkuchens erfindungsgemäß gelöst, indem zu der Sodalösung Wasserglaslösung bis zu einem Molverhältnis von Silizium zu Karbonationen von 0,45 bis 0,56 zugesetzt wird, durch Zugabe von Wasser und darin gelösten basischen Verbindungen ein pH-Wert, gemessen bei 293K, von 10,5 bis 11,5 und eine Silikatkonzentration, berechnet als Siliziumdioxid, von 10 bis 12,5g je Liter Lösung eingestellt wird, zu dieser Lösung unter Rühren Nickelnitratlösung gleichmäßig zudosiert wird, bis ein pH-Wert von 7,0 bis 8,5 erreicht ist, der Feststoff der Fällsuspension hinsichtlich des Gehaltes an durch 10g Ethylendiaminhydrat je g Feststoff bei Raumtemperatur in 20 Minuten extrahierbaren Nickels untersucht wird, die Temperatur während der Fällung auf 323 bis 343K eingesteht und 1 bis 10 Stunden nachgerührt wird, aus dem gemessenen Wert des extrahierbaren Nickels im Feststoff der Fällsuspension mit der Formel:This object is achieved by a method for producing nickel-supported catalysts based on the addition of a waterglass solution to a soda solution, uniform metered addition of a nickel nitrate solution, separating the precipitated precatalyst from the precipitation suspension, washing, drying, shaping, reducing and stabilizing the filter cake according to the invention by water solution is added to the soda solution to a molar ratio of silicon to carbonate ions of 0.45 to 0.56, by adding water and basic compounds dissolved therein a pH, measured at 293K, of 10.5 to 11.5 and a Silica concentration, calculated as silicon dioxide, is adjusted from 10 to 12.5 g per liter of solution is added to this solution while stirring nickel nitrate solution evenly until a pH of 7.0 to 8.5 is reached, the solid of the precipitation suspension in terms of Content of by 10g ethylenediamine hydrate per g of solid at room temperature extracted in 20 minutes of extractable nickel, the temperature during the precipitation is 323 to 343K and stirred for 1 to 10 hours, from the measured value of extractable nickel in the solid of the precipitation suspension having the formula:

Ni111, = (X x S - E x S)/(E + 189 - X) - NU*Ni 111 , = (X x S - E x S) / (E + 189 - X) - NU *

diejenige Nickelmenge berechnet wird, die den Fällvorgang abschließend, in Form von Nickelnitratlösung gleichzeitig mit der zur Einhaltung des pH-Wertes erforderlichen Natriumkarbonatlösung zur Fällsuspension zugegeben wird, wobei in der Formel „E" der durch Ethylendiaminlösung aus dem Feststoff der Fällsuspension extrahierbare Nickelgehalt, berechnet in % des im Feststoff nach der Fällung insgesamt enthaltenen Nickels, „S" die in der Fällung eingesetzte Menge an SiO2, „Niv«rt>" die bis zur Neutralisation verbrauchte Nickelmenge, ,Nin,," die zusätzlich abschließend zu verfällende Nickelmenge und .X" eine Größe mit Werten zwischen 155 und 170 darstellen.in the formula "E" of the extractable by ethylenediamine from the solid of the precipitation suspension nickel content, calculated in % of the nickel contained altogether in the solid after precipitation, "S", the amount of SiO 2 used in the precipitation, "Ni rt>"up for neutralization consumed amount of nickel, Ni n ,," additionally conclusively verfällende amount of nickel and .X "represent a size with values between 155 and 170.

Wichtig für das erfindungsgemäße Verfahren ist, daß der Nickelgehalt des Katalysators durch den gemessenen Wert des extrahierbaren Nickels festgelegt wird. Günstig ist as, wenn das Verhältnis Silizium/Karbonationen im Bereich von 0,48 bis 0,52 liegt. Die Silikatkonzentration in der Soda-Silikat!· sung sollte vorzugsweise bei 10,5 bis 12g Si(VI und der pH-Wert vorzugsweise bei 10,8 bis 11,3 liegen.It is important for the process according to the invention that the nickel content of the catalyst is determined by the measured value of the extractable nickel. It is favorable if the ratio silicon / carbonate ions is in the range of 0.48 to 0.52. The silicate concentration in the soda-silica solution should preferably be 10.5 to 12 g of Si (VI and the pH preferably 10.8 to 11.3.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung sehr einheitlicher Fällprodukte und legt damit die Grundlage für die Gewinnung hocheffektiver Katalysatoren. Durch den Einsatz der optimalen, tatsächlich wirksamen Aktivkompenentenmengen gelingt eine Senkung der Kosten bei der Katalysatorherstellung. Die erfindungsgemäß hergestellten Katalysatoren sind beständig gegenüber der eingesetzten Glucoselösung und zeichnen sich somit durch eine höhere Standzeit aus.The process according to the invention makes it possible to produce very uniform precipitation products and thus lays the foundation for the production of highly effective catalysts. By using the optimal, actually effective Aktivkompenentenmengen succeeds in reducing the cost of catalyst production. The catalysts prepared according to the invention are resistant to the glucose solution used and are thus characterized by a longer service life.

AusführungsbelsplelAusführungsbelsplel Beispiel 1 (Verglelchsbelsplel)Example 1 (Compilation Bullet)

Entsprechend den Angaben in DD-PS 217996 wurde ein Katalysator durch Tränkung eines AljOa-Trägers mit einer Lösung, die Phosphationen und die Aminkomplexverbindungen von Nickel und Kupfer enthielt, anschließendes Trocknen, Reduzieren und Stabilisieren hergestellt. Der A^Oa-Träger bestand aus Strängen mit einem Durchmesser von etwa 1 mm und hatte eine BET-Oberfläche von 245 mVg, ein Porenvolumen von 0,76cmVg Und eine äußere Oberfläche von 1,1 mVl. Der fertige Katalysator wies eine Schüttdichte von 0,58 kg/l aus.As disclosed in DD-PS 217996, a catalyst was prepared by impregnating an AljOa support with a solution containing phosphate ions and the amine complex compounds of nickel and copper, followed by drying, reducing and stabilizing. The A ^ Oa support consisted of strands about 1 mm in diameter and had a BET surface area of 245 mVg, a pore volume of 0.76 cmVg and an outer surface area of 1.1 mVl. The finished catalyst had a bulk density of 0.58 kg / l.

Beispiel 2 (Verglelchsbeleplel)Example 2 (Vergelelchsbeleplel)

Zu piner Sodalösung (2,5kg Soda in 6I Wasser aufgeschlämmt) wurden innerhalb von 30 Minuten unter starkem Rühren 6,61 einer Natriumsilikatlösung mit einem SiO2-Gehalt von 45 g/l zugegeben. Anschließend wurden 31 einer Nickelnitratlösung mit einem Nickelgehalt von 150g/l mit einer Geschwindigkeit von 1,51/h zudosiert. Die Temperatur während der Fällung betrug 333K. Die Suspension wurde dann 1 Stunde gerührt. Danach wurden weitere 3,51 der Nickelnitratlösung innerhalb von 2 Stunden in die Fälisuspension geleitet.6:61 of a sodium silicate solution with an SiO 2 content of 45 g / l were added to the pinned soda solution (2.5 kg of soda in 6 l of water) with vigorous stirring over the course of 30 minutes. Subsequently, 31 of a nickel nitrate solution having a nickel content of 150 g / l were metered in at a rate of 1.51 / h. The temperature during the precipitation was 333K. The suspension was then stirred for 1 hour. Thereafter, another 3.51 of the nickel nitrate solution was passed into the precipitation suspension within 2 hours.

Der entstandene Niederschlag wurde zur Entfernung unerwünschter Bestandteile (z.B. Natrium· und Nitrationen) mit Wasser gewaschen, bei 423 K 10h getrocknet, anschließend zu zylindrischen Formungen verpreßt, die einen Berstdruck von 45MPa aufwiesen, danach im Wasserstoffstrom bei 723K reduziert, der Wasserstoff bei der Temperatur im Stickstoffstrom desorbiert und der Katalysator nach Abkühlen auf 353K im Stickstoffstrom mit einem Sauerstoffgehalt von 1 Vol.-% stabilisiert. Der Katalysator hatte einen Nickelgehalt von 65,8%, eine Schüttdichte von 1,11 kg/l und nach Reduktion und Stabilisierung einen Berstdruckvon 13,5MPa.The resulting precipitate was washed with water to remove unwanted components (eg sodium and nitrate ions), dried at 423 K for 10 h, then pressed into cylindrical molds having a bursting pressure of 45 MPa, then reduced in hydrogen flow at 723 K, the hydrogen at the temperature Desorbed in a nitrogen stream and the catalyst after cooling to 353K in a nitrogen stream with an oxygen content of 1 vol .-% stabilized. The catalyst had a nickel content of 65.8%, a bulk density of 1.11 kg / l and, after reduction and stabilization, a bursting pressure of 13.5 MPa.

Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel)Example 3 (comparative example)

Zu einer Sodalösung wurden Natriumsilikatlösung, Wasser und Natronlauge zugegeben, bis eine Konzentration an Silikat, berechnet als SiO2, von 3,9 g je I, ein Silizium/Karbonationen-Verhältnis von 0,255 und ein pH-Wert von 11,2, gemessen bei 293 K, eingestellt waren. Anschließend wurde gleichmäßig eine Nickelnitratlösung mit einem Nickelgehalt von 160g/l zur Soda/ Silikatlösung dosiert, bis ein pH-Wert von 7,4, gemessen bei 293 K, erreicht wurde. Die Temperatur während der Fällung betrug 333K. Aus der Fällsuspension wurde eine Probe des Niederschlages entnommen und gewaschen. Zirka 2g des Feststoffes wurden in 150 ml Wasser suspendiert, 20g Ethylenhydrat zugesetzt und bei 298 K für 20 Minuten gerührt. Der Niederschlag wurde von dieser Suspension abgetrennt und sowohl im Feststoff als auch in der Lösung der Nickelgehalt bestimmt. Aus den erhaltenen Werten wurde der Nickelanteil im Feststoff der Fällsuspension berechnet, der sich durch Ethylendiamin extrahieren läßt. Dor ermittelte extrahierbare Gehalt .E* wurde für die Berechnung des für den Katalysator zusätzlich erforderlichen Nickelanteils .Nin,,'genutzt. .E" wurde in die Gleichung Nln,. = (S χ 200- S χ E)/(E - 11)- Ni«* eingesetzt. In dieser Gleichung entspricht .S" dem In der Soda-Silikat-Lösung eingesetzten Silikat, berechnet als SiO2 aus dem Volumen der Lösung multipliziert mit dem Silikatgehalt. Der Wert für die zum Eraichen des pH-Wertes von 7,4 verbrauchte Nickelmenge, «Niv,rb", errechnet sich aus dem Volumen an bereits verbrauchter Nickelnitratlösung multipliziert mit dem Nickelgehalt der Lösung (160 g Ni/I). Die so errechnete zusätzlich zu fällende Nickelmenge wurde in Form von Nickelnitratlösung gleichzeitig mit der zum Einhalten des pH-Wertes im Bereich von 7 bis 8,5 erforderlichen Sodalösung in die bereits 3 h bis 343 K gerührte Fällsuspension dosiert. Der entstandene Niederschlag wurde zur Entfernung unerwünschter Bestandteile (z. B. Natrium- ic.u Nitrationen) mit Wasser gewaschen und getrocknet. Nach der Trocknung wurde der Katalysator zu zylindrischen Forrr'.ingen verpreßt, die einen Berstdruck von 55 MPa aufwiesen, und weiter wie im Beispiel 2 verarbeitet. Nach der Stabilisierung hatte der Katalysator einen Berstdruckvon 8,5MPa und eine Schüttdichte von 1,15 kg/l.To a soda solution was added sodium silicate solution, water and sodium hydroxide solution until a concentration of silicate, calculated as SiO 2 , of 3.9 g per l, a silicon / carbonate ion ratio of 0.255 and a pH of 11.2, measured at 293 K, were set. Subsequently, a nickel nitrate solution having a nickel content of 160 g / l was uniformly metered to the soda / silicate solution until a pH of 7.4, measured at 293 K, was reached. The temperature during the precipitation was 333K. From the precipitation suspension, a sample of the precipitate was taken and washed. About 2 g of the solid was suspended in 150 ml of water, 20 g of ethylene hydrate added and stirred at 298 K for 20 minutes. The precipitate was separated from this suspension and the nickel content was determined both in the solid and in the solution. From the values obtained, the proportion of nickel in the solid of the precipitation suspension was calculated, which can be extracted by ethylenediamine. Dor determined extractable content .E * was used for the calculation of the additional nickel content .Ni n ,, 'required for the catalyst. "E" was used in the equation Nl n ,. = (S χ 200-S χ E) / (E-11) - Ni «* In this equation," S "corresponds to the silicate used in the soda-silicate solution , calculated as SiO 2 from the volume of the solution multiplied by the silicate content. The value of the quantity of nickel consumed to calibrate the pH value of 7.4, "Niv, rb ", is calculated from the volume of nickel nitrate solution already used multiplied by the nickel content of the solution (160 g Ni / I) amount of nickel to be precipitated was metered in the form of nickel nitrate solution simultaneously with the soda solution required to maintain the pH in the range of 7 to 8.5 in the precipitation suspension already stirred for 3 to 343 K. The precipitate formed was used to remove unwanted constituents (e.g. After drying, the catalyst was compressed into cylindrical Forrr'.ingen having a bursting pressure of 55 MPa, and further processed as in Example 2. After stabilization, the catalyst had been pressed Catalyst a bursting pressure of 8.5 MPa and a bulk density of 1.15 kg / l.

Beispiel 4 (erflndungsgemlße· Beispiel)Example 4 (Inventive example)

Zu einer Sodalösung wurden Natriumsilikatlösung, Wasser und Natronlauge zugegeben, bis eine Konzentration an Silikat, berechnet als SiO2, von 10,5g/l, ein Silizium/Karbonationen-Verhältnis von 0,52 und ein pH-Wert von 11,1, gemessen bei 293 K, eingestellt waren. Anschließend wurde gleichmäßig eine Nickelnitratlösung mit einem Nickelgehalt von 160g/l zur Soda-Silikat-Lösung dosiert, bis ein pH-Wert von 7,8, gemessen bei 293 K1 erreicht wurde. Die Temperatur während der Fällung betrug 333 K. Aus der Fällsuspension wurde eine Probe des Niederschlages entnommen und gewaschen. Zirka 2 g des Feststoffes wurden in 150ml Wasser suspendiert, 20g Ethylendiaminhydrat zugesetzt und bei 298K für 20 Minuten gerührt. Der Niederschlag wurde von dieser Suspension abgetrennt und sowohl im Feststoff als auch in der Lösung der Nickelgehalt bestimmt. Aus den erhaltenen Werten wurde der Nickelanteil im Feststoff der Fällsuspension berechnet, der eich durch Ethylendiamin extrahieren läßt. Der ermittelte extrahierbare Nickelgehalt ,E" wurde für die Berechnung des für den erfindungsgemäßen Katalysator zusätzlich erforderlichen Nickelanteils ,Nin," genutzt. .E" wurde In die Gleichung Ni11n « (S x 162 - S χ E)/(E + 27) - NU* eingesetzt. In dieser Gleichung entspricht .S" dem in der Soda-Silikatlösung eingesetzten Silikat, berechnet als SiO2 aus dem Volumen der Lösung multipliziert mit dem Silikatgehalt. Der Wert für die zum Erreichen des pH-Wertes von 7 verbrauchte Nickelmenge, «Niv.rb"/ errechnet sich aus dem Volumen an bereits verbrauchter NickelnitratlKsung multipliziert mit dem Nickelgehalt der Lösung (160gNi/l). Die so errechnete zusätzlich zu fällende Nickelmenge wurde In Form vonNickelnitratlösung gleichzeitig mit der zum Erhalten des pH-Wertes im Bereich von 7,0 bis 8,5 erforderlichen Sodalösung in die bereits 3 h bei 343 K gerührte Fällsuspension dosiert. Die weitere Verarbeitung erfolgte wie in den Beispielen 2 und 3 angegeben. Der Katalysator wurde nach derTrocknung mit einem Berstdruckvon 14MPa verpreßt. Der fertige Katalysator hatte nach der Reduktion einen Berstdruck von 9MPa und ein Schüttgewicht von 0,94kg/l.To a soda solution, sodium silicate solution, water and sodium hydroxide solution were added until a concentration of silicate, calculated as SiO 2 , of 10.5 g / l, a silicon / carbonate ion ratio of 0.52 and a pH of 11.1, were measured at 293 K, were set. Subsequently, a nickel nitrate solution having a nickel content of 160 g / l was uniformly metered to the soda-silicate solution until a pH of 7.8, measured at 293 K 1 , was reached. The temperature during the precipitation was 333 K. From the precipitation suspension, a sample of the precipitate was removed and washed. About 2 g of the solid was suspended in 150 ml of water, 20 g of ethylenediamine hydrate added and stirred at 298K for 20 minutes. The precipitate was separated from this suspension and the nickel content was determined both in the solid and in the solution. From the values obtained, the nickel content in the solid of the precipitation suspension was calculated, which can be extracted by ethylenediamine eich. The determined extractable nickel content, E "was used for the calculation of the additional nickel content, Ni n , required for the catalyst according to the invention. In the equation, Ni 11n (S x 162 - S χ E) / (E + 27) - NU * is used. In this equation, "S" corresponds to the silicate used in the soda-silicate solution, calculated as SiO 2 from the volume of the solution multiplied by the silicate content. The value of the quantity of nickel consumed to reach the pH value of 7, "Niv.rb" /, is calculated from the volume of nickel nitrate solution already used multiplied by the nickel content of the solution (160gNi / l), thus calculating the amount of nickel to be precipitated In the form of nickel nitrate solution, simultaneously with the soda solution required to obtain the pH in the range of 7.0 to 8.5, was metered into the precipitation suspension which had already been stirred for 3 hours at 343 K. The further processing was carried out as indicated in Examples 2 and 3 Catalyst was compressed after drying at a bursting pressure of 14 MPa. The final catalyst after reduction had a bursting pressure of 9 MPa and a bulk density of 0.94 kg / l.

Die Katalysatoren aus den Beispielen 1-4 wurden unter den genannten Prüfbedingungen katalytisch getestet. Jeweils 300ml der Katalysatoren wurden in einer Hochdruckapparotur im Wasserstoffstrom von 900l/h innerhalb von 15 Stunden auf 443 K aufgeheizt und 5 Stunden bei dieser Temperatur belassen. Nach Abkühlen auf 383 K und Spülen des Hochdruckreaktors mit Wasser unter 25MPa Wasserstoffdruck wurde eine wäßrige Glucocelösung unter folgenden Bedingungen hydriert: Druck 25MPa, Temperatur 383K, 2000 Normliter Wasserstoffdurchgang/h, Konzentration der Glucoselösung 50%, Belastung mit Glucoselösung 500g/h. In Tabelle 1 sind die erhaltenen Ergebnisse zusammengestellt.The catalysts from Examples 1-4 were tested catalytically under the test conditions mentioned. In each case 300 ml of the catalysts were heated in a high-pressure apparatus in the hydrogen stream of 900 l / h within 15 hours to 443 K and left for 5 hours at this temperature. After cooling to 383 K and rinsing the high pressure reactor with water under 25 MPa hydrogen pressure, an aqueous solution of glucocarbonate was hydrogenated under the following conditions: pressure 25 MPa, temperature 383K, 2000 standard liters hydrogen passage / h, concentration of glucose solution 50%, loading with glucose solution 500 g / h. Table 1 summarizes the results obtained.

Tabelle 1Table 1

Katalysatorcatalyst Umsatz Glucose (%)Sales of glucose (%) Sorbit-Selektivität (%)Sorbitol selectivity (%) Beispiel 1example 1 74,374.3 72,672.6 (Vergleichsbeispiel)(Comparative Example) Beispielexample 88,988.9 85,385.3 (Vergleichsbeispiel)(Comparative Example) Beispiel 3Example 3 98,198.1 93,893.8 (Vergleichsbeispiel)(Comparative Example) Beispiel 4Example 4 99,899.8 97,297.2 (Erfindung)(Invention)

-4- 235-4- 235

In einem weiteren Versuch wurde beginnend bei 383 K die Reaktionstemperatur bei Unterschreiten eines Qiucoseumatzes von 99,8% um je 5 Qrad gesteigert, bis eine Reaktionstemperatur von 418K erreicht war. Aus der bis zu diesem Zeitpunkt hydrierten Glucosemenge und der eingesetzten Katalysatormonge wurde der Katalysatorverbrauch ermittelt. In Tabelle 2 sind die Ergebnisse zusammengestellt.In a further experiment, starting at 383 K, the reaction temperature was increased by 5 Qrad, falling below a Qiucoseumatzes of 99.8% until a reaction temperature of 418K was reached. The consumption of catalyst was determined from the amount of glucose hydrogenated up to this point in time and the catalyst backbone used. Table 2 summarizes the results.

Tabelle 2Table 2 Katalysator Katalysatorverbrauch (g/kg 50%ige Lösung)Catalyst catalyst consumption (g / kg 50% solution)

Beispiel 1 9,2Example 1 9.2

(Vergleichsbeispiel)(Comparative Example)

Beispiel 2 6,7Example 2 6.7

(Vergleichsbeispiel)(Comparative Example)

Beispiel 3 3,1Example 3 3.1

(Vergleichsbeispiel)(Comparative Example)

Beispiel 4 1,1Example 4 1.1

(Erfindung)(Invention)

Die Tabellen 1 und 2 zeigen deutüch die besseren Ergebnisse des erfindungsgemäßen Katalysators nach Beispiel 4. Auch die nach der katalytischen Prüfung ermittelten BerstdrOcke (Tabelle 3) beweisen die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Katalysators.Tables 1 and 2 clearly show the better results of the catalyst according to the invention according to Example 4. The bursting pressures determined according to the catalytic test (Table 3) also prove the superiority of the catalyst according to the invention.

Tabelle 3Table 3

Katalysatorcatalyst Berstdruck (MPa)Bursting pressure (MPa) nachto Differenz (MPa)Difference (MPa) vorin front - Beispiel 1example 1 - __ (Vergleichsbeispiel)(Comparative Example) Beispiel 2Example 2 13,513.5 teilweiser Zerfallpartial decay (Vergleichsbeispiel)(Comparative Example) 3,53.5 Beispiel 3Example 3 8,58.5 5,05.0 (Vergleichsbeispiel)(Comparative Example) 7,07.0 Beispiel 4Example 4 9,09.0 2,02.0 (Erfindung)(Invention)

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung von Nickelträgerkatalysatoren für die Hydrierung von Glucose zu Sorbit auf der Basis der Zugabe einer Wasserglaslösung zu einer Sodalösung, gleichmäßiges Zudosieren einer Nickelnitratlösung, Abtrennen des gefällten Vorkatalysators aus der Fällsuspension, Waschen, Trocknen, Verformen, Reduzieren und Stabilisieren des Filterkuchens, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Sodalösung Wasserglaslösung bis zu einem Molverhältnis von Silizium zu Karbonationen von 0,45 bis 0,56 zugesetzt wird, durch Zugabe von Wasser und darin gelösten basischen Verbindungen ein pH-Wert, gemessen bei 293K, von 10,5 bis 11,5 und eine Silikatkonzentration, berechnet als Siliziumdioxid, von 10 bis 12,5 g/Liter Lösung eingestellt wird, zu dieser Lösung unter Rühren Nickelnitratlösung gleichmäßig zudosiert wird, bis ein pH-Wert von 7 bis 8,5 erreicht ist, der Feststoff der Fällsuspension hinsichtlich des Gehaltes an durch 10g Ethylendiaminhydrat je g Feststoff bei Raumtemperatur in 20 Minuten extrahierbaren Nickels untersucht wird, die Temperatur während der Fällung auf 323 bis 343 K eingestellt und 1 bis iO Stunden nachgerührt wird aus dem gemessenen Wert des extrahierbaren Nickels im Feststoff der Fällsuspension mit der Formel1. A process for the preparation of nickel-supported catalysts for the hydrogenation of glucose to sorbitol on the basis of the addition of a waterglass solution to a soda solution, uniform addition of a nickel nitrate solution, separation of the precipitated precatalyst from the precipitation suspension, washing, drying, shaping, reducing and stabilizing the filter cake, characterized in that water glass solution is added to the soda solution to a molar ratio of silicon to carbonate ions of 0.45 to 0.56, by addition of water and basic compounds dissolved therein, a pH, measured at 293K, from 10.5 to 11.5 and a silicate concentration, calculated as silica, from 10 to 12.5 g / liter solution is added to this solution while stirring nickel nitrate solution is uniformly added until a pH of 7 to 8.5 is reached, the solid the precipitation suspension with respect to the content of 10 g Ethylenendiaminhydrat per g of solid at Raumt emperature is examined in 20 minutes of extractable nickel, the temperature during the precipitation is set to 323 to 343 K and stirred for 1 to 10 hours from the measured value of extractable nickel in the solid of the precipitation suspension having the formula
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