DE2024282B - Process for the production of catalysts with a very fine distribution of the active components - Google Patents
Process for the production of catalysts with a very fine distribution of the active componentsInfo
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Description
cntsnricht. in der die Buchstaben α bis d sowie Diese Tatsache der Aktivitätsminderiing von Kalaly-cntsnricht. in which the letters α to d as well as this fact of the activity reduction of Kalaly-
iaioren durch Rekristallisation der Aktivkomponenten st schon lange bekannt, und es hat nicht an Versuchen jefehlt, ihr zu begegnen.iaioren through recrystallization of the active components has long been known, and there has been no lack of attempts to meet it.
Eine der am häufigsten angewendeten Methoden besteht darin, dem Katalysator sogenannte »rekristallisationshindernde« Zusätze in Form von bestimmten Metallen oder Metalloxiden in geringen Mengen zuzusetzen. Die Erfolge dieser Methoden sind aber nicht befriedigend.One of the most frequently used methods is to give the catalyst so-called "recrystallization-preventing" Additives in the form of certain metals or metal oxides in small quantities to add. However, the success of these methods is not satisfactory.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Aktivkomponenten von Anfang an in möglichst feiner Verteilung in oder auf den Träger zu bringen, um so die Rekristallisation zu verlangsamen. Dieses ist aber bislang nur unvollkommen gelungen. So hat man beispielsweise aktive Komponenten in lonenform auf organische oder anorganische Ionenaustauscher in sewisscrmaßen atomarer Verteilung aufgebracht, anschließend reduziert und in dieser Form als Katalysatoren verwendet.Another option is to cut the active components as finely as possible right from the start To bring distribution in or on the carrier in order to slow down the recrystallization. But this is so far only imperfectly succeeded. For example, you have active components in ionic form organic or inorganic ion exchangers applied in approximately atomic distribution, then reduced and used in this form as catalysts.
Abgesehen davon, daß organische Ionenaustauscher bei höheren Temperaturen nicht mehr stabil sind, erreicht man mit dieser Methode nur eine sehr geringe Dichte aktiver Moleküle pro Volumeinheit und demgemäß auch nur eine geringe katalytische Aktivität pro Volumeinheit, so daß diese Methode, obwohl im Prinzip wegen der atomaren Verteilung der aktiven Komponenten zweifellos richtig, keinen breiten Eineang in die Technik gefunden hat.Apart from the fact that organic ion exchangers are no longer stable at higher temperatures, With this method, only a very low density of active molecules per unit volume is achieved and accordingly also only a low catalytic activity per unit volume, so that this method, although im Principle undoubtedly correct because of the atomic distribution of the active components, no broad unity found in technology.
Es bestand daher die Aufgabe, die Technik um Katalysatoren zu bereichern, bei denen die aktiven Komponenten gleichzeitig in dichter Packung und in feinstverteilter und so schwer rekristallisierender Form vorliegen, daß die Katalysatoren eine hohe Ausgangsaktivität aufweisen und diese auch bei höheren Temperaturen über lange Zeit nicht verlieren.The object was therefore to enrich the technology with catalysts in which the active Components at the same time in dense packing and in finely divided and so difficult to recrystallize form present that the catalysts have a high initial activity and this also at higher temperatures do not lose for a long time.
Dies kann erreicht werden bei einem Verfahren zur Herstellung von aktive Metalloxide, aktive Metalle und aktive Metalloxide oder aktive Metalle und/oder aktive Metalloxide und Trägermaterial mit sehr feiner Verteilung der Aktivkomponenten enthaltenden Katalysatoren oder Katalysatorträgermaterial mit großer aktiver Oberfläche durch gemeinsames Lösen von mindestens einem Salz eines 2wertigen und eines 3wertigen Metalls in Wasser, Fällen der Metalle bei erhöhter Temperatur in Form basischer Carbonate und/oder einheitlicher Mischkristalle und anschließende thermische oder thermische und chemische Behandlung der Fällungsprodukte, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Salze zwei- und dreiwertiger Metalle in wäßriger Lösung in einem Verhältnis mischt, das dem Kation der Formel IThis can be achieved in a process for making active metal oxides, active metals and active metal oxides or active metals and / or active metal oxides and support material with very fine Distribution of the active components containing catalysts or catalyst support material with a large active surface by jointly dissolving at least one salt of a bivalent and a salt Trivalent metal in water, precipitation of the metals at elevated temperature in the form of basic carbonates and / or uniform mixed crystals and subsequent thermal or thermal and chemical treatment the precipitation products, which is characterized in that the salts of bivalent and trivalent metals in aqueous solution mixed in a ratio that the cation of the formula I
zogen auf die zur Fällung erforderliche theoretische Menge des Bicarbonates enthält, bei einer Temperatur von 3o bis 1000C basische Carbonatebased on the theoretical amount of bicarbonate required for precipitation, containing basic carbonates at a temperature of 3o to 100 0 C
[Mel+Mei+] (OH)16 · CO3 · 4 H4O[Mel + Mei +] (OH) 16 • CO 3 • 4 H 4 O
und/oder basische Carbonate, die der Mischkristallreihe der Formel IIand / or basic carbonates belonging to the mixed crystal series of the formula II
[<Mge Ni(II)6 Co(Il)0 Cu(Il)1I Zne Mn(H)/[<Mg e Ni (II) 6 Co (Il) 0 Cu (Il) 1 I Zn e Mn (H) /
Fe(Il),) <AlsCr(IIl)j, Fe(IlI)2)] CO3(OH)16 · 4 H2OFe (II),) <Al s Cr (IIl) j, Fe (III) 2 )] CO 3 (OH) 16 · 4 H 2 O
[<Mga Ni(II)), Co(II)0 Cu(IDd Znf Mn(Il)/ Fe(II),) <A1„ Cr(III),,[<Mga Ni (II)), Co (II) 0 Cu (IDd Zn f Mn (II) / Fe (II),) <A1 "Cr (III)"
entspricht, in dercorresponds to, in the
a, b, c und d für ganze Zahlen oder Dezimalzahlen von 0 bis 6, a, b, c and d for whole numbers or decimal numbers from 0 to 6,
t für eine ganze Zahl oder eine Dczimal- t for an integer or a decimal
zahl von 0 bis 4.number from 0 to 4.
/und,? für 0 oder Dezimalzahlen von 0 bis 0.5. .v und ν für ganze Zahlen oder Dczimalzahlen/and,? for 0 or decimal numbers from 0 to 0.5. .v and ν for whole numbers or decimal numbers
von 0 bis 2.0from 0 to 2.0
und ζ für eine ganze Zahl oder eine Dezimaland ζ for an integer or a decimal
zahl von 0 bis 1 stehen.number from 0 to 1.
mit der Maßgabe, daß 2 (a |■/>-(■ · · · χ) 12 und 3 (.ν i ν Ir) = 6 sind, mit einer wäßrigen Li'iung eines Alkalihydrogencarbonats, die einen Überschuß bis zn 20 Gewichtsprozent Alkalihydropencarbonat. begehorchen, ausfällt, in derwith the proviso that 2 (a | ■ /> - (■ · · · ) 12 and 3 (.ν i ν Ir) = 6, with an aqueous solution of an alkali hydrogen carbonate which is an excess of up to 20 percent by weight Alkali hydrogen carbonate.being, precipitates, in the
a, b, c -§d d für ganze Zahlen oder Dezimalzahlena, b, c -§d d for whole numbers or decimal numbers
von O bis 6,
λ: und y für ganze Zahlen oder Dezimalzahlenfrom O to 6,
λ: and y for whole numbers or decimal numbers
von O bis 2 stehen und e, /, g und 2 die vorstehend angegebene Bedeutungfrom 0 to 2 and e, /, g and 2 have the meaning given above
haben,to have,
mit der Maßgabe, daß 2 (a+b+ · · · +g) — 12 und 3 (x+y+z) — 6 sind, die erhaltenen einheitlichen basischen Carbonate und/oder Mischkristalle trocknet, und calciniert oder calcinicrt und reduziert und so Katalysatoren und/oder Katalysatorträgermaterial gewinnt.with the proviso that 2 (a + b + · · · + g) - 12 and 3 (x + y + z) - 6, the obtained uniform basic carbonates and / or mixed crystals dries, and calcined or calcined and reduced and so catalysts and / or catalyst support material wins.
Die so erhaltenen Katalysatoren enthalten die aktive(n) Komponente(n) in dichter Packung und dennoch in feinstverteilter Form.The catalysts obtained in this way contain the active component (s) in close packing and nevertheless in finely divided form.
Die Rekristallisation in Festkörpern beruht bekanntermaßen auf Platzwechselvorgängen. Durch die atomare Verteilung der aktiven Komponenten der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Katalysatoren sind bei gegebener Temperatur für die Ausbildung größerer Kristallite, d. h. für die Rekristallisation, wesentlich mehr Platzwechsel erforderlich als wenn die Verteilung, wie z. B. bei Tränkkontakten, von der Herstellung her bereits wesentlich gröber ist. Möglicherweise wird auch die für den Platzwechsel erforderliche Aktivierungsenergie durch das erfindungsgemäße Verfahren vergrößert. Bekanntlich bewirken parakristalline und andere Gitterstörungen eine Rekristallisationshemmung. Zur Erzeugung solcher Gitterstörungen durch Einbau von Fremdatomen oder Molekülen ist eine atomare Verteilung der Komponenten erforderlich. Da eine solche Verteilung bei der erfindungsgemäßen Methode vorliegt, ist die Möglichkeit zur Ausbildung solcher rekristallisationshemmender Gitterstörungen bereits durch die Herstellungsart gegeben.As is known, recrystallization in solids is based on processes of changing places. Through the atomic distribution of the active components produced by the process according to the invention Catalysts are at a given temperature for the formation of larger crystallites, i. H. for recrystallization, much more change of location is required than if the distribution, such as. B. with drinking contacts, is already much coarser from the production point of view. Possibly also the one for the change of place required activation energy increased by the inventive method. As is well known, cause paracrystalline and other lattice disturbances inhibit recrystallization. To generate such Lattice disturbances due to the incorporation of foreign atoms or molecules is an atomic distribution of the Components required. Since there is such a distribution in the method according to the invention, the Possibility of forming such recrystallization-inhibiting lattice defects through the manufacturing method given.
Verbindungen, die nach thermischer oder thermischer und chemischer Behandlung zu derart aktiven Katalysatorsystemen führen, sind beispielsweise: einheitliche chemische Verbindungen wieCompounds which, after thermal or thermal and chemical treatment, become so active Lead catalyst systems are, for example: uniform chemical compounds such as
Mg8Al8CO8(OH)16 · 4 H2O
Ni6Al2CO3(OH)16 · 4 H2O
Co6Al2CO3(OH)16-4 H2O
Cu6Al2CO3(OH)16 · 4 H2OMg 8 Al 8 CO 8 (OH) 16 · 4 H 2 O
Ni 6 Al 2 CO 3 (OH) 16 · 4 H 2 O
Co 6 Al 2 CO 3 (OH) 16 -4 H 2 O
Cu 6 Al 2 CO 3 (OH) 16 · 4 H 2 O
und einheitliche Mischkristalle wieand uniform mixed crystals such as
Mg1Ni3Al2CO1(OH)1n · 4 H2O Mg3Ni3Al1-8Cr0-2CO11(OH)1n · 4 H2OMg 1 Ni 3 Al 2 CO 1 (OH) 1n 4 H 2 O Mg 3 Ni 3 Al 1-8 Cr 0-2 CO 11 (OH) 1n 4 H 2 O
Mg1Ni1AIi sC0 ,1(,„ Mg4Ni1 0Co0 r,Cu() ,Al2CO3(OH) CAlCO(OMg 1 Ni 1 AIi s C 0 , 1 (, "Mg 4 Ni 1 0 Co 0 r , Cu () , Al 2 CO 3 (OH) CAlCO (O
· 4 H2O n ■ 4 H2O· 4H 2 O n · 4H 2 O
4 H2O4 H 2 O
Mg313Ni11nCo015o17
CO3(OH)16 · 4 H„O
Mg1Co1AlXO1(OH)16
Mg5Con-9Mn0-1Al2CO11(OH)111 ■
Mg3Cu1Al2CO3(OH)1n · 4 H2O
Ni3Co1Al2CO1(OH)1,. ■ 4 H..OMg 313 Ni 11n Co 015 o 17
CO 3 (OH) 16 · 4 H "O
Mg 1 Co 1 AlXO 1 (OH) 16
Mg 5 Co n-9 Mn 0-1 Al 2 CO 11 (OH) 111 ■ Mg 3 Cu 1 Al 2 CO 3 (OH) 1n · 4 H 2 O Ni 3 Co 1 Al 2 CO 1 (OH) 1,. ■ 4 H..O
4 H2O4 H 2 O
5 65 6
Ni2COaCu2Al2CO3(OH)16 · 4 H2O nat in Betracht. Es ist aber auch möglich, Ammonium-Ni 2 COaCu 2 Al 2 CO 3 (OH) 16 · 4 H 2 O nat into consideration. But it is also possible to use ammonium
Ni3Zn3Al2CO3(OH)18 · 4 H2O bicarbonat bei der Fällung zu verwenden. Selbst-Ni 3 Zn 3 Al 2 CO 3 (OH) 18 · 4 H 2 O bicarbonate to be used in the precipitation. Self-
Ni6Al1>flCr0>1CO3(OH)ie · 4 H2O verständlich können auch Mischungen der genanntenNi 6 Al 1> fl Cr 0> 1 CO 3 (OH) ie · 4 H 2 O can also be understood to include mixtures of the above
Co3Cu3Al2CO3(OH)18 · 4 H2O Hydrogencarbonate verwendet werden. Außerdem istCo 3 Cu 3 Al 2 CO 3 (OH) 18 · 4 H 2 O bicarbonates are used. Also is
Co4>2Culi2Mn0p8Al2CO3(OH)le · 4 H2O 5 es möglich, die Fällung der Metallionen mit LösungenCo 4> 2 Cu li2 Mn 0p8 Al 2 CO 3 (OH) le · 4 H 2 O 5 it is possible to precipitate the metal ions with solutions
COs]5MnO15Al2CO3(OH)18 · 4 H2O von Alkalicarbonaten, wie Natriumcarbonat und/oderCOs] 5 MnO 15 Al 2 CO 3 (OH) 18 · 4 H 2 O of alkali carbonates, such as sodium carbonate and / or
Co0Alli9Cr0ilCO3(OH)18 · 4 H2O Kaliumcarbonat, vorzunehmen, wenn man währendCo 0 Al li9 Cr 0il CO 3 (OH) 18 · 4 H 2 O potassium carbonate, if one during
Cu3Zn3Al2CO3(OH)16 · 4 H2O des Fällens Kohlendioxid in die vorgelegte Alkali-Cu 3 Zn 3 Al 2 CO 3 (OH) 16 4 H 2 O of the precipitation of carbon dioxide in the alkali
carbonatlösung einleitet, was aber im Endeffekt auchcarbonate solution initiates, but what in the end also
Unter zur Bildung einer aktiven Katalysator- io auf eine Fällung mit Bicarbonaten hinausläuft,With the formation of an active catalyst, the result is precipitation with bicarbonates,
komponente geeigneten Metallen sind alle in Formel I Entscheidend für die Aktivität der Katalysatoren istsuitable component metals are all in formula I is decisive for the activity of the catalysts
aufgeführten Metalle zu verstehen, insbesondere in jedem Fall, daß die Fällung der HydrogencarbonateTo understand the metals listed, in particular in each case that the precipitation of the hydrogen carbonates
Nickel, Kobalt, Kupfer, Zink, Eisen und Chrom. so durchgeführt wird, daß die durch die Formeln IlNickel, cobalt, copper, zinc, iron and chromium. is carried out so that the by the formulas II
Als zur Bildung eines Katalysatorträgermaterials und IJI beschriebenen Verbindungen in reiner FormAs described for the formation of a catalyst support material and IJI compounds in pure form
geeignete Metalle seien Magnesium, Zink, Aluminium 15 entstehen. Die Güte der Fällung kann durch Röntgen-suitable metals are magnesium, zinc and aluminum. The quality of the precipitation can be determined by X-ray
und Chrom, insbesondere Magnesium und Aluminium analyse schnell und einfach kontrolliert werden, daand chromium, especially magnesium and aluminum analysis, can be checked quickly and easily because
genannt. die beschriebenen Verbindungen alle vom Struktur-called. the described compounds all depend on the structural
Im allgemeinen wird das erfindungsgemäße Ver- typ desIn general, the type according to the invention is used
fahren folgendermaßen durchgeführt: Mg6Al2CO3(OH)16 · 4 H2Oproceed as follows: Mg 6 Al 2 CO 3 (OH) 16 · 4 H 2 O
Die fur die Herstellung von Aktivkomponenten 20 6e z 3V /1β For the production of active components 20 6e z 3V / 1β
und/oder Trägermaterial gewählten Metalle werden in sind und dementsprechend alle ganz charakteristischeand / or carrier material chosen are in are and accordingly all quite characteristic
Form von wasserlöslichen Salzen, wie Chloriden, Röntgendiagramme ergeben. Hieraus ergibt sich derForm of water-soluble salts, such as chlorides, give X-ray diagrams. This results in the
Sulfaten oder vorzugsweise Nitraten, gemeinsam in große Vorteil, daß schon direkt nach der FällungSulphates or preferably nitrates, together in great advantage, that immediately after the precipitation
Wasser gelöst, und zwar in einem Mengenverhältnis, des Katalysatorvorproduktes nachprüfbar ist, ob derDissolved water, specifically in a quantitative ratio, of the catalyst precursor can be checked whether the
das der gewünschten Zusammensetzung des Kataly- 25 hieraus herstellbare Katalysator die erstrebte Aktivitätthe catalyst which can be prepared from the desired composition of the catalyst, the desired activity
sators möglichst nahe kommt und in seiner Stöchio- besitzen wird oder nicht.sators comes as close as possible and will own in its stoichio- nal or not.
metrie der Formel I gehorcht. Diese Metallsalzlösung Weist das basische Carbonat nicht die erforderliche soll insgesamt etwa 0,5- bis 5molar, vorzugsweise Einheitlichkeit auf, so kann es ohne großen tech-1,0- bis 4molar an Metallionen sein. Sie wird auf nischen Aufwand wieder gelöst und erneut gefällt Temperaturen von 50 bis 100° C, vorzugsweise 80 30 werden. Demgegenüber konnte bei Katalysatoren, die bis 10O0C, erhitzt und innerhalb von 1I2 bis 10, vor- nach konventionellen Methoden hergestellt wurden, zugsweise 1 bis 3 Minuten mit einer äquivalenten die Aktivität erst am fertiggestellten und konfek-Menge oder bevorzugt einem geringen Überschuß tionierten Katalysator ermittelt werden. Mit Hilfe einer auf 50 bis 10O0C, vorzugsweise 80 bis 10O0C von Heizkamera-Röntgenaufnahmen lassen sich darerhitzten 1- bis 5-, vorzugsweise 1,5- bis 4molaren 35 über hinaus bei gegebener Zusammensetzung des Lösung eines Alkalibicarbonais vereinigt. Vorzugs- Katalysatorvorprodukts Anhaltspunkte gewinnen, die weise arbeitet man mit einem Überschuß an Alkali- es gestatten, die Lebensdauer des daraus herstellbaren bicarbonat, der bis zu 20 Gewichtsprozent, Vorzugs- Katalysators abzuschätzen.metry of the formula I. This metal salt solution If the basic carbonate does not have the required level of about 0.5 to 5 molar total, preferably uniformity, it can be of metal ions without large tech 1.0 to 4 molar. It is resolved again at a niche effort and temperatures of 50 to 100 ° C., preferably 80-30, are precipitated again. In contrast, in the case of catalysts which were heated to 10O 0 C and prepared within 1 I 2 to 10, in advance by conventional methods, preferably 1 to 3 minutes with an equivalent activity only on the finished and confectionery amount or preferably a low one Excess ionized catalyst can be determined. Using a 50 to 10O 0 C, preferably from 80 to 10O 0 C blank of Heizkamera radiographs darerhitzten be 1- to 5-, preferably 1.5 united to 4molaren 35 beyond a given composition of the solution of a Alkalibicarbonais. Preference catalyst precursor to gain clues that work wisely with an excess of alkali allows the life of the bicarbonate that can be produced from it, up to 20 percent by weight, of the preferred catalyst to be estimated.
weise von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent, bezogen auf die Durch die äußerst feine Verteilung der Aktivtheoretische
Menge des Bicarbonate, beträgt. Nach 40 komponenten erreichen auch Katalysatoren mit einem
der Zugabe der Metallsalzlösung wird zweckmäßig wesentlich geringeren Gehalt an teuren Aklivkomponoch
etwa 10 bis 30, vorzugsweise 15 bis 20 Minuten nenten gleich gute Aktivitäten wie bisher übliche
gerührt, dann der entstandene Niederschlag abfiltriert, Katalysatoren mit einem weit höheren Gehalt an
mit Wasser gewaschen und bei Temperaturen von teuren Aktivkomponenten. Neben den hierdurch
50 bis 20O0C, vorzugsweise 100 bis 160°C, getrocknet. 45 bedingten niedrigen Herstellungskosten liegt ein großer
Die basischen Carbonate werden in nahezu quanti- Vorteil der erfindungsgemäßen Katalysatoren vor
tativen Ausbeuten erhalten. Die so erhaltenen ba- allem darin, daß man sie wesentlich länger und bei
sischen Carbonate werden anschließend kalziniert oder höheren Temperaturen benutzen kann als bisher
kalziniert und reduziert. Zum Kalzinieren werden die bekannte Katalysatoren, ohne daß die Aktivität
Niederschläge 5 bis 40, vorzugsweise 15 bis 30 Stunden 50 durch Rekristallisation wesentlich abnimmt,
auf eine Temperatur von etwa 200 bis 600 C, Vorzugs- Außerdem können erfindungsgemäße Nickel-Katalyweise
250 bis 400° C, erhitzt. Hierbei werden die basi- satoren im Gegensatz zu Raney-Nickel ohne Aktivischen
Carbonate ganz oder teilweise in die entspre- tätsverlust bis zu Temperaturen von über 400GC
chenden oxydischen Verbindungen überführt. Durch benutzt werden.wise from 0.5 to 3 percent by weight, based on the extremely fine distribution of the active theoretical amount of bicarbonate. After 40 components, even catalysts with one of the addition of the metal salt solution, the addition of the metal salt solution is expediently a significantly lower content of expensive active components, about 10 to 30, preferably 15 to 20 minutes, the same good activities as previously usual, then the resulting precipitate is filtered off, catalysts with a much higher level Content of washed with water and at temperatures of expensive active components. In addition to the resulting 50 to 20O 0 C, preferably 100 to 160 ° C, dried. The low production costs associated with this are a major factor. The basic carbonates are obtained in almost quantitative yields. The main advantage of this is that they can be calcined for much longer and, in the case of sischen carbonates, or can use higher temperatures than previously calcined and reduced. For calcination, the known catalysts are used without the activity of precipitates significantly decreasing for 5 to 40, preferably 15 to 30 hours 50 due to recrystallization,
to a temperature of about 200 to 600 ° C., preferably 250 to 400 ° C. In addition, nickel catalysts according to the invention can be heated. Here, the basic access catalysts, in contrast to Raney nickel without capitalized carbonates are completely or partially in the tätsverlust correspond to temperatures of over 400 G C sponding oxide compounds transferred. To be used by.
geeignete Wahl der Reaktionsbedingungen ist es auch 55 Die erfindungsgemäßen bzw. erfindungsgemäß hermöglich, lediglich das Kristallwasser aus den basischen gestellten Katalysatoren können den für die in Betracht Carbonaten abzuspalten. kommenden in ihnen enthaltenen Metalle bzw. deren Soweit die kalzinierten Produkte reduzierbare Oxide üblichen Verwendungszwecken zugeführt wer-Metalloxide enthalten — als solche wären insbesondere den. Beispielsweise finden sie als Dehydrierungs-. die Oxide des Nickels, Kobalts, Eisens, Mangangs und 60 Dchydratisierungs-, lsomerisierungs-, Konvertierungs-, Kupfers zu nennen—,können diese Oxide anschließend Entalkylierungs-, Methanisierungs- und Spaltkataly- oder gleichzeitig zu de·-, entsprechenden Metallen saloren sowie als Kontakte für Crack-Reaktionen reduziert werden. Die Reduktion wird innerhalb von Verwendung. Insbesondere sind Kobalt und/oder 5 bis 100 Stunden, vorzugsweise 10 bis 25 Stunden. Nickel und/oder Kupfer enthaltende erfmdungs- und bei Temperaturen von 180 bis 500c C, vorzugsweise 65 gemäße Katalysatoren hervorragend als Hydrier-250 bis 450°C. durchgeführt. katalysatoren geeignet.It is also a suitable choice of the reaction conditions. It is possible according to the invention or according to the invention to split off only the water of crystallization from the basic catalysts for the carbonates in question. coming metals contained in them or their As far as the calcined products reducible oxides are supplied to the usual uses who contain metal oxides - as such would be in particular the. For example, see them as dehydrating. To name the oxides of nickel, cobalt, iron, manganese and dchydration, isomerization, conversion, copper, these oxides can subsequently be dealkylation, methanation and fission catalysts or at the same time to de · -, corresponding metals and as Contacts for crack reactions are reduced. The reduction is within use. In particular, cobalt and / or 5 to 100 hours, preferably 10 to 25 hours. Nickel and / or copper-containing erfmdungs- and at temperatures from 180 to 500 c C, preferably 65 modern catalysts suited as hydrogenation 250 to 450 ° C. accomplished. suitable for catalysts.
Als Alkalihydrogencarbonate kommen insbesondere Weiterhin lassen sich die durch Kalzinieren derIn particular, alkali hydrogen carbonates can also be used by calcining the
NatriumhydrogencarbonatundKaliumhydrogencarbo- beschriebenen Mischkristalle erhaltenen ProdukteSodium hydrogen carbonate and potassium hydrogen carbonate-described mixed crystals are obtained
teilweise mit besonderem
trägermaterial für weitere
wenden.partly with special
carrier material for others
turn.
Vorteil als KatalysatorAktivkomponenlen verAdvantage as a catalyst active component ver
Es wurden folgende Lösungen hergestellt:
Lösung 1:The following solutions were made:
Solution 1:
6 Mol Mg(NO3)2 · 6 H2O
2 Mol Al(NO3)., · 9 H2O
gelöst in 12 Liter Wasser und6 moles of Mg (NO 3 ) 2 · 6 H 2 O
2 moles of Al (NO 3 )., · 9 H 2 O
dissolved in 12 liters of water and
Lösung 2:Solution 2:
1542 g (18,35 Mol) NaHCO3
gelöst in 12 Liter Wasser1542 g (18.35 moles) NaHCO 3
dissolved in 12 liters of water
Beide Lösungen wurden getrennt und auf 8O0C erhitzt und dann Lösung 1 unter Rühren innerhalb von etwa 2 Minuten zu Lösung 2 gegeben. Der entstandene Niederschlag wurde abfiltriert, gewaschen und 20 Stunden bei 1500C getrocknet. Das getrocknete Produkt besteht laut Debye-Scherrer-Diagramm und Analyse aus einer einheitlichen Verbindung der FormelBoth solutions were separated and heated at 8O 0 C and then added to the solution 1 with stirring for about 2 minutes to solution. 2 The resulting precipitate was filtered off, washed and dried at 150 ° C. for 20 hours. According to the Debye-Scherrer diagram and analysis, the dried product consists of a uniform compound of the formula
Mg6Al2CO3(OH)16 · 4 H2OMg 6 Al 2 CO 3 (OH) 16 · 4 H 2 O
d-Werte der Röntgenbeugungslinien: 7,75; 3,88; 2,58; 2,30; 1,96; 1,77; 1,66; 1,525; 1,495; 1,42; 1,28. d values of the X-ray diffraction lines: 7.75; 3.88; 2.58; 2.30; 1.96; 1.77; 1.66; 1.525; 1.495; 1.42; 1.28.
Diese Verbindung wurde anschließend innerhalb von 20 Stunden bei 300c C kalziniert. Unter diesen Bedingungen gibt diese Verbindung lediglich ihr Kristallwasser ab. Das entstandene Produkt hat eine Oberfläche von 76,3 m2/g, ein Mikroporenvolumen Vpmicro von 0,17 cm3/g, ein Makroporenvolumen Vpmacro von 0,30 cm3/g und einen mittleren Porenradius von 123.8 Ä (bestimmt durch BET. Quecksilber-Porosimetrie). This compound was then calcined over 20 hours at 300 C c. Under these conditions, this compound only releases its crystal water. The resulting product has a surface area of 76.3 m 2 / g, a micropore volume Vpmicro of 0.17 cm 3 / g, a macropore volume Vpmacro of 0.30 cm 3 / g and a mean pore radius of 123.8 Å (determined by BET. Mercury porosimetry).
Es kann schon in dieser Form als Dehydratisierungs-.It can already be in this form as a dehydrating.
lsomerisierungs- und Dehydrierungskatalysator sowie Katalysator für Crack-Reaktionen verwendet werden.Isomerization and dehydrogenation catalyst as well Catalyst can be used for cracking reactions.
Weiterhin ist es als Katalysatorträgermaterial für weitere aktive Komponenten geeignet.It is also suitable as a catalyst carrier material for other active components.
Wenn man das Kalzinierungsprodukt weitere 20 Stunden auf 400" C erhitzt, entsteht unter Wasser- und CO2-Abspaltung ein Oxidgemisch, bei dem das AUO3 so fein in MgO verteilt ist, daß es im Röntgendiagramm als Al2O3 nicht erkennbar ist. Die Kristallitgröße des MgO beträgt etwa 40 Ä.If the calcination product is heated to 400 ° C. for a further 20 hours, an oxide mixture is formed with elimination of water and CO 2 , in which the AUO 3 is so finely divided in MgO that it cannot be seen as Al 2 O 3 in the X-ray diagram. The crystallite size of the MgO is about 40 Å.
Auch das durch diese Zersetzung entstandene oxydische Produkt kann mit Vorteil als Dehydrierungskatalysator oder als Katalysatorträgermaterial verwendet werden.The oxidic product formed by this decomposition can also be used with advantage as a dehydrogenation catalyst or used as a catalyst support material.
Beispiele 2 bis 13Examples 2 to 13
Analog Beispiel 1 wurden die in der folgenden Tabelle angeführten Mischkristalle gefällt und getrocknet. Zur Charkterisierung der Verbindungen wurden die i/-Werte der Röntgenbeugungslinien ermittelt.As in Example 1, the mixed crystals listed in the table below were precipitated and dried. The i / values of the X-ray diffraction lines were used to characterize the compounds determined.
Bei allen angeführten Mischkristallen ist die Intensität der Linien wie folgt:For all mixed crystals listed, the intensity is of the lines as follows:
sehr stark bei 7,5 bis 7,9 Avery strong at 7.5 to 7.9 A.
stark bei 3.7 bis 3,95 Ä; 2,55 bis 2,65 Ä;strong at 3.7 to 3.95 Å; 2.55 to 2.65 Å;
1,51 bis 1,56 Ä und 1,47 bis 1,51 Ä.1.51 to 1.56 Å and 1.47 to 1.51 Å.
Alle weiteren Linien sind sehr schwach bis mittelstark. All other lines are very weak to medium strong.
spielat
game
I 1.54: 1.51
I.
Beispiele 14 bis 17 Examples 14-17
Zur Herstellung von Mischkristallen der Formel Co019MiI0-1Mg5AIaCO3(OH)16 · 4 H4OFor the production of mixed crystals of the formula Co 019 MiI 0-1 Mg 5 AlaCO 3 (OH) 16 · 4 H 4 O
wurden folgende Lösungen hergestellt: Lösung 1:the following solutions were made: Solution 1:
0,9 Mol Co(NOs)2 · 6 H2O 0,1 "Mol Mn(NOs)2 · 6 H2O0.9 mole Co (NO s) 2 · 6 H 2 O 0.1 "mole Mn (NOs) 2 x 6 H 2 O
5 Mol Mg(NOa)8 - 6 H8O und
2 Mol Al(NOs)3 · 9 H2O5 moles of Mg (NOA) 8 - 6 H 8 O and 2 moles of Al (NOs) 3 · 9 H 2 O
gelöst in 12 Liter Wasserdissolved in 12 liters of water
Lösung 2:Solution 2:
1530 g (18,2 Mol) NaHCO3 gelöst in 12 Liter Wasser1530 g (18.2 mol) of NaHCO 3 dissolved in 12 liters of water
Beide Lösungen wurden getrennt auf etwa 95°
erhitzt und dann Lösung 1 unter Rühren innerhä
von 2 bis 3 Minuten zu Lösung 2 gegeben. Der er
standene Niederschlag winde abfiltriert, mit destillie Both solutions were separated to about 95 °
heated and then solution 1 while stirring
added to solution 2 for 2 to 3 minutes. The he
Any precipitate is filtered off, with distillie
209537/5209537/5
tem Wasser gewaschen, 20 Stunden bei 150'C getrocknet, anschließend 20 Stunden auf 3000C erhitzt und schließlich bei 4000C innerhalb von 24 Stunden mit Wasserstoff reduziert. Das so erhaltene Produkt stellt einen hoch aktiven Hydrierungskatalysator dar. Analog wurden Mischkristalle der Formelnwashed tem water, for 20 hours at 150'C dried, then heated for 20 hours at 300 0 C and finally reduced at 400 0 C within 24 hours with hydrogen. The product thus obtained is a highly active hydrogenation catalyst. Mixed crystals of the formulas were analogous
1 · 4 H2O, 1 · 4 H 2 O,
Co4 2Cu,. 2Mn0 eAl2CO3(OH)16 · 4 H,0 und
CoeAllieCr0ilcO3(OH)ie · 4 H2OCo 4 2 Cu ,. 2 Mn 0 e Al 2 CO 3 (OH) 16 · 4 H, 0 and
Co e Al lie Cr 0il cO 3 (OH) ie · 4 H 2 O
1010
gefällt und hieraus durch Kalzinieren und anschließendes Reduzieren weitere wertvolle Hydrierkatalysatoren hergestellt. Die charakteristischen Daten dieser Katalysatoren sowie die entsprechenden Daten einiger in der Technik üblichen sogenannten Voll-Katalysatoren sind in der Tabelle 2 aufgeführt. Die mittlere Kristallitgröße wurde röntgenographisch aus der Halbwertsbreite der Beugungslinien bestimmt. Auffallend ist vor allem die geringe Kristallitgröße der erfindungsgemäß hergestellten Katalysatoren. precipitated and produced therefrom by calcining and subsequent reduction further valuable hydrogenation catalysts. The characteristic data of these catalysts and the corresponding data of some of the so-called full catalysts customary in industry are listed in Table 2. The mean crystallite size was determined radiographically from the half-width of the diffraction lines. What is particularly striking is the small crystallite size of the catalysts prepared according to the invention.
Zur Herstellung eines Hydrierkatalysators wurden folgende Lösungen hergestellt:The following solutions were prepared to produce a hydrogenation catalyst:
Lösung 1:Solution 1:
5,5 Mol Co(NOa)2 · 6 H2O5.5 moles Co (NOa) 2 · 6H 2 O
0,5 Mol Mn(NOs)2 - 6 H2O0.5 mol Mn (NO s) 2 - 6 H 2 O
2MoI A1(NO3)S - 9 H2O2MoI A1 (NO 3 ) S - 9 H 2 O
gelöst in 12 Liter Wasser Lösung 2:dissolved in 12 liters of water Solution 2:
1530 g (18,2 Mol) NaHCO3 1530 g (18.2 moles) NaHCO 3
gelöst in 12 Liter Wasserdissolved in 12 liters of water
Beide Lösungen wurden getrennt auf 900C erhitzt und dann Lösung 1 unter Rühren innerhalb von 3 Minuten zu Lösung 2 gegeben. Der entstandene rötlichviolette Niederschlag wurde abfiltriert, mit destilliertem Wasser gewaschen und 24 Stunden beiBoth solutions were heated separately to 90 ° C. and then solution 1 was added to solution 2 over the course of 3 minutes with stirring. The resulting reddish-violet precipitate was filtered off, washed with distilled water and treated for 24 hours 150° C getrocknet. Er besteht aus Mischkristallen dei Formel150 ° C dried. It consists of mixed crystals dei formula
die folgende rf-Werte der Röntgenbeugungslinierthe following rf values of the X-ray diffraction lines
aufweisen: 7,75; 3,88; 2,58; 2,30; 1,95; 1,53, 1,51 Ähave: 7.75; 3.88; 2.58; 2.30; 1.95; 1.53, 1.51 Å
3000C kalziniert, anschließend zerkleinert und nact300 0 C calcined, then crushed and nact
förmigen Teilchen mit einem Durchmesser und eine; Höhe von etwa 3 mm verformt. Diese haben eil Schüttgewicht von 1,20 kg/Liter und eine Zusammen Setzung von 52,4 Gewichtsprozent Kobalt, 3,9 Ge wichtsprozent Mangan und 9,0 Gewichtsprozent Alushaped particles with a diameter and a; Deformed height of about 3 mm. These have a bulk weight of 1.20 kg / liter and a total Settlement of 52.4 percent by weight cobalt, 3.9 percent by weight manganese and 9.0 percent by weight aluminum
minium.minium.
Der so hergestellte Katalysator wurde bei 450° ( 48 Stunden mit Wasserstoff reduziert. Die inner Oberfläche des reduzierten Kontakts betragt 60,3 m*/i The catalyst prepared in this way was reduced with hydrogen at 450 ° (48 hours. The internal surface area of the reduced contact is 60.3 m * / i
seine mittlere Kristallilgröße 125 Ä. 10 g des reduzierten Kontaktes wurden unter Stickstoffatmosphäre mit einer Mischung aus 125 g Dioxan und 125 g Nitrobenzol in einen Schüttelautoklav gegeben. Bei Raumtemperatur wurden 100 atü Wasserstoff aufgepreßt und der Autoklav auf !50"C aufgeheizt. Der Druck im Autoklav stieg beim Aufheizen auf 134 atü an und fiel dann stetig ab. Nacli 26 Stunden wurde der Versuch abgebrochen. Der Wasserstoff druck war auf 29 atü abgesunken. Die Analyse des Reaktionsgemisches ergab einen Umsatz an Nitrobenzol von 65,5%.its mean crystalline size is 125 Å. 10 g of the reduced Contact was made under a nitrogen atmosphere with a mixture of 125 g of dioxane and 125 g Put nitrobenzene in a shaking autoclave. 100 atmospheres of hydrogen were injected at room temperature and the autoclave is heated to! 50 "C. The pressure in the autoclave rose to 134 atmospheres during heating and then fell steadily. Nacli 26 hours the attempt was canceled. The hydrogen pressure had dropped to 29 atmospheres. Analysis of the reaction mixture resulted in a conversion of nitrobenzene of 65.5%.
Zum Vergleich wurde in einem weiteren Versuch ein als besonders wirksam bekannter, handelsüblicher Kobaltkatalysator der Zusammensetzung: 70 Gewichtsprozent Co, 3,8 Gewichtsprozent Mn, unter sonst völlig gleichen Bedingungen getestet. Bei diesem Versuch stieg der Druck beim Aufheizen auf 145 atü und war nach 26 Stunden auf 58 atü abgefallen. Eine Analyse des Reaktionsproduktes ergab einen Umsatz ao an Nitrobenzol von 60,7 %.For comparison, a commercially available one known to be particularly effective was used in a further experiment Cobalt catalyst composition: 70 percent by weight Co, 3.8 percent by weight Mn, under otherwise completely tested under the same conditions. In this experiment, the pressure rose to 145 atmospheres during heating and had dropped to 58 atmospheres after 26 hours. An analysis of the reaction product showed a conversion ao of nitrobenzene of 60.7%.
Die Ergebnisse zeigen, daß die Hydrieraktivität des erfindungsgemäßen Kontaktes die hohe Aktivität deb technischen Vollkontaktes übersteigt, der überdies durch einen um etwa 17,5% höheren Kobaltgehalt erheblich teurer in der Herstellung ist.The results show that the hydrogenation activity of the contact according to the invention is the high activity deb technical full contact exceeds, moreover is considerably more expensive to manufacture due to its 17.5% higher cobalt content.
Zur Herstellung eines Hydrierkontaktes, der Nickel als Aktivkomponente, Aluminiumoxid als Träger und Chrom(III)-oxid als Rekristallisationshemmer enthält, wurden als Ausgangsstufe Mischkristalle der FormelTo produce a hydrogenation contact, the nickel as the active component, aluminum oxide as the carrier and Containing chromium (III) oxide as a recrystallization inhibitor, mixed crystals of the formula were used as the starting stage
Ni6Al119Cr011CO3(OH)16 · 4 H2ONi Al 6 119 011 Cr CO 3 (OH) 16 · 4 H 2 O
3535
gewählt.chosen.
Zur Fällung dieser Mischkristalle wurden folgende Lösungen hergestellt:
Lösung 1:The following solutions were prepared to precipitate these mixed crystals:
Solution 1:
2967 g (10,2 Mol) Ni(NOa)„ · 6 H„O
68 g (0,17 Mol) Cr(NO,).i · 9 H2O
1213 g (3,22 Mol) Al(NO;i):, · 9 H2O
gelöst in 20 Liter Wasser
Lösung 2:2967 g (10.2 moles) Ni (NO a ) "• 6 H" O
68 g (0.17 mol) Cr (NO,). I · 9H 2 O
1213 g (3.22 mol) of Al (NO; i), 9 · H 2 O
dissolved in 20 liters of water
Solution 2:
262Og (31,2MoI) NaHCO11
gelöst in 20 Liter Wasser2620g (31.2MoI) NaHCO 11
dissolved in 20 liters of water
Beide Lösungen wurden getrennt auf 88'C erhitzt und dann Lösung 1 unter Rühren innerhalb von 3 Minuten zu Lösung 2 gegeben. Der gebildete grüne Niderschlag wurde abfiltriert, nitratfrei gewaschen und bei 1500C getrocknet.Both solutions were heated separately to 88.degree. C. and then solution 1 was added to solution 2 over the course of 3 minutes with stirring. The green Niderschlag formed was filtered, washed free of nitrate and dried at 150 0 C.
Das Röntgendiagramm der Mischkristalle zeigt rf-Werte bei 7,75; 3,88; 2,63; 2,58; 2,30; 1,96; 1,77; 1,66; 1,52; 1,49; 1,42; 1,30 A.The X-ray diagram of the mixed crystals shows rf values at 7.75; 3.88; 2.63; 2.58; 2.30; 1.96; 1.77; 1.66; 1.52; 1.49; 1.42; 1.30 A.
Das getrocknete Produkt wurde 20 Stunden bei 3000C kalziniert, zerkleinert und nach Zusatz von 2 Gewichtsprozent Graphit zu zylinderförmigen Teilchen mit einem Durchmesser und einer Höhe von je etwa 3 mm geformt. Diese haben eine Zusammensetzung von 53,2 Gewichtsprozent Nickel, 10,1 Gewichtsprozent Aluminium und 0,88 Gewichtsprozent Chrom und ein Schüttgewicht von 1,22 kg/Liter.The dried product was calcined at 300 ° C. for 20 hours, comminuted and, after adding 2 percent by weight of graphite, shaped into cylindrical particles with a diameter and a height of about 3 mm each. These have a composition of 53.2 percent by weight nickel, 10.1 percent by weight aluminum and 0.88 percent by weight chromium and a bulk density of 1.22 kg / liter.
Eine Probe dieses Katalysators wurde innerhalb von 24 Stunden bei 35O°C mit Wasserstoff reduziert. Die innere Oberfläche des reduzierten Kontaktes beträgt 212,7 m2/g, seine mittlere Kristallitgröße 40 A.A sample of this catalyst was reduced with hydrogen at 350 ° C. over a period of 24 hours. The inner surface of the reduced contact is 212.7 m 2 / g, its mean crystallite size 40 A.
11,9 g dieses reduzierten Kotaktes wurden unter Stickstoffatmosphäre mit 125 g Dioxan und 125 g Nitrobenzol in einen Schüttelautoklav gefüllt und der Autoklav in kaltem Zustand mit Wasserstoff auf 100 atü gebracht. Der Autoklav wurde dann auf 1000C aufgeheizt und 22 Stunden bei 1000C geschüttelt. Während dieser Zeit fiel der Druck auf 50 atü ab. Eine Analyse des Reaktionsproduktes ergab einen Umsatz von 57% des Nitrobenzoles zu Anilin.11.9 g of this reduced contact were placed under a nitrogen atmosphere with 125 g of dioxane and 125 g of nitrobenzene in a shaking autoclave and the autoclave was brought to 100 atmospheres with hydrogen in the cold state. The autoclave was then heated to 100 ° C. and shaken at 100 ° C. for 22 hours. During this time the pressure dropped to 50 atmospheres. An analysis of the reaction product showed a conversion of 57% of the nitrobenzene to aniline.
In einem Vergleichsversuch unter sonst gleichen Bedingungen ergab Raney-Nickel einen Umsatz vor nur 56%.In a comparative experiment under otherwise identical conditions, Raney nickel showed a conversion only 56%.
25482548
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Claims (2)
oxide, aktive Metalle und aktive Metalloxide1. Method of making active metal and 3 (x ~ ry) = 6 are,
oxides, active metals and active metal oxides
und Trägermaterial mit sehr feiner Verteilung deror active metals and / or active metal oxides 5 '
and carrier material with a very fine distribution of the
Salze zwei- und dreiwertiger Metalle in wäßriger Im allgemeinen wird bei der Herstellung, wenn auch Lösung in einem Verhältnis mischt, das dem Ka- in vielerlei Variationen, nach einer der folgenden lion der Formel I Möglichkeiten verfahren.Catalysts containing active components The invention relates to a process for the production or catalyst carrier material with a large active area of catalysts with compared to the usual surface area by jointly dissolving at least one catalyst increased activity and life, at least one salt of a divalent and a trivalent io The production of in particular Carriers term metal in water, precipitation of the metals in the case of applied catalysts for the most varied of elevated temperatures in the form of basic carbonate purposes is known and laid down in many publications and / or uniform mixed crystals and an-. For example, reference is made to the standard thermal or thermal and marriage works by GM Schwab, Handbuch der Katamische treatment der Abällungsprodukte, Dalyse, Vol. 5, S. 424ff., And PH E mme tt, Catalysis, characterized by that one the vol. 1. part 1, p. 224ff. and 315ff., referenced.
Salts of bivalent and trivalent metals in aqueous In general, one of the following options of formula I is used in the preparation, even if the solution is mixed in a ratio that corresponds to the Ka- in many variations.
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2806505A1 (en) * | 1977-02-18 | 1978-08-24 | British Gas Corp | CATALYTIC STEAM REFORMING OF HYDROCARBONS |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2806505A1 (en) * | 1977-02-18 | 1978-08-24 | British Gas Corp | CATALYTIC STEAM REFORMING OF HYDROCARBONS |
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