DE2025512A1 - Katalysator zur Hydrierung von Ölen - Google Patents
Katalysator zur Hydrierung von ÖlenInfo
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- C11C3/123—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom by hydrogenation using catalysts based principally on nickel or derivates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/72—Copper
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Description
202551?
Kennzeichen 2215
Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Ascmann
Dr.R.Koenig3borger - Dipl.Plv/s.R. Holzbau«
Dr. F. Zumstcin jun.
Patentanwalt· . 8 München 2, Bräuhausstraße 4/111
STAMICARBON N.V., HEERLEN (die Niederlande)
Katalysator zur Hydrierung von Ölen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydrierung von Ölen bei
erhöhter Temperatur mit Hilfe eines, elementares Kupfer und Nickel auf einer hitzebeständigen Trägermasse enthaltenden Katalysators.
Bekanntlich wird die Anwendung von Ölen, die neben Linolsäure stärker
ungesättigte Fettsäuren enthalten, besonders bei der Herstellung hochwertiger essbarer Produkte dadurch eingeschränkt, dass der Geschmack infolge
der Anwesenheit einer zu grossen Linolensäuremenge erheblich beeinträchtigt
wird. Daneben sollen auf Grund der heutigen Erkenntnisse essbare Produkte stets eine ausreichende Menge an Linolsäure enthalten. Aus diesem Grunde ist
man bei der Hydrierung von Ölen bestrebt, den Linolensäureanteil auf O bis 30 %
des ursprünglichen Gehalts herabzusetzen unter gleichzeitiger Aufrec.hterhaltung
eines Linolsäuregehalts von zumindest 50 bis 70 % des ursprünglichen Gehalts, wobei zugleich versucht wird, die Jodzah'l auf 105 bis 120 zu bringen.
Für diesen Zweck geeignete Hydrierungskatalysatoren sind im wesentlichen
kupferhaltige Katalysatoren, welche allerdings den Nachteil Aufweisen,
dass sie nur wenig aktiv sind. Zur Steigerung der Aktivität wird manchmal das Kupfer strukturell mit einem Aktivator, wie z.B. Nickel, Platin oder Palladium
kombiniert. Die Wirksamkeit bleibt aber weit unter der der weniger selektiven Nickelkatalysatoren.
Gemäss dem niederländischen Patent (Patentanmelding 295.863)
ist es bekannt, Öle, welche Linolsäure neben Linolensäure im Verhältnis von
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1,5 zu 1 enthalten, mit einem Katalysator auf Basis ¥on Kupferverbindungen
und/oder kupferhaltigen Verbindungen selektiv zu hydrieren, bis der Linolensäuregehalt
bis unter 70 % des ursprünglichem Gehalts zurückgegangen ist und von der anfangs anwesenden Linolsaure zumindest 4O % behalten bleibt. Diese
Katalysatoren lassen sich auf dem Wege über eine Kopräzipitation einer reduzierbaren
Kupferverbinding und einer nicht reduzierteren Verbindung, wie z.B.
durch Kopräzipitation von Kupfer- und Chromsalzen, durch Tränkung eines nichtreduzierbaren
Trägers mit einer wässerigem Lösung eines Kupfersalzes oder
durch Zersetzung einer organischen Kupferverbindiiig !Herstellen. Obgleich die
Reduktion des Katalysators unter ReaktionsbedlngEingea erfolgen kann, empfiehlt
es sich aus praktischen Gründen, den Katalysator vor dessen Einsatz der reduzierenden
Wirkung von Wasserstoff zu ismterzleiien, und zwar unter solchen Bedingungen,
dass sich keine Ubermässige Sinterung einstellt. Diese Bedingungen
werden nicht beschrieben; als Redulitlonsteiaperatur werden Temperaturen von
etwa 200 °C benutzt.
Die Anwendung organischer Kupferverbindungen bei der Reduktion oder
Hydrierung organischer Verbindungen, besonders ungesättigter Fettsäuren ist
bereits aus der niederländischen Patentschrift S9Q bekannt. Der Gebrauch von
mittels Reduktion von Kupfercarbonat anfallenden Hupferteilchen zum Hydrieren
flüssiger Fettsäuren und Glyzeride ist aus der niederländischen Patent- ·
schrift 1800 bekannt. In der britischen Patentschrift 670.906 wird ein Kupferkatalysator
beschrieben, der aus metallischem Kupfer besteht oder während der Hydrierung zu metallischem Kupfer reduziert warde waä keine Aktivatoren enthält.
Dieser Katalysator wird für die selektive Hydrierung von Ölen, Fetten oder
Estern benutzt, die neben mehr ungesättigtem Fettsäuren auch Ölsäure enthalten.
Dabei werden die ungesättigten Fettsäuren zn ölsäure hydriert und bereits anwesende
Ölsäure wird nicht hydriert. Bs versteht sich, dass bei vorzeitiger.
Beendigung der Hydrierung nur ein Teil der mehr ungesättigten Fettsäuren hydriert
sein wird, während von der Ölsäure nur eine geringe Menge oder überhaupt nichts umgesetzt
ist.
Die Katalysatoren auf Kupferbasis sind weit weniger aktiv als die
Nickelkatalysatoren, die gewöhnlich beim Hydrieren von Ölen und Fetten benutzt
werden. In der britischen Patentschrift !.,122.398 wird behauptet dass die
Wirksamkeit eines Kupferkatalysatorss vorbehaltlicli einer hohen Selektivität
zur Hydrierung von Linolensäure, nach "'Einbau" von Elementen in geringen Mengen,
welche an sich bereits aktive Hydrleramgskatalysatcireii darstellen, wie Nickel,
Platin und Palladium, beträchtlich gesteigert weräem kann. Die gewünschte Kombi-
109817/1TtT
— O _
nation nämlich Steigerung der Aktivität und Aufrechterhaltung der Selektivität
lässt sich nur dann verwirklichen, wenn das aktivere Element völlig von Kupferatomen
umgeben ist. In der Literatur wird hierzu erwähnt, dass die Aussenflache
kleiner', aus einer Legierung von Kupfer und Nickel bestehender Teilchen zum
grössten Teile mit Kupferatomen beschickt ist (siehe Tuul, J. und Farnsworth, M.E..,
Journ. Am. Chem. Soc. 33>, 2247 (1961) und van de Plank, P. und Sachtier, W.M.H.,
Journal Catalysis, T_, 300 (1967). Aus den genannten Untersuchungen hat sich ergeben,
dass die Fraktion an Kupferatomen in der freien Oberfläche von Kupfer/ Nickel-Legierungen bei wechselnder Zusammensetzung dieser Legierung innerhalb
eines weiten Bereichs (10 bis 90 % Kupfer) keine Änderung erfahrt. Dies bedeutet,
dass man in hohem Masse frei ist bei der Wahl des Kupfergehaltes. Vorgenannte
Katalysatoren können under Verwendung bekannter Verfahren, welche eine Kopräzipitation
und/oder Tränkung eines Trägers umfassen, auf Basis von Kupferionen und
das aktivere Element enthaltenden Lösungen hergestellt werden.
Nicke3-/Kupfer-Katailysatoren, mit oder ohne Träger, und geeignet zur
Hydrierung ungesättigter Fette wobei von Hydroxyden, Oxyden oder Carbonaten
beider Metalle ausgegangen wird, werden bereits in der niederländischen Patentschrift
2658 beschrieben; ausserdem ist aus der britischen Patentschrift 642.012
die Anwendung von mit Kupfer aktivierten Nickelkatalysatoren bekannt. Die Anwendung
eines Kupfer/Nickel-Katalysators mit überwiegendem Kupferanteil zur selektiven
Hydrierung von poly-ungesättigten zu mono-ungesättigten Bestandteilen ohne
Beeinträchtigung der ursprünglich vorhandenen mono-ungesättigten Verbindingen ist auch aus der britischen Patentschrift 921.033 bekannt. Gemäss der britischen
Patentschrift 932.991 lassen sich Öle und Fette mit einem Katalysator, hergestellt
durch Kopräzipitation von Kupferionen und Ionen eines eine Legierung mit
Kupfer bildenden Metalls, selektiv hydrieren. Dieses zweite Metall kann Nickel sein.
Zur Erhaltung einer möglichst grossen katalytisch aktiven Oberfläche
bemüht man sich, eine Dispersion sehr feiner katalytisch aktiver Kupfer- bzw. Kupfer/Nickel-Teilchen zu gewinnen. Von Kupfer ist aber bekannt, dass es sich
bei der Reduktion sehr leicht zu grösseren Partikeln zusammenballt. Dieser Nachteil
gilt sowohl für gemäss der Kopräzipitationsmethode wie der Tränkmethode
hergestellte Katalysatoren. Aus der Literatur (siehe Weaver, C, Chem. Ind.
(London) Seite 370 (1965) ist in diesem Zusammenhang bekannt, dass die Wechselwirkung
zwischen reinen Metallteilchen und ionogenen hitzebeständigen Trägern, wie Siliciumdioxyd, nur schwach ist. Dies führt dazu, dass bei Temperaturen über
z.B. 2(Xi 0C winzige Metallteilchen leicht über die Oberfläche eines ionogenen
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Trägerstoffs wandern können. Hierdurch lässt sich bei erhöhter Temperatur eine
Zusammenballung und Sinterung der Metallteilchen zu gröszeren Einheiten nicht
vermeiden. Weil die Beweglichkeit der Metallteilchen nachlässt, wenn sie grosser werden, hört die Wanderung der Metallteilchen nach Erreichung einer
bestimmten (relativ grossen) Teilchenabmessung schliesslich völlig auf. Nur im Falle einer homogenen Verteilung des Metalls über den Träger, entsprechend einer
bestimmten maximalen Distanz der Teilchen zueinander, bleibt die Agglomerierung der Metallteilchen einigermassen beschränkt.
Weil die bisher bekannten Katalysatoren mit hoher Selektivität für die
Hydrierung von Linolensäure wenig aktiv sind, muss im Gegensatz zu den aktiveren
Nickelkatalysatoren unter erhöhtem Druck hydriert werden. Ferner sind diese Katalysatoren wenig hitzebeständig; hierdurch lässt sich bei der notwendigen
Reduktion zumindest eines Teils der Metallverbindungen zum Metall eine Sinterung
der katalytisch wirksamen Teilchen kaum vermeiden. Vorbedingung zur Gewinnung
von Katalysatoren mit technisch brauchbarer Aktivität ist eine Reduktion unter so milden Bedingungen, dass die Metallverbindung zum Teil in nicht reduzierter
Form vorhanden bleibt. Eine Reduktion unter solchen Bedingungen, dass die anwesenden
Metallverbindungen restlos in das Metall umgesetzt werden, führt
zwangsläufig zu einer starken Sinterung der katalytisch wirksamen Teilchen und ergibt somit Katalysatoren von geringer Aktivität. Infolge der Anwesenheit eines
Teils der Kupferverbindung in nicht reduzierter Form wird beim Hydrieren der Öle eine nicht zu vernachlässigende Menge Kupfer gelöst. Die in Form von Kupferseifen
anwesenden Kupferionen fördern die Oxydation ungesättiger Fettsäuren.
Überdies ist aus toxischen Gründen nur eine Konzentration von 0,1 ppm Kupfer im hydrierten Öl gestattet, so dass eine technisch schwer realisierbare Nachreinigung notwendig ist. Ferner wird an die Filtrierbarkeit der Hydrierungskatalysatoren
aus dem hydrierten 01 hohe Anforderungen gestellt. Im allgemeinen sind die durch Kopräzipitation gebildeten Katalysatoren oder auf Basis der entsprechenden
Metallformiate hergestellte Katalysatoren weniger gut filtrierbar. Schliesslich sind die gemäss den bekannten Techniken hergestellten kupferhaltigen Katalysatoren
in bezug auf katalytische Eigenschaften nicht immer gut zu reproduzieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist also die Schaffung eines Verfahrens
zur Hydrierung von Ölen unter Anwendung eines Katalysators mit nachfolgenden,
dem Verfahren förderlichen Eigenschaften:
1. eine erhöhte Aktivität im Vergleich zu den bekannten, kupferhaltigen Katalysatoren;
2. weitgehende Hitzebeständigkeit und leichte Regenerierbarkeit;
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3. kaum irgendwelche Metallabgabe an das 01 während der Hydrierung;
4. ausgezeichnete Filtrierbarkeit aus hydriertemOl und
5. reproduzierbare katalytische Eigenschaften.
Im Gegensatz zu reinen Metallen, zeigen Metalloxyde eine sehr gute
Bindung an ionogene Oberflächen. Eine Sinterung von auf der Oberfläche eines
Trägerstoffs befindlichen Metälloxydteilchen tritt dann auch weniger schnell
auf, besonders in Anwesenheit von Wasserdampf. Ferner kann auch dann vor einer guten Haftung eines Metalloxyds am entsprechenden Metall gesprochen werden,
wenn entweder das Metall oder das Oxyd in Form einer dtlnnen Schicht vorliegt.
Dies schliesst ein, dass die Bildung eines hitzebeständigen Metallkatalysators möglich ist, wenn der Teil der katalytisch wirksamen Teilchen,
der mit dem Träger in Kontakt tritt, nicht reduziert wird. Im allgemeinen lässt sich dies nur schwer verwirklichen, weil die Reduktionsgeschwindigkeit
kleiner Metalloxydteilchen durch die Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der
sich Kerne der Metallphase bilden. Gibt es einmal einen Metallkern in einem
Teilchen, so kann der Kern so schnell anwachsen, dass das Oxyd schnell und
vollständig in das Metall umgesetzt wird. Dies ist u.a. bei Kupferoxyd der
Fall, das bei Temperaturen unter 200 C sehr schnell und restlos zum reinen
Metall reduziert werden kann, auch wenn das Oxyd in Form kleiner Teilchen homogen über einen hitzebeständigen Träger verteilt ist. Hierdurch zeigen
Kupferkatalysatoren im allgemeinen eine sehr schlechte Widerstandfähigkeit gegen hohe Temperaturen (z.B. von mehr als 200 C).
Nickel aber bildet mit den üblichen Trägerstoffen, wie Siliciumdioxyd
und Aluminiumoxyd, Verbindungen, welche weitaus schwieriger als das Nickeloxyd
selbst zu reduzieren sind. So kann mit Siliciumdioxyd ein Hydrosilikat gebildet
werden, das erst über 600 C langsam reduziert wird. Die Grenzschicht zwischen
dem Nickeloxyd (ggf. Nickelhydroxyd) und dem Träger ist eine Verbinding, welche
erst bei höheren Temperaturen als das Nickeloxyd selbst.reduziert wird. Es ist
auf diese Weise leicht möglich, Nickel-auf-Trägerkatalysatoren zu bilden.
Ferner ist bekannt, dass Metalle gegenseitig eine gute Bindung zeigen.
Der Grundgedanke der Erfindung ist, dass die gute Haftung von Kupfer über Nickel
und anschliessend über eine Nickelverbindung an einem hitzebeständigen Träger
die Möglichkeit bieten kann, die gefällte Kupferverbindung restlos zu metallischem
Kupfer unter Vermeidung eines Ubermässigen Wachstums der Kupferteilchen
zu reduzieren. Dies wird unter vollständiger Reduktion des Kupfers ein bedeutend
wirksamerer Katalysator ergeben, bei dem sich wenig oder überhaupt kein Kupfer
im 01 löst. Metallisches Kupfer lässt sich nämlich durch freie Fettsäuren in
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Abwesenheit oxydierender Verbindungen nicht auflösen.
Obiger Gedankengang, der nach genauer und eingehender Betrachtung auf
Basis der noch nicht veröffentlichten Untersuchungsergebnisse bezüglich der Wechselwirkung von kleinen Katalysatorteilchen und solchen mit einem anorganischen
Trägerstoff entwickelt wurde, ist Ausgangspunkt des erfindungsgemässen
Verfahrens.
Die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass die Hydrierung von Ölen,
welche neben Linolsäure stärker ungesättigte Fettsäuren enthalten, bei einer
Temperatur zwischen 75 und 300 C und mit einem Katalysator aus Kupferteilchen im wesentlichen zur Grosse von 250 A oder weniger erfolgt, die sich nach homogener
Verteilung in der Katalysatormasse über Nickel und/oder Nickelverbindungen auf die Oberfläche eines hitzebeständigen Trägerstoffs ablagern.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird insonderheit mit Hilfe eines
Katalysators durchgeführt, der sich in drei einzelnen Stufen bildet und zwar
einer ersten Stufe, bei der eine homogene Schicht aus hydratisiertem Nickeloxyd
auf den hitzebeständigen Trägerstoff gefällt wird, einer zweiten Stufe, bei der auf diese Schicht von hydratisiertem Nickeloxyd eine homogen verteilte, unlösliche
Kupferverbindung gefällt wird und einer dritten Stufe, bei der der so beladene Trägerstoff bei einer Temperatur von über 150 C einer Reduktionsbehandlung
unterzogen wird.
Wegen der -winzigen Abmessungen der auf diese Weise auf dem Träger
abgelagerten Teilchen können die Atome der Kupfer- und Nickelmetalle während
der Reduktion leicht diffundieren und so eine Legierung bilden.
Während des Reduktionsvorgangs behauptet sich die innige Binding
zwischen den Kupferteilchen und der Nickelschicht. Diese Schicht ist ihrerseits über ein schwer zu reduzierendes Nickelhydrosilikat oder Silikat wieder fest
mit dem Träger verbunden.
Der Katalysator zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens
kann unter Anwendung an sich bekannter Präzipitationsvorgänge gebildet werden, welche gemäss dem dargelegten Prinzip hintereinander durchgeführt werden und
eine besondere Wirkung beabsichtigen, nämlich die Verwirklichung einer besseren Befestigung und Verteilung des Kupfers auf dem Trägerstoff, welcher Effekt z.B.
nicht durch eine Umkehrung der Reihenfolge dieser Vorgänge herbeigeführt werden könnte. Eine so hergestellte Katalysatormasse erweist sich als thermisch weitaus
stabiler als die Katalysatormassen, welche in der vorgenannten Literatur besprochen wurden, und bei denen sich Kupfer- und Nickelverbindungen grösstenteils
nebeneinander und ungleichmässig verteilt auf dem Träger befinden. DJe Reduktion
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kann auch ohne weiteres bei Temperaturen stattfinden, die weit über 150 C liegen.
Findet die Reduktion bei niedrigen Temperaturen statt, was mit Rücksicht
auf die Vermeidung ungewünschter Nebenreaktionen bei der sogenannten "Nassreduktion" unbedingt notwendig ist, so lässt sich eine Lösung von Kupfer praktisch
nicht umgehen. Aus diesem Grunde erfolgt die Reduktion vorzugsweise nicht im Öl und bei einer Temperatur über 200 C und insonderheit zwischen
500 und 1000 °C. Bei letzteren, für Kupfer extrem hohen Reduktionstemperaturen wird eine vollständige Reduktion erzielt, so dass eine Lösung der Kupferverbindung
im Ql kaum oder überhaupt nicht eintreten wird.
Weil die Kupferteilchen trotz einer hohen Reduktionstemperatur nur
klein bleiben, ist der vorliegende Katalysator sehr aktiv. Dies hat zur Folge,
dass zur Steigerung der Selektivität für Linolensäure, die Hydrierungstemperatur
bedeutend niedriger angesetzt werden kann als für die bekannten Katalysatoren,
deren üblichster Temperaturbereich zwischen 160 und 200 C liegt. Nach Koritala
und Duttoh (Journal Am, Oil Chem. Soc. ^3, 556-8 (1966) nimmt die Linolensäureselektivität
(ic. ' /IL . ; V unter starkem Rühren des Reaktionsgemisches beim
Rückgang der Temperatur zu. Vorzugsweise verläuft das vorliegende Verfahren deshalb bei einer Temperatur von maximal 160 C. Ebenso kann die Hydrierung bei
einem niedrigeren Druck stattfinden, z.B. bei atmosphärischem Druck, in einer für Nickelkatalysatoren üblichen Apparatur.
Ohne die Erfindung darauf zu beschränken kann das erfindungsgemässe
Verfahren weiterhin mit Hilfe eines Katalysators durchgeführt werden, der dadurch
erhalten wird, dass man in der ersten Stufe den Trägerstoff in hochdisperser Form in einer verdünnten Lösung eines Nickelsalzes suspendiert und unter kräftigem
Rühren den pH-Wert der Suspension von einem Wert unter 5 mit einer Geschwindigkeit
von. maximal 0,1 pH-Einheiten in der Minute auf einem Wert von etwa 7 erhöht, wonach der beladene Trägerstoff von der Flüssigkeit getrennt
und gewaschen wird, anschliessend in der zweiten Stufe dieses Material in .
einer verdünnten Lösung eines Kupfer-Weinsäure-Komplexes bei einem pH-Wert von über 6 suspendiert, unter kräftigem Rühren entweder ein Salz von Hydroxylamin
ο ο
bei einer Temperatur von 40 C bis 100 C in die Suspension einspritzt oder
aber ein Monosaccharid bei einer Temperatur zwischen 0 und 40 C dieser Suspension
beigibt und diese Suspension anschliessend zu einer Temperatur zwischen
60 und 100 C erhitzt, wonach der mit Nickel- und Kupferverbindungen beladene
Träger nach einiger Zeit von der Flüssigkeit getrennt, gewaschen und getrocknet,
und in der dritten Stufe die so erhaltene Masse, entweder bei 150 °C bis 250 °C
mit Wasserstoff in dem zu hydrierenden 01 oder zwischen 200° und 1000 °C in
einem Wasserstofi'strom reduziert wird.
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Die erste Stufe der vorgenannten Bearbeitungen und zwar die fällung
des hydratisierten Nickeloxyds auf einen hitzebeständigen Träger wird in den
deutschen Patentanmeldungen P 17 67 202.5-41 und P 19 46 225.0 näher erörtert. Wichtig ist, dass beim Durchführen dieser Stufe die Oberfläche
des Trägerstoffs homogen mit hydratisiertem Nickeloxyd beschickt ist. Dies lässt sich mit dem Verfahren der obigen Patentanmeldungen leicht verwirklichen.
Als Trägermaterial können für die Fetthärtung übliche Formen von
Siliciumdioxyd Anwendung finden, wie Kieseiguhr, AEROSIL oder in situ präzipitiertes
Siliciumdioxyd, ferner Aluminiumoxyd, Titandioxyd, Chromoxyd, Magnesiumoxyd oder Bariumoxyd. Die Mengen des auf diese Stoffe zu fällenden Nickels hängen
völlig von der gewünschten Aktivität und/oder Selektivität des Katalysators ab und können hinsichtlich der Menge an Trägerstoff zwischen sehr weiten und leicht
einstellbaren und reproduzierbaren Grenzen von 5 bis 200 Gew.% schwanken.
Für die Wahl der zu fällenden Kupfermenge gibt es gleichfalls einen
sehr weiten Bereich; das Kupfer/Nickel-Verhältnis der Katalysatoren kann von 1 bis 100 schwanken. Findet die Fällung der Kupferverbindung auf die richtige
Weise statt, so werden die grössten der anfallenden Teilchen Abmessungen zwischen
150 und 250 A-Einheiten zeigen. Diese Abmessungen ändern sich nicht bei der
Calcinierung und/oder Reduzierung der gefällten Kupferverbindungen, so dass der erfindungsgemässe Katalysator sehr hitzebeständig ist. Eine Reduktion bei Temperaturen
von 600 C bis zu 1000 C ist ohne weiteres durchführbar. Durch diese
Eigenschaft lässt sich der Katalysator für das erfindungsgemässe Verfahren auch
ausgezeichnet bei hohen Temperaturen regenerieren.
Weil die Bedingungen, unter denen zuerst hydratisiertes Nickeloxyd und
anschliessend Kupfer-I-oxyd gefällt werden, im vorliegenden Falle besonders gut
zu bestimmen und zu überwachen sind, können Katalysatoren hergestellt werden,
welche unter Beibehaltung einer grossen Freiheit in der Wahl des Kupfer/Nickel-Verhältnisses
und der Dichte der Beladung des hitzebeständigen Trägers mit katalytisch aktivem Stoff ausgezeichnet reproduzierbare katalytische Eigenschaften
aufweisen.
Die Ausfällung der Kupferverbindung (Kupfer-I-oxyd) beruht auf der an
sich bekannten Erscheinung, dass eine Präzipitation bei einem für diese Fällung gewünschten und im voraus eingestellten pH-Wert stattfinden kann, wenn man sich
des Unterschieds in Löslichkeit der den verschiedenen Wertigkeiten entsprechenden
Ionen-Komplexe der zu fällenden Kupferverbindung bedienen kann. In letzterem
Falle aber soll das Verhältnis der Geschwindigkeiten, mit denen die auszufallende
Verbindung zuv Oberfläche des bereits mit hydruiisiertem Nickeloxyd beiäderten
Trägerstoffs wandert und diese Verbindung in der Lösung generiert wird, in der
BAD ORIGINAL
Weise eingestellt werden, dass die Konzentration der schlecht löslichen Verbindung
in der Lösung den zur Bildung stabiler, isolierter in der Lösung befindlichen Kerne erforderlichen Wert nicht Überschreitet.
Von wesentlicher Bedeutung für das vorliegende Verfahren ist deshalb,
dass - falls unter Einstellung eines bestimmten pH-Werts und in Anwesenheit eines suspendierten Trägerstoffs die Wertigkeiten der Ionen des auszufällenden
Kupfers geändert werden - eine solche Änderung homogen und langsam unter steter
Überwachung der Bedingungen zu erfolgen hat, damit eine genügende Zahl kleiner
Teilchen ausgefällt wird. Unter "homogen" ist hier zu verstehen, dass die Konzentration
der Ionen von alter und neuer Wertigkeit nicht vom Ort in der Lösung
abhängig ist, sogar auch dann, wenn beliebig kleine Volumeneinheiten in Betracht gezogen werden; mit dem Begriff "langsam" wird hier gemeint, dass
die Konzentrationszunahme der Ionen mit der neuen Wertigkeit gegenüber solchen mit der alten Wertigkeit je Zeiteinheit niedriger ist als die Intensität mit
der die zu fällende Verbindung aus der Lösung zur Oberfläche des Trägerstoffs
hin wandert. Wie bereits erwähnt ist hiervon die Rede, wenn man in die verdünnte,
aus einer Komplexverbindung von Kupfer und Weinsäure bestehende Lösung, in der der bereits mit hydratisiertem Nickeloxyd beladen^ Trägerstoff suspendiert
worden ist, unter Rühren der Lösung und unter Beibehaltung eines bestimmten pH-Werts sowie Beherrschung der.Temperatur ein Reduktionsmittel einwirken
lässt, so dass eine Präzipitation von Kupfer-I-oxyd ausschliesslich
auf der Oberfläche des mit hydratisiertem Nickeloxyd beladenen Trägerstoffs
stattfindet, wonach das doppelt beladene Material von der Flüssigkeit getrennt und weiteren Bearbeitungen, wie Trocknen, Calcinieren und/oder Reduzieren
unterzogen wird. Mit "Beherrschung" der Temperatur wird hier gemeint, dass eine fest eingestellte Temperatur oder der Verlauf der Temperatur mit der
Zeit genau den gewünschten Präzipitationsbedingungen angepasst sind. Das Reduktionsmittel.
z.B. ein Monosaccharid, kann bereits zu Anfang des Fällungsvorgangs auf einmal zu der Lösung gegeben werden. Unter Umständen ist es aber
vorzuziehen, das Mittel nach und nach in bestimmten Mengen in die Lösung einzuspritzen.
Dies kann bei Anwendung eines Hydroxylammoniumsalzes der Fall
sein. Unter "Einspritzen" ist ein solcher Vorgang zu verstehen, bei dem das
Reduktionsmittel und die Suspension des mit hydratisiertem Nickeloxyd beladenen
Trägers mit einander in Kontakt gebracht werden, ohne dass sich eine andere
Phase in unmittelbarer Nähe befindet. Damit wird eine ausserordentlich schnelle
Verteilung des Reduktionsmittels in der gerührten Lösung (Suspension) erzielt,
ohne dass Oberflächenspannungen die Verteilung erschweren, so dass die Ionen
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unter langsamer Änderung ihrer Wertigkeit nach wie vor homogen verteilt werden.
Der Ausdruck "bestimmte Menge" ist in dem Sinne aufzufassen, dass die je Zeiteinheit,
einzuspritzende Reduktionsmittelmenge genau den Reaktionsbedingungen anzupassen ist, die zur Bildung einer Katalysatormasse von der gewünschten
Struktur mit kleinen isolierten katalytisch aktiven Cupro-oxyd-Teilchen auf
dem bereits mit hydratisiertem Nickcloxyd beladenen Träger erforderlich sind.
Die Erfindung wird des weiteren an Hand von Beispielen erläutert.
Zuerst werden Beispiele zur Herstellung von Katalysatoren mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens erteilt, wonach die Resultate von Versuchen mit
diesen Katalysatoren besprochen wurden.
Die Herstellung eines Katalysators zur Anwendung des erfindungsgemässen
Verfahrens erfolgt in zwei Stufen. Zuerst wird ein hochporöses Siliciumdioxyd-Präparat
mit hydratisiertem Nickeloxyd bedeckt, wonach während einer nachfolgenden Reaktion Kupfer(I)-Oxyd auf die beladene Trägermasse abgelagert wird.
Stufe A
Beladung von_Siliciumdiox2d_mit_hYdratisiertem_Nickelox^d
In 3 Liter entmineralisiertem Wasser wurden 124,0 g Ni(NO )„ . 6 aq,
50,1 g Harnstoff und 59,0 g NaNO gelöst, wonach in der Lösung 50 g Silicium-
2-1
dioxyd (AEROSIL, 380 mg ) suspendiert wurden. Anschliessend erhitzte man die Suspension unter kräftigem Rühren 18 Stunden auf 100 C. Dabei stieg der pH-Wert der Suspension von etwa 3 auf etwa 7 an. Der beladene Trägerstoff konnte anschliessend sehr schnell abfiltriert werden und wurde zweimal mit Wasser ausgewaschen.
dioxyd (AEROSIL, 380 mg ) suspendiert wurden. Anschliessend erhitzte man die Suspension unter kräftigem Rühren 18 Stunden auf 100 C. Dabei stieg der pH-Wert der Suspension von etwa 3 auf etwa 7 an. Der beladene Trägerstoff konnte anschliessend sehr schnell abfiltriert werden und wurde zweimal mit Wasser ausgewaschen.
Nach der Trocknung bei 120 C bildete sich eine Menge von 86 g beladenem
Siliciumdioxyd mit einer Zusammensetzung von 27,4 Gew.% Nickel und
50,3 Gew.% SiO . Zur Bestimmung der Abmessungen der Nickelteilchen wurde eine Probe des Materials 18 Stunden lang bei 500 C in einem Wasserstoffstrom erhitzt.
An Hand der-Wasserstoffadsorption konnte eine Nickeloberfläche von
130 m^/g Nickel gemessen werden, was auf eine Teilchengrösse von maximal
50 Α-Einheiten hinweist. Die Gesamtoberfläche des Materials betrug nach der Reduktionsbehandlung 306 m /g.
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Stufe 3
Beladung_des_in Stufe A_erhaltenen_Materials mit Kupferd^-Oxjrd
In 1 Liter Wasser wurden 87 g Kalium-Natriumtartrat . 4 aq, 33 g Na CO und 74,0 g Cu(NO ) . 3 aq gelöst. Diese Lösung wurde zu einer
Suspension von 35,5 g des obenerwähnten mit Nickeloxyd beladenen Siliciumdioxyds
in 2 1 Wasser gegeben. In der so erhaltenen Suspension wurden schliesslich
bei Zimmertemperatur 30,5 g Glukose (C-H10O,, . Ho0) und 18,6 g Harnstoff
O Χύ O A
gelöst, Anschliessend wurde die Suspension unter kräftigem Rühren 18 Stunden
auf 80 C erhitzt. Dabei sank der pH-Wert der Suspension zuerst von 8,1 auf 5,9, um dann wieder auf 6,3 anzusteigen. Nach 18 Stunden wurde die
nunmehr mit Kupfer und Nickel beladene Trägermasse schnell abfiltriert und
zweimal mit Wasser ausgewaschen.
Nach der Trocknung bei 120 C ergaben sich 55 g Katalysator, der 30,1 Gew.%·Kupfer, 16,6 Gew.% Nickel und 27,1 Gew.% SiO enthielt. Nach CaI-cinierung
und anschliessender Reduzierung in einem Wasserstoffstrom über einen
Zeitraum von 18 Stunden und bei einer Temperatur von 700 C fiel eine Kupfer-Nickel-Legierung
an, deren mittlere Teilchengrösse erkennbar an der Verbreiterung der Röntgenreflexionen 170 Ä betrug. Das beigefügte Bild zeigt eine
elektronenmikroskopische Aufnahme des nach der Reduktion anfallenden Katalysators .
Dieses Beispiel bezieht sich auf die Herstellung eines Katalysatores,
wobei als Trägermasse Kieseiguhr verwendet wird.
Stufe A
Beladung_von Kieseiguhr mit_hy_dratisiertem Nickeloxid
In 3 Liter entmineralisiertem Wasser wurden 73,5 g Ni(NO ) . 6 aq,
• 2
30 g Harnstoff und 69 g NaNO gelöst, wonach darin 30 g Kieseiguhr (15 m /g)
2i
suspensiert wurden. Die Suspension wurde darauf unter kräftigem Rühren 18 Stunden
lang auf 100 C erhitzt. Dabei stieg der pH-Wert der Suspension von etwa 3 auf etwa 6 an. Der beladene Trägerstoff konnte anschliessend sehr schnell
abfiltriert werden, worauf die Masse zweimal mit heissem Wasser ausgewaschen und dann unmittelbar der Stufe B zugeführt wurde.
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Stufe B
Beladung des_in Stufe_A gewonnenen Materials mit Kupfer(I2~oxyd
In 2 Liter Wasser wurden 133,5 g Kaliumnatrium-Tartrat . 4 aq,
206 g NaHCO , 8 g Na CO . 10 HO und 114 g Cu(NO ) . 3 aq gelöst. Diese
ο Δ ό Δ ö ό ■
Lösung wurde daraufhin mit einer Suspension des Materials von Stufe A in
1 Liter Wasser vermischt. In der so erhaltenen Suspension wurden schliesslich
62 g Glukose gelöst. Dieser Suspension wurde unter kräftigem Rühren
ο *
18 Stunden auf 100 C erhitzt. Der pH-Wert der Suspension sank dabei zunächst
von 8,5 auf 6,0 um danach wieder auf 7,8 anzusteigen. Nach 18 Stunden wurde die nunmehr mit Kupfer und Nickel beladene Trägermasse schnell abfiltriert
und zweimal mit heissem Wasser ausgewaschen. Nach der Trocknung bei 120 C erhielt man eine Menge von 81 g Katalysator mit folgenden' Komponenten
u.a. 34,4 Gew.% Kupfer, 16,7 Gew.% Nickel und 26,1 Gew.% SiO . Die Grosse
der Kupfer(I)-Oxydteilchen betrug 200 A bestimmt mit Hilfe der Verbreiterung
von Röntgenreflexionen. Diese Grosse wurde auch nach Reduktion bei 600 C
und 900 °C festgestellt.
Nachfolgende Beispiele beziehen sich auf die Hydrierung von Ölen.
Die Hydrierung erfolgte in einem mit einem Rührer ausgestatteten Autoklaven aus Chromnickelstahl mit einem Inhalt von 1 Liter. Der Autoklav
wurde mit einem halben Liter raffiniertem Sojabohnenöl (Gehalt an freier Fettsäure 0,05 Gew.%, Jodzahl 133) gefüllt. Die auf gaschromatographischem
Wege ermittelte Fettsäure-Zusammensetzung (gesamte Fettsäure = 100 %) sah folgendermassen aus:
Linolsäure | 54,0 |
Linolensäure | 7,7 |
Ölsäure | 23,0 |
Laurinsäure | 0,1 |
Palmitinsäure | 10,6 |
Stearinsäure | 4,& |
Das 01 wurde zur Entfernung des gelösten Sauerstoffs aus dem System
vorher mit Wasserstoff behandelt. Als Katalysator diente der Katalysator von
Beispiel 1, der jedoch unter entsprechenden Reaktionsbedingungen im 01 reduziert
wurde. Diesem Vorgang ging eine Calcinierung· an der Luft bei 600 0C voran.
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Bei diesem Versuch wurde eine solche Menge Katalysator zugegeben dass der Kupferanteil
im 01 0,1 Gew.% betrug (1,4 g Katalysator). Nach Schliessen des Autoklaven wurde die Über dem 01 befindliche Luft entfernt, wonach der Inhalt des Autoklaven
unter'einem Wasserstoffdruck von 5 at auf eine Temperatur von 200 C erhitzt
wurde. Die Reaktion wurde durch Einschalten der Rührer eingeleitet. Nach einer
Induktionsperiode von 2 min (charakteristisch für eine "nasse" Reduktion des
Katalysators) wurde der Verlauf der Reaktion anhand des Druckabfalls im Wasserstoffvorratsgefäss
(der Wasserstoffdruck im Autoklaven wurde stets auf 5 at gehalten) und der Änderung im Brechungsindex des 01s weiter verfolgt. Nach
zwischenzeitlicher Probenahme wurde 28 min nach Beginn der Wasserstoffaufnahme,
als eine Jodzahl von 102 vorlag, die Hydrierung durch Abschaltung der Rührer beendet. Es fand dann keine Wasserstoffaufnahme mehr statt.
Unter Berücksichtigung des Verlustes an Soja-01 während des Hydrierungsvorgangs wegen der Probenahme ergab sich eine Katalysatoraktivität von 43,2 1 H
(Normalbedingungen von Temperatur und Druck)/h.g Cu.
Die zwischenzeitlichen Proben sowie die Endprobe wurden durch die folgender
gaschromatographisch bestimmten Fettsäurezusammensetzungen charakterisiert:
Jodzahl | 119 | 112 | 102 |
Linolsäure. | 47,3 '% | 40,7 % | 33,3 % |
Linolensäure | 4,8 % | ο ο Pf O y Ct /0 |
2,2% |
Ölsäure | 31,4 % | - 38,0 % | 44,7 % |
Laurinsäure | 0,1 % | 0,1 % | 0,1 % |
Palmitinsäure | 11,4 % | 11,4 % | 12,6 % |
Stearinsäure | 5,0 % | C C W υ· Ο /o |
7,1 % |
Bei dieser "nassen" Reduktion des Katalysators konnten selbstverständlich
nach Abfiltrieren dieses Katalysators Kupfer und Nickel im Öl nachgewiesen
werden und zwar in Mengen von bzw. Cu: 3,5 mg/kg und Ni: 0,23 mg/kg.
Die Versuchsbedingungen hier entsprachen denen von Besipiel 3. Die
Reaktionstemperatur betrug 200 C und der Wasserstoffdruck 5 at; das 01 enthielt
0,1 Gew.% Cu. Es wurde derselbe Katalysator benutzt, der jetzt allerdings
nach Calcinierung bei 600 C vorher 18 Stunden lang in fliessendem Wasserstoff
bei 400 C reduziert und durch Aufnahme in mit Wasserstoff vorbehandeltem Soja-Öl
gegen Oxydation geschützt wurde. Die Wasserstoffaufnahm© setzte gleich nach Ein-
10 9817/1791
schalten der Rührer ein. Die Probenahme erfolgte bei den Jodzahlen 118, 106
und 96. Die Jodzahl 96 wurde nach 10 min erreicht; hieraus konnte eine Aktivität
von 168 1 H (Normbedingungen)/h.g Cu geschlossen werden.
. Die Zwischenproben und die Endprobe wurden durch folgende gaschromato
graphisch ermittelte Pettsäurezusammensetzungen charakterisiert:
Jodzahl | 118 | % | 106 | 96 |
Linolsäure | 44,4 | % . | 35,0 % | 25,8 % |
Linolensäure | 5,1 | % | 2,9 % | .1,5 % |
Ölsäure | 33,5 | % | 43,8 % | 53,9 % |
Laurinsäure | 0,1 | % | 0,1 % | 0,1 % |
Palmitinsäure | 11,6 | % | 12,2 % | 12,0 % |
Stearinesäure | 5,3 | 6,0 % | 6,7 % | |
uktion bei 400 °C | mit Wasserstoff reichte | nicht d |
Lösung von Kupfer und Nickel im öl zu vermeiden. Die Gehalte betrugen:
Cu 2,9 mg/kg und Ni 0,29 mg/kg.
Auch hier wurde der gemäss Beispiel 1 hergestellte Katalysator benutzt.
Der Katalysator wurde nach Calcinierung bei 600 C 18 Stunden in fliessendem Wasserstoff bei 600 C reduziert und nach Reduktion in das vorentgaste zu hydrierende
Soja-Öl gebracht, ohne Kontakt mit Luft-Sauerstoff. Bei der Hydrierung
entsprachen die Versuchsbedingungen denen der Beispiele. 3 und 4; die Temperatur
betrug 205 C. Die Geschwindigkeit der Wasserstoffaufnahme war höher als die
von Beispiel 4 und zwar 192 Liter H (Normbedingungen)/h.g Cu.
Das hydrierte 01 wurde anschliessend in einer Wasserstoffatmosphäre
vom Katalysator abfiltriert; das gehärtete 01 zeigte jetzt ohne nachträgliche
Reinigung einen Kupfer- und Nickelgehalt unter 0,1 ppm. Der Linolensäuregehalt
des hydrierten 01s betrug 30 % von dem des Ausgangsstoffs und der Linolensäuregehalt
58 % vom ursprünglichen Gehalt.
Die Versuchsbedingungen entsprachen denen von Beispiel 5(dazu gehört
also auch die Vorbehandlung des Katalysators) mit Ausnahme der Hydrierungstemperatur,
welche in diesem Fall 185 °C betrug. Auch jetzt setzte die Wasserstoffaufnähme
unmittelbar nach Einschalten der Rührer ein. Nach 8 Minuten wurde eine Jodzahl
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von 103 erreicht. Hieraus ergab sich eine Aktivität von 188 Liter H (Normbedingungen)
/h.g Cu. Diese entsprach deshalb ungefähr der, welche in Beispiel 5
bei einer Temperatur von 205 °C mit einem auf gleiche Weise vorbehandelten Katalysator
festgestellt wurde.
Das gehärtete Ol zeigte, auch jetzt wieder ohne nachträgliche Reinigung,
einen Kupfer- und Nickelgehalt unter 0,1 ppm. Die Zusammensetzung war:
Linolsäure 29,4 %
Linolensäure 2,2 %
Ölsäure 51,5 %
Laurinsäure 0,1%
Palmitinsäure 11,8 %
Stearinsäure 5,2 %
In diesem Beispiel wurde mit einem Katalysator mit niedrigem Nickelgehalt
gearbeitet. Es zeigte sich, dass ein solcher Katalysator besonders zur selektiven Hydrierung der im Sojabohnenöl vorhandenen Linolensäure geeignet
ist. Der Katalysator enthielt 4,4 Gew.% Nickel, 45,2 Gew.% Kupfer und 26,5 Gew.%
Siliciumdioxyd. Die Vorbehandlung des Katalysators erfolgte auf die in Beispiel 6
geschilderte Weise, es lagen während der Hydrierung auch dieselben Versuchsbedingungen
vor. Nach 15 Minuten wurde eine Jodzahl von 116 erreicht; dies ergab eine Aktivität von 56 Liter H (Normbedingungen)/h.g Cu.
Das gehärtete Öl wies nachfolgende Zusammensetzung auf:
Linolsäure 46,0 %
Linolensäure 2,1 %
Ölsäure 35,4 %
Laurinsäure 0,1 %
Palmitinsäure 11,8 %
Stearinsäure 4,7 %
Aus diesen Zahlen ergibt sich ein K-Wert (K = ) von 5>
^Linolsäure
In diesem Falle wurde Sojabohnenöl mit einem Katalysator hydriert, der
24,3 Gew.% Nickel, 23,7 Gew.% Kupfer und 27,3 Gew.% Siliciumdioxyd enthielt. Die
Vorbehandlung des Katalysators und die Versuchsbedingungen während der Hydrierung
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entsprachen denen von Beispiel 6, allerdings mit Ausnehme des Kafalysatorgehalts,
der 0,05 Gew,% Kupfer betrug.
Nach 10,5 min wurde eine Jodzahl von 101 erreicht,' aus der eine Aktivität
von 297 Liter H (Normbedingungen)/h.g Cu geschlossen werden konnte. Das
gehärtete Öl wies nachfolgende Zusammensetzung auf:
LinoIsäure | 30,7 |
Linolensäure | 2,3 |
Ölsäure . . | 49,3 |
Laurinsäure | 0,1 |
Palmitinsäure | 11,7 |
Stearinsäure | 5,9 |
Beispiel 9 . .
In diesem Beispiel wurde die Aktivität von erfindungsgemäss hergestellten.
Kupfer/Nickel-Katalysatoren mit den in der Literatur erwähnten Aktivitäten
der zur Zeit üblichen Kupfer/Nickel-Katalysatoren Verglichen. Die folgende Tabelle enthält einige Hydrierungsgeschwindigkeiten, gemessen an erfindungsgemäss
hergestellten Katalysatoren. Die Hydrierungsaktivität ist für gereinigtes Sojabohnenöl
bei einem Wasserstoffdruck von 5 Bar bestimmt worden. Als Hydrierungsgeschwindigkeit gilt die mittlere Geschwindigkeit mit der die ersten 25 % der
im Öl vorhandenen Doppelbindungen gesättigt werden.
% Reduk- Hydrie- Aktivität
Katalysator Typ |
1 | Kat. im Öl |
tions- temp. (OC) |
rungs- temp. (°C) |
Liter H2 (Normzustand)/ h.g Cu |
Bemerkung |
siehe Beisp. | 1 | 0,1 | 600 | 205 | 192 | |
siehe Beisp. | 2 | 0,1 | 600 | 185 | 188 | |
siehe Beisp. | 2 | 0,05 | 600 | 183 | 150 | |
siehe Beisp. | 1 | 0,05 | 600 | 142 | 59,1 | 6 |
siehe Beisp. | 1 | 0,1 | 200 | 200 | 43,2 | "nasse" Reduktion |
siehe Beisp. | 2 | 0,1 | 400 | 200 | 168 | |
siehe Beiso. | 0.1 | 900 | 200 | 165 |
Aus dieser Tabelle ergibt sich, dass bei ausreichend hoher Temperatur
reduzierte Katalysatoren bei einem Wasserstoffdruck von 5 Bar und Hydrierungs-
10 981 7/ 1791
temperaturen über 18G C eine Aktivität von 150-200 Liter H (Normalbedingungen/
h.g Cu) aufweisen. Bei 142 C wird noch stets eine Aktivität von etwa 60 Liter H
(Normzustand)/h.g Cu gemessen.
In der britischen Patentschrift 1.122.398 werden die Aktivitäten von zur
,Zeit üblichen Kupfer/Nickel-Katalysatoren erwähnt. Die Aktivität von Katalysatoren,
welche nur Kupfer als wirksame Komponente enthalten, beläuft sich bei 185 C,
einem Wasserstoffdruck von 5 Bar und 0,05 Gew.% Kupfer in Sojabohnenöl auf
5,19 Liter H (Normzustand)/h.g Cu. Bei Katalysatoren, in denen 30 Gew.% des
Kupfers durch Nickel ersetzt worden ist, liegt die Aktivität je g Kupfer dreimal
höher als bei Katalysatoren, die nur Kupfer enthalten. Bei einer Hydrierungstemperatur von 185 C ist deshalb für die üblichen Kupfer/Nickel-Katalysatoren
eine Aktivität von etwa 15 Liter H0 (Normalbedingungen)/h.g Cu gebräuchlich.
Dies bedeutet, dass erfindungsgemäss hergestellte Katalysatoren gegenüber
den üblichen Katalysatoren auf Basis von Kupfer und Nickel eine um etwa zehnfach
höhere Wirksamkeit aufweisen. Sogar bei einer Temperatur von 140 C und einem W-asserstoffdruck von 5 Bar zeigen die erfindungsgemässen Katalysatoren noch eine
etwa dreimal höhere Aktivität als die bisher üblichen Kupfer/Nickel-Katalysatoren.
Es gibt Hinweise dafür, dass für essbare Öle die Hydrierungsgeschwindigkeit
proportional zum Wasserstoffdruck ist (Eldib und Albright, Ing. Eng. Chem.,
49, 825, 1957). Auf Grund dieser Hinweise kann gesagt werden, dass die Aktivität
der erfindungsgemässen Kupfer/Nickel-Katalysatoren bei atmosphärischem Druck und
einer Hydrierungstemperatur von 185 C noch um etwa zweimal höher ist als die
der üblichen Kupfer/Nickel-Katalysatoren bei 185 C und einem Wasserstoffdruck
von 5 Bar.
109817/1791
Claims (5)
- PATENTANSPRÜCHE'!.Verfahren zur Hydrierung von Ölen bei erhöhter Temperatur mit Hilfe eines, elementares Kupfer und Nickel auf einem hitzebeständigen Trägerstoff enthaltenden Katalysators, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrierung bei einer Temperatur zwischen 75 und 300 C erfolgt mit einem Katalysator aus Kupferteilchen mit im wesentlichen einer Grosse von 250 Α-Einheiten oder kleiner welche sich nach homogener Verteilung in der Katalysatormasse Über Nickel und/oder Nickelverbindungen auf die Oberfläche eines hi^zebeständigen Trägerstoffs ablagern.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrierung mit einem Katalysator stattfindet, der in drei gesonderten Stufen gebildet wird und zwar einer ersten Stufe, bei der eine homogene Schicht aus hydratisiertem Nickeloxyd auf den hitzebeständigen Trägerstoff gefällt wird, einer zweiten Stufe, bei der auf diese Schicht aus hydratisiertein Nickeloxyd eine homogen verteilte und unlösliche Kupferverbindung gefällt wird und einer dritten Stufe, bei der die so beladene Trägermasse bei einer Temperatur von über 150 C einem Reduktionsvorgang unterzogen wird.
- 3. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion nicht im Öl stattfindet bei Temperaturen über 200 °C und insbesondere zwischen 500 °C und 1000 0C.
- 4. Verfahren gemäss Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrierung bei einer Temperatur zwischen 75 C und 160 C erfolgt.
- 5. Verfahren gemäss den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrierung mit einem Katalysator erfolgt, dessen Trägerstoff in der ersten Stufe in hochdisperser Form in einer verdünnten Lösung eines Nickelsalzes suspendiert wird, dass ferner unter kräftigem Rühren der pH-Wert der Suspension von einem Wert unter 5 Mt einer Geschwindigkeit von maximal 0,1 pH-Einheiten in der Minute auf einen Wert von etwa 7 erhöht wird, wonach die so beladene Trägermasse von der Flüssigkeit abgetrennt und gewaschen wird, anschliessend in der zweiten Stufe dieses Material in einer verdünnten Lösung eines Kupfer-Weinsäure-Komplexes bei einem pH-Wert von über 6 suspendiert, unter kräftigem Rühren entweder ein Salz von Hydroxylamin bei einer Temperatur von 40 C bis 100 °C in die Suspension eingespritzt oder aber ein Monosaccharid bei einer Temperatur zwischen 0 °C und 40 °C in die Suspension eingemischt und diese Suspension zu einer Temperatur zwischen 60 C und 100 C erhitzt wird, wonach man den mit Nickel- und Kupferverbindungen beladenen Träger nach einiger Zeit109817/1791- 19 -von der Flüssigkeit trennt, wäscht und trocknet, und schliesslich in der dritten Stufe die so erhaltene Masse entweder bei 150 C; bis zu 250 C mit Wasserstoff "in dem zu hydrierenden 01 oder aber bei einer Temperatur zwischen 200 °C und 1000 °C in einem Wasserstoffstrom reduziert wird.109817/1791Leerseite
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