DE2421989A1 - Kontinuierliches verfahren zur entfernung und/oder rueckgewinnung suspendierter metallkatalysatoren aus heterogenen systemen und/oder zur abtrennung des inaktivierten katalysatoranteiles vom noch verwendbaren katalysator aus suspensionen von gemischen derselben und/oder zur abtrennung einer entsprechenden kornklasse und/oder zur herstellung beziehungsweise gewinnung von metalloxyden aus suspensionen von gemischen der metalloxyde mit den entsprechenden metallen - Google Patents

Description

• Beschreibung zur Patentanmeldung betreffend Kontinuierliches Verfahren zur Entfernung und/oder Ricksewinnung suspendierter Metallkatalysatoren aus heterogenen Systemen und/oder zur Abtrennung des inaktivierten Katalysatoranteiles vom noch verwendbaren Katalysator aus Suspensionen von Gemischen derselben und/oder zur Abtrennung einer entsprechenden Kornklasse und/oder zur Herstellung beziehungsweise Gewinnung von Ketalloxyden aus SusPensionen von Gemischen der Metalloxyde mit den entsprechenden Metallen Es ist bekannt, daß bei zahlreichen Verfahren der chemischen Industrie feste Katalysatoren, die in den mindestens zum Teil in flüssiger Phase vorliegenden ReakUcnsteilnehmern suspendiert sind, verwendet werden. In dieser Weise kann zum Beispiel prinzipiell die konstante und günstigste Konzentration des Katalysators, und zwar die konstante Konzentration eines Katalysators gleichbleibender Aktivität am einfachsten sichergestellt werden0 Diese Aktivität ist im Prinzip durch die Einstellung der Teilchengröße leicht regelbar und das Vermischen der Reaktionsteilnehmer und des Katalysators kann durch Steuern der Strömungsverhältnisse und das Auftreten von Turbulenz gefördert werden.
• Bei Verwendung von suspendierten Katalysatoren müssen diese jedoch aus dem Reaktionsprodukt entfernt werden, und zwar teils zur Erzielung eines reinen Endproduktes, teils zur Rückgewinnung beziehungsweise Gewinnung des noch als Katalysator oder als Ausgangsstoff zur Herstellung des aktiven Bestandteiles des Katalysators oder auch als an sich wertvolles Produkt verwendbaren festen Stoffes.
• Diese Trennung ist wegen der physikalisch-chemischen Eigenschaften des Katalysators und der Reaktionsprodukte und häufig gerade wegen der bereits angedeuteten vom Gesichtspunkt der Katalyse vorteilhaften geringen Deilchengröße nicht immer einfach. Die Notwendigkeit der Abtrennung des Katalysators ist an sich ein den Aufwand erhöhender Baktor, der nach Möglichkeit durch den Wert des abgetrennten und gewonnenen Produktes ausgeglichen werden muß.
• Die beiden betreffenden katalytischen Vorgängen vonstatten gehenden chemischen Umsetzungen können bereits größtenteils in kontinuierlichen Reaktionsvorrichtungen mit hoher Produktivität (großer Volumgeschwindigkeit) durchgeführt werden. Die Stufen der sich daran, gegebenenfalls nach sonstigen Arbeitsgängen, anschließenden Katalysatorentfernung, wie Filtrieren, Absetzenlassen und gegebenenfalls Zentrifugieren, sind wesentlich schwerfälligere beziehungsweise umständlichere, zum Beispiel ein größeres Vorrichtungsvolumen beanspruchende, kaum kontinuierlich zu gestaltende beziehungsweise mit einem hohen Aufwand verbundene Mittel erfordernde Arbeitsgänge, deren weiterer Nachteil darin besteht, daß sie das nach einmaliger Verwendung erneut als Katalysator verwendbare aktive Material und das als Katalysator nicht mehr verwendbare inaktive Material gemeinsam abscheiden. Deren Trennung erfordert weitere Stufen und Vorrichtungen. Ferner machen die bekannten Trennverfahren meistens keinen Unterschied zwischen den in verschieden hohem Dispersionsgrad vorliegenden verschieden großen Katalysatorteilchen, die vom Gesichtspunkt der erneuten Verwendung nicht gleichwertig sind, wobei es bekannt ist, daß die Heterodispersität der Katalysatoren und ihr Zerkleinerungsgrad während der Reaktion im allgemeinen zunehmen.
• Es ist zu bemerken, daß das Mengenverhältnis des nach einmaliger Verwendung erneut als Katalysator verwendbaren aktiven Teiles zum inaktiven Teil in Abhängigkeit von der Art des Katalysators und der Reaktion sowie den nach den Erfordernissen zu wählenden Reaktionsparametern außerordentlich verschieden sein kann. So kann es zum Beispiel vorkommen, daß, wenn bei der getvünschten Volumgeschwindigkeit eine ausreichende Umsetzung nur durch bedeutende Katalysatorkonzentrationen erreicht werden kann, der in Suspension im Endprodukt aus der Reaktionsvorrichtung austretende -Katalysator zum überwiegenden Teil noch aktiv ist; mit anderen orten sind eine notwendige hohe Katalysatorkonzentration und ein verhältnismäßig geringer spezifischer Katalysatorverbrauch häufig nebeneinander anzutreffen.
• Aufgabe der Erfindung ist die zweckmäßige Lösung dieser Verfahrensstufe, das heißt der Abtrennung des suspendierten Katalysators vom flüssigen Reaktionsprodukt mit der Ermöglichung der gleichzeitigen Trennung der aktiven Katalysatorteilchen von den im Laufe der Reaktion entweder zwangsläufig oder durch unachtsames Arbeiten inaktiv gewordenen Katalysatorteilchen sowie Abtrennung einer entsprechenden Kornklasse zur Senkung des spezifischen IXatalysatorverbrauches einer gegebenen Reaktion, zur Aufrechterhaltung der günstigsten Konzentration des aktiven Eatalysators und zur Vermeidung überflüssiger Rückführung im Kreislauf unter Ermöglichung der Verwertung des als Katalysator nicht mehr verwendbaren inaktiven Anteiles für andere Zwecke.
• Durch die Erfindung wird die Behandlung eines großen teiles der suspendierten Katalysatoren, und zwar derjenigen, welche entweder an sich und/oder in Form ihrer inaktivierten Derivate mit Magnetfeldern in iJechselwirkung treten (wo eine solche Wechselwirkung zu beobachten ist, hängt ihre Stärke unbedingt mit der Teilchengröße zusammen, so daß die Möglichkeit des "Auswählens" einer bestimmten Korngröße nicht eigens betont zu werden braucht sowie die Abtrennung paramagnetischer Oxyde von den ihnen entsprechenden Metallen gelöst.
• Es wurde nun festgestellt, daß bei Anwendung einer geeigneten magnetischen Feldstärke, die sowohl mit Dauermagneten als auch mit Elektromagneten hervorgerufen werden kann, ferro- und paramagnetische Teilchen aus verschiedenartigen Lösungen in einem breiten Viskositätsbereich (also Konzentrationsbereich) leicht abgetrennt werden könnenj durch Regeln der Stärke des magnetischen Feldes kann gleichzeitig die Abtrennung der vom verfahrenstechnischen beziehungsweise technologischen Gesichtspunkt wertvollen Kornklasse gelöst werden.
• Das vliesen der Erfindung besteht darin, daß die voneinander zu trennenden Teilchen einem Magnetfeld ausgesetzt werden, das (an einem bestimmten Punkt) zeitlich veränderlich ist, wobei das zu trennende Zweiihasenmedillm in Form eines dünnen Flússigkeitsfilmes durch das Magnetfeld geleitet wird, wobei einerseits die Dicke des Flüssigkeitsfilmes von der Feldstärke abhängt und andererseits das Magnetfeld so verändert wird, daß der absolute Wert der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im genannten Film genauso groß bis höchstens 2-mal so groß wie die Wanderungsgeschwindigkeit des sich in der Strömungsrichtung oder ihr entgegengesetzter Richtung verschiebenden Magnetfeldes (Wanderungsgeschwindigkeit des Feldes = Verschiebungsgeschwindigkeit eines Punktes mit identischer Feldstärke) gewählt wird. Die Dicke des Flüssigkeitsfilmes muß so eingestellt. werden, daß im ganzen Film die folgende Bedingung erfüllt ist: Die Bewegung der in der Flüssigkeit suspendierten und abzutrennenden Teilchen muß unter Berücksichtigung der Viskosität in Richtung der magnetischen Feldstärke geschehen.
• Gegenstand der Erfindung ist daher ein kontinuierliches Verfahren zur Entfernung und/oder Rückgewinnung suspendierter Metallkatalysatoren aus heterogenen Systemen und/oder zur Ab trennung des inaktivierten Katalysatoranteiles vom noch verwendbaren Katalysator aus Suspensionen von Gemischen derselben und/oder zur Abtrennung einer entsprechenden Kornklasse und/oder zur Herstellung beziehungsweise Gewinnung von Metalloxyden aus Suspensionen von Gemischen der Metalloxyde mit den entsprechenden Metallen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß im laminar in Form eines dünnen Filmes strömenden heterogenen System ein zeitlich veränderliches Magnetfeld hervorgerufen wird, wobei das absolut ausgedrückte Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit zur Wanderungsgeschwindigkeit des Magnetfeldes auf einen Wert von 1 : 1 bis 1 : 2 eingestellt wird und die in Millimetern ausgedrückte Dicke d des Flüssigkeftsfilmes in Abhängigkeit von der in Gentipoise ausgedrückten Viskosität der Flüssigkeit so gewählt wird, daß das Verhältnis d einen Wert von 0,5 bis 20 hat.
• Die Relativbewegung zwischen der Flüssigkeit und dem Magnetfeld kann in senkrechter, waagerechter oder einer dazwischenliegenden Richtung mit beliebigem Neigungswinkel hervorgerufen werden0 Die Erfindung wird an Hand dör folgenden nicht als Beschränkung auf zufassenden Beispiele naher erläutert, Bespiel 1 Es wurden 28 kg einer 50% durch Hochdruckhydrierung gewonnenen Sorbit und suspendiertes Raney-ITickel (mit einer Teilchengröße vor der Bydrierung von 45 bis 15 e) enthaltenden auf Zimmertemperatur befindlichen wäßrigen Lösung mit einer Viskosität von 9 cP in einer einen Querschnitt von 0,5 m2 aufweisenden Mulde mit einer linearen Geschwindigkeit von 60 cm.sec 1 strömen gelassen. In zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit parallelen senkrechten Bbenend drehten sich Scheiben mit einem Radius von 0,50 m, an deren mit der Flüssigkeit in Berührung kommenden Flächen eine Feldstärke von 800 bis 1 200 Oersted herrschte.
• Auf den Scheiben trug nur je 1 0,25 m breiter EreisrinR Dauermagnete. Die Dicke der Scheiben ihre flüssigkeitsdichte Hülle eingerechnet betrug 10 mm und ihre Jtf ernung voneinander war ebenfalls 10 mm. Es wurden 50 Scheiben verwendet und die Umfangsgeschwindkeit am Außenrand der Scheiben betrug 60,3 cm.s1. Die Scheiben tauchten zur Hälfte, also bis zu ihrer Drehachse, in die Flüssigkeit ein und die Drehrichtung der eintauchenden Hälfte war der Strömungsrichtung der Flüssigkeit entgegengesetzt. Der abgetrennte (an den Scheiben haftende) Nickelkatalysator wurde mit über der Flüssigkeitsoberfläche angebrachten schrägen (in Richtung der Flüssigkeitsströmung geneigten) Nassem abgekratzt. Die in dieser Weise erhaltene Katalysatorsuspension, deren berechneter Sickelgehalt 1,15 kg betrug, konnte ohne å ede weitere Behandlung zur den husgangsstoff der borbitherstellung bildenden Glucoselösung zurückgeführt werden. Zur nach der Abtrennung verbliebenen das hickeloxyd enthaltenden weiterströmenden Sorbitlösung wurde 0,3 kg eines das Absetzen fördernden Stoffes zugegeben und nach Linruhren desselben wurden die festen ireilchen in einer Filterpresse von der Lösung'abgetrennt. Aus dem ireßkuchen wurde der Sorbit mit 10 1 Waschwasser ausgewaschen und die erhaltene farblose Lösung wurde als Lösungsmittel zum Lösen der Ausgangsglucose zu dieser zurückgeführt.
• Beispiel 2 Es wurden 33,5 kg einer von der Hydrierung von Sonnenblumenöl stammenden suspendiertes Raney-Nickel (mit einer Teilchengröße vor der Hydrierung von 40 bis 100 /um) enthaltenden auf 105 bis 1150C befindlichen Schmelze mit einer Viskosität von 8,6 cP mit einer linearen Geschwindigkeit -1 von 85,0 cm.s in der im Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung strömen gelassen. Das mit den Kratzmessern entfernte schmierige Produkt enthielt 0,78 kg Katalysator.
• Es wurde der in diesem Industriezweig üblichen Benzinextraktion unterzogen. Der dabei gewonnene Katalysator wurde zur erneuten Verwendung wieder der Hydrierungsstufe zugeführt. Dem nach der Abtrennung des Katalysators verbliebenen weiterströmenden hydrierten Öl wurde ein das Absetzen fördernder Stoff, zum Beispiel Bentonit, zugesetzt und dieser wurde dann zusammen mit dem paramagnetischen Isickeloxyd in einer Filterpresse aus der Lösung entfernt.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   0) Kontinuierliches Verfahren zur Entfernung und/oder Rückgewinnung suspendierter Netallkatalysatoren aus heterogenen Systemen und/oder zur Abtrennung des inaktivierten Katalysatoranteiles vom noch verwendbaren Katalysator aus Suspensionen von Gemischen derselben und/oder zur Abtrennung einer entsprechenden Koruklasse und/oder zur Herstellung beziehungsweise Gewinnung von Metalloxyden aus Suspensionen von Gemischen der Metalloxyde mit den entsprechenden Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß man im laminar in Form eines dünnen Filmes strömenden heterogenen System ein zeitlich veränderliches Magnetfeld hervorruft, wobei man das absolut ausgedrückte Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit zur Wanderungsgeschwindigei;tdes Magnetfeldes auf einen Wert von 1 : 1 bis 1!2 einstellt und die in Millimetern ausgedrückte Dicke d des Flüssigkeitsfilmes in Abhängigkeit von der in Centipoise ausgedrückten Viskosität der Flüssigkeit so wählt, daß das Verhältnis ?d einen Wert von 0,5 bis 20 hat.

   20 ) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das magnetische Feld durch Dauermagnete oder durch Elektromagnete hervorruft.

   3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Relativbewegung zwischen der Flüssigkeit und dem Magnetfeld in senkrechter, waagerechter oder einer dazwischenliegenden Richtung mit beliebigem Neigungswinkel hervorruft.