EP3515594A1 - Method for providing a fixed catalyst bed containing a doped structured shaped catalyst body - Google Patents

Method for providing a fixed catalyst bed containing a doped structured shaped catalyst body

Info

Publication number
EP3515594A1
EP3515594A1 EP17764838.3A EP17764838A EP3515594A1 EP 3515594 A1 EP3515594 A1 EP 3515594A1 EP 17764838 A EP17764838 A EP 17764838A EP 3515594 A1 EP3515594 A1 EP 3515594A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
catalyst bed
catalyst
fixed catalyst
fixed
hydrogenation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17764838.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rolf Pinkos
Michael Schreiber
Zeljko KOTANJAC
Michael Nilles
Irene DE WISPELAERE
Michael Schwarz
Marie Katrin Schroeter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of EP3515594A1 publication Critical patent/EP3515594A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/88Molybdenum
    • B01J23/883Molybdenum and nickel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/06Washing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J16/00Chemical processes in general for reacting liquids with non- particulate solids, e.g. sheet material; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J16/005Chemical processes in general for reacting liquids with non- particulate solids, e.g. sheet material; Apparatus specially adapted therefor in the presence of catalytically active bodies, e.g. porous plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74Iron group metals
    • B01J23/755Nickel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J25/00Catalysts of the Raney type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J25/00Catalysts of the Raney type
    • B01J25/02Raney nickel
    • B01J35/31
    • B01J35/56
    • B01J35/60
    • B01J35/657
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215Coating
    • B01J37/0217Pretreatment of the substrate before coating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215Coating
    • B01J37/0219Coating the coating containing organic compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215Coating
    • B01J37/0225Coating of metal substrates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215Coating
    • B01J37/0228Coating in several steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • B01J37/082Decomposition and pyrolysis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/132Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group
    • C07C29/136Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH
    • C07C29/14Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of a —CHO group
    • C07C29/141Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of a —CHO group with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/17Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by hydrogenation of carbon-to-carbon double or triple bonds
    • C07C29/172Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by hydrogenation of carbon-to-carbon double or triple bonds with the obtention of a fully saturated alcohol
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/17Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by hydrogenation of carbon-to-carbon double or triple bonds
    • C07C29/175Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by hydrogenation of carbon-to-carbon double or triple bonds with simultaneous reduction of an oxo group

Definitions

  • the present invention relates to a novel process for providing a fixed catalyst bed containing doped structured structured catalyst bodies, a reactor containing such a fixed catalyst bed in a stationary built-in form, and the use of the fixed catalyst beds and hydrogenation reaction reactors thus obtained.
  • Raney metal catalysts are highly active catalysts that have found wide commercial use, especially for the hydrogenation of mono- or polyunsaturated organic compounds.
  • Raney catalysts are alloys containing at least one catalytically active metal and at least one alkali-soluble (leachable) alloy component.
  • Typical catalytically active metals are, for example, Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, and typical leachable alloy components are e.g. Al, Zn and Si.
  • Such Raney metal catalysts and methods for their preparation are known e.g. in US Pat. No. 1,628,190,
  • Raney metal alloys Prior to their use in heterogeneously catalyzed chemical reactions, especially in a hydrogenation reaction, Raney metal alloys generally require activation.
  • Conventional methods for activating Raney metal catalysts include grinding the alloy into a fine powder if it is not already powdered by the prior art.
  • the powder is subjected to treatment with an aqueous liquor, wherein the leachable metal is partially removed from the alloy and the highly active non-leachable metal remains.
  • the powders thus activated are pyrophoric and are usually stored under water or organic solvents in order to avoid contact with oxygen and the associated deactivation of the Raney metal catalysts.
  • a nickel-aluminum alloy with 15 to 20 wt .-% strength sodium hydroxide solution is treated at temperatures of 100 ° C or higher.
  • US 2,948,687 it is described to prepare a Raney nickel molybdenum catalyst from a milled Ni-Mo-Al alloy having particle sizes in the range of 80 mesh (about 0.177 mm) or finer by first placing the alloy at 50 ° C with Treated 20% wt .-% NaOH solution and the temperature to 100 to 1 15 ° C raises.
  • Raney metal catalysts A significant disadvantage of powdered Raney metal catalysts is the need to separate them from the reaction medium of the catalyzed reaction by expensive sedimentation and / or filtration processes.
  • Raney metal catalysts in the form of larger particles.
  • US Pat. No. 3,448,060 describes the preparation of structured Raney metal catalysts, wherein in a first embodiment an inert carrier material is coated with an aqueous suspension of a pulverulent nickel-aluminum alloy and freshly precipitated aluminum hydroxide. The resulting structure is dried, heated and contacted with water, releasing hydrogen. Subsequently, the structure is hardened. Optionally, leaching with an alkali hydroxide solution is provided. In a second embodiment, an aqueous suspension of a powdered nickel-aluminum alloy and freshly precipitated aluminum hydroxide is subjected to shaping without the use of a carrier material.
  • Raney metal catalysts may have hollow bodies or spheres or otherwise supported. Such catalysts are z.
  • US 2,950,260 describes a method for activating a catalyst of a granular nickel-aluminum alloy by treatment with an aqueous alkali solution. Typical particle sizes of this granular alloy range from 1 to 14 mesh (about 20 to 1.4 mm). It has been found that contacting a Raney metal alloy, such as a Ni-Al alloy, with an aqueous liquor results in an exothermic reaction to produce larger amounts of hydrogen.
  • the following reaction equations are intended to illustrate, by way of example, possible reactions which take place when a Ni-Al alloy is brought into contact with an aqueous alkali metal hydroxide, such as NaOH:
  • Catalyst particles having a porous activated nickel surface and an unchanged metal core are obtained.
  • the teaching of US Pat. No. 2,950,260 is restricted to granular shaped catalyst bodies which fundamentally differ from larger structured shaped bodies. Moreover, this document also does not teach that the catalysts may contain promoter elements in addition to nickel and aluminum. It is known to subject hydrogenation catalysts, such as Raney metal catalysts, a doping with at least one promoter element in order, for. B. to achieve an improvement in the yield, selectivity and / or activity in the hydrogenation. Thus, as a rule, products of improved quality can be obtained. Such dopants are disclosed in US 2,953,604, US 2,953,605, US 2,967,893, US Pat.
  • promoter elements serves, for example, unwanted side reactions such. B. isomerization reactions to avoid.
  • Promoter elements are also suitable to modify the activity of the hydrogenation catalyst to z. B. in the hydrogenation of starting materials with several hydrogenatable groups to achieve either a targeted partial hydrogenation of a particular group or more specific groups or a complete hydrogenation of all hydrogenatable groups. So z.
  • a copper-modified nickel or palladium catalyst for the partial hydrogenation of 1,4-butynediol to 1,4-butenediol (see, for example, US Pat.
  • the activity and / or the selectivity of a catalyst can thus be increased or decreased by doping with at least one promoter metal. Such doping should not adversely affect the other properties of the doped catalyst as far as possible.
  • doping For the modification of shaped catalyst bodies by doping, the following four methods are known in principle:
  • the promoter elements are already present in the alloy for producing the shaped catalyst bodies (method 1),
  • the shaped catalyst bodies are brought into contact with a dopant in the hydrogenation feed stream during hydrogenation, or a dopant is otherwise introduced into the reactor during hydrogenation (Method 4).
  • the catalyst can optionally be subjected to a first doping before activation.
  • the promoter element used for doping by absorption on the surface of the catalyst during and / or after activation is selected from Mg, Ca, Ba, Ti, Zr, Ce, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Co, Ir, Ni, Cu, Ag, Au, Bi, Rh and Ru. If the catalyst precursor is already subjected to doping before activation, the promoter element is selected from Ti, Ce, V, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Pd, Pt and Bi ,
  • Raney nickel catalysts for the reduction of organic compounds, especially the reduction of carbonyl compounds and the production of butanediol from butynediol.
  • a Raney nickel catalyst is subjected to a doping with a molybdenum compound, which may be solid, as a dispersion or as a solution.
  • a molybdenum compound which may be solid, as a dispersion or as a solution.
  • Other promoter elements such as Cu, Cr, Co, W, Zr, Pt or Pd may additionally be used.
  • Raney nickel catalysts are used for doping, especially the use of structured shaped bodies is not described.
  • the catalysts in the form of a structured fixed catalyst bed can be introduced into a reactor and how the catalyst fixed bed introduced into the reactor can then be activated and doped.
  • the above method 4 z.
  • copper in the form of copper salts is added to a nickel catalyst for the hydrogenation of 1,4-butynediol in the aqueous.
  • supported activated Raney metal catalysts are subsequently doped with an aqueous metal salt solution.
  • the carrier the usual bulk materials are used, such. B. SiO 2 -coated glass body with a diameter of about 3 mm. It is not described to carry out the doping and optionally already the activation on a stationary fixed catalyst bed of structured catalyst bodies in a reactor. Thus, with the process described in this document, it is impossible to provide a fixed catalyst bed which has a gradient in the concentration of promoter elements in the direction of flow of the reaction medium of the reaction to be catalyzed.
  • EP 2 764 916 A1 describes a process for the preparation of foam-like catalyst shaped bodies which are suitable for hydrogenations, in which: a) a metal foam molding is provided which contains at least one first metal, which is selected, for example, from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, b) applying to the surface of the metal foam molded body at least a second leachable component or a component convertible by alloy into a leachable component selected, for example, from Al, Zn and Si , and c) forming an alloy by alloying the metal foam molding obtained in step b) at least on a part of the surface, and d) subjecting the foam-like alloy obtained in step c) to a treatment with an agent capable of leaching the leachable components of the alloy.
  • a metal foam molding which contains at least one first metal, which is selected, for example, from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd
  • step d) a 1 to 10 molar, ie 4 to 40% by weight aqueous NaOH.
  • the temperature in step d) is 20 to 98 ° C, and the treatment time is 1 to 15 minutes.
  • the foam-like shaped bodies according to the invention can also be formed in situ in a chemical reactor, although any concrete details are missing.
  • EP 2 764 916 A1 further teaches that promoter elements can be used in the preparation of foam-like shaped catalyst bodies.
  • the doping can be carried out together with the application of the leachable component on the surface of the previously prepared metal foam molding. The doping can also take place in a separate step following the activation.
  • EP 2 764 916 A1 does not contain the slightest information on the dimension of the chemical reactors for the use of the foam-shaped moldings, the type, amount and dimensioning of the moldings introduced into the reactor and for introducing the moldings into the reactor. In particular, there is no indication as to how a fixed catalyst bed actually located in a chemical reactor can first be activated and then doped.
  • fixed catalyst beds can be obtained from structured shaped catalyst bodies having very good performance properties by first subjecting a fixed catalyst bed made of immobilized, structured shaped catalyst bodies to activation of a treatment with an aqueous base and obtaining this after activation Fixed catalyst bed brings into contact with a dopant. This form of activation is particularly suitable for fixed catalyst beds in reactors for hydrogenation reactions on an industrial scale.
  • the activated and doped fixed catalyst beds obtained by the process according to the invention are distinguished by high mechanical stability and long service lives.
  • highly active Raney metal catalysts are obtained in the form of fixed catalyst beds when the concentration of the aqueous base used for activation is kept within a not too high range and the temperature gradient in the fixed catalyst bed resulting from activation does not reach an upper limit exceeds.
  • the fixed catalyst beds obtained by the process according to the invention are distinguished by a high selectivity with respect to the desired hydrogenation product, depending on the promoter elements used. The loss of promoter elements when using the catalysts for hydrogenation is very low. It has also been found that even if there is a long-term wear or removal of the outer layers of the active doped catalyst species, the original activity can be restored by the doping process according to the invention is carried out again.
  • the method according to the invention it is possible with the method according to the invention to provide fixed catalyst beds which contain the promoter elements heterogeneously distributed with respect to their concentration.
  • the catalyst fixed bed obtained by the process of the present invention has a gradient in the flow direction with respect to the concentration of the promoter elements. It has now surprisingly been found that in the hydrogenation of 1, 4-butynediol to obtain
  • a first aspect of the invention is a process for providing a fixed catalyst bed containing monolithic shaped catalyst bodies or consisting of monolithic shaped catalyst bodies containing at least one first metal selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, and containing at least one second component which is selected from Al, Zn and Si, wherein subjecting the fixed catalyst bed to activate a treatment with a maximum of 3.5% by weight aqueous base and subjected to the catalyst fixed bed obtained after activation with contacting a dopant having at least one promoter element different from the first metal and the second component.
  • the catalyst fixed bed during activation has a temperature gradient, wherein the temperature difference between see the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed is maintained at a maximum of 50 K.
  • the catalyst fixed bed after activation and before being contacted with a dopant is subjected to a treatment with a washing medium selected from water, C 1 -C 4 -alkanols and mixtures thereof.
  • the doping medium contains Mo as a promoter element, especially Mo as the sole promoter element.
  • the fixed catalyst bed has a gradient with respect to the concentration of the promoter elements in the direction of flow of the reaction medium of the reaction to be catalyzed.
  • a special subject of the invention is a process for providing a fixed catalyst bed comprising: a) introducing into a reactor a fixed bed of catalyst containing monolithic shaped catalyst bodies or monolithic shaped catalyst bodies contain at least one first metal selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, and containing at least one second component selected from Al, Zn and Si, b) the fixed catalyst bed c) optionally subjecting the activated fixed catalyst bed obtained in step b) to a treatment with a washing medium which is selected from water, C 1 -C 4 -alkanols and mixtures thereof, d) the catalyst fixed bed obtained after the activation in step b) or after the treatment in step c) is brought into contact with a dopant which has at least one element selected from the first metal and the second component of the step
  • a more specific object of the invention is a method of providing
  • Catalyst fixed bed in which one introduces a fixed catalyst bed in a reactor containing monolithic shaped catalyst body or consists of monolithic catalyst form bodies containing at least one first metal selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, and the at least one second component selected from Al, Zn and Si, the catalyst fixed bed for activating a treatment with a maximum of 3.5 wt .-% aqueous base is subjected, wherein the base is selected from alkali metal hydroxides, alkaline earth metal and mixtures thereof, and wherein the fixed catalyst bed has a temperature gradient and the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed is maintained at a maximum of 50K, subjecting the activated fixed catalyst bed obtained in step b) to a treatment with a wash medium selected from is under water he C1-C4 alkanols and mixtures thereof which, after the treatment in step c), brings the fixed catalyst bed into contact with a
  • Another object of the invention is a reactor containing a fixed catalyst bed, which is obtainable by a method as defined above and below.
  • Another object of the invention is a process for the hydrogenation of hydrogenatable organic compounds, in particular organic compounds having at least one carbon-carbon double bond, carbon-nitrogen double bond, carbon-oxygen double bond, carbon-carbon triple bond, carbon-nitrogen Triple bond or nitrogen-oxygen double bond, in the presence of an activated fixed catalyst bed, obtainable by a process as defined above and hereinafter, or in a reactor as defined above and below.
  • the invention comprises the following preferred embodiments: A process for providing a fixed catalyst bed containing monolithic shaped catalyst bodies or consists of monolithic shaped catalyst bodies containing at least one first metal selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, and the at least one second Component, which is selected from Al, Zn and Si, wherein subjecting the fixed catalyst bed to the activation of a treatment with a maximum of 3.5 wt .-% aqueous base and brings the obtained after activation catalyst fixed bed with a dopant in the at least one promoter element different from the first metal and the second component. 2.
  • a process for providing a fixed catalyst bed containing monolithic shaped catalyst bodies or consists of monolithic shaped catalyst bodies containing at least one first metal selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, and the at least one second Component, which is selected from Al, Zn and Si wherein subjecting the fixed catalyst bed to the activation of a treatment with
  • a fixed catalyst bed is introduced into a reactor which contains monolithic shaped catalyst bodies or consists of monolithic shaped catalyst bodies which contain at least one first metal selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, and the at least one second
  • Component which is selected from Al, Zn and Si b) subjecting the fixed catalyst bed to the activation of a treatment with a maximum of 3.5% by weight aqueous base, c) optionally subjecting the activated fixed catalyst bed obtained in step b) to a treatment with a washing medium which is selected from water, C 1 -C 4 alkanols and mixtures thereof, d) after activation in step b) or after the treatment in step c ) is contacted with a dopant having at least one element which is different from the first metal and the second component of the catalyst bodies used in step a).
  • % aqueous base preferably the catalyst fixed bed for activating a treatment with a 0.5 to 3.5 wt .-% aqueous base subjects. 7. The method according to any one of the preceding embodiments, wherein the base is selected from NaOH, KOH and mixtures thereof.
  • Method according to one of the preceding embodiments wherein from the activation a discharge of laden aqueous base is removed and subjected to a gas / liquid separation, whereby a hydrogen-containing gas phase and a liquid phase are obtained.
  • a1) provides a metal foam molded body containing at least a first metal selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd on which surface of the metal foam molded body applies at least a second component, which contains an element which is selected from Al, Zn and Si, and a3) forms an alloy by alloying the metal foam molding obtained in step a2) at least on a part of the surface.
  • Method according to one of the preceding embodiments wherein the first metal contains Ni or consists of Ni.
  • Method according to one of the preceding embodiments wherein the second component contains Al or consists of Al.
  • step c) water is used as the washing medium and the treatment is carried out with the washing medium until the effluent washing medium has a pH at 20 ° C of at most 9, more preferably of at most 8, in particular of at most 7.
  • the dopant contains at least one promoter element selected from Ti, Ta, Zr, V, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd , Pt, Cu, Ag, Au, Ce and Bi, preferably Ti, Ce, V, Mo, W, Mn, Re, Ru, Rh, Ir, Pt and Bi.
  • the dopant contains Mo as a promoter element, preferably Mo contains as a single promoter element.
  • the fixed catalyst bed contains shaped catalyst bodies or consists of shaped catalyst bodies which contain nickel and aluminum and which are doped with Mo and wherein the fixed catalyst bed in the flow direction has a gradient with respect to the Mo concentration.
  • a reactor containing a fixed catalyst bed obtainable by a process as defined in any one of claims 1 to 26. 28.
  • step a Providing the fixed catalyst bed (also referred to as step a))
  • a fixed catalyst bed is understood to be a device incorporated in a reactor which is stationary (immobilized) during the activation according to the invention, the subsequent doping and the subsequent hydrogenation and which comprises one or preferably several monolithic shaped catalyst bodies.
  • the introduction of the fixed catalyst bed into the reactor takes place by fixed installation of the monolithic shaped catalyst bodies.
  • the resulting fixed catalyst bed has a plurality of channels through which the liquid treatment medium (i.e., aqueous base) used for activation, the dopant, if used, the wash medium, and the reaction mixture of the heterogeneously catalyzed hydrogenation can be flowed through.
  • the monolithic catalyst shaped bodies can be installed side by side and / or one above the other in the interior of the reactor.
  • Processes for incorporation of catalyst form bodies are known in principle to the person skilled in the art.
  • one or more layers of a foam-like catalyst can be introduced into the reactor.
  • Monoliths, each consisting of a ceramic block, can be stacked next to and above each other in the interior of the reactor. In this case, it is generally necessary to ensure that the liquid treatment medium and the reaction mixture of the catalyzed reaction flow exclusively or essentially through the shaped catalyst bodies and not past them.
  • the monolithic shaped catalyst bodies can be sealed against each other and / or to the inner wall of the reactor by means of suitable devices. These include z. As sealing rings, sealing mats, etc., which consist of an inert material under the treatment and reaction conditions.
  • the shaped catalyst bodies are preferably incorporated into the reactor in one or more essentially horizontal layers with channels, which make it possible to flow through the catalyst bed in the flow direction of the aqueous base used for activation and of the reaction mixture of the catalyzed reaction.
  • the installation is carried out in such a way that the fixed catalyst bed fills the reactor cross-section as completely as possible.
  • the fixed catalyst bed can also be further Built-in components, such as power distributors, devices for feeding gaseous or liquid reactants, measuring elements, in particular for a temperature measurement, or inert packs.
  • the processes according to the invention are suitable in principle for pressure-resistant reactors, as are usually used for exothermic, heterogeneous reactions with the introduction of a gaseous and a liquid educt and especially for hydrogenation reactions.
  • These include the commonly used reactors for gas-liquid reactions, such.
  • a special embodiment of the tube reactors are shaft reactors.
  • Such reactors are known in principle to the person skilled in the art.
  • a cylindrical reactor with a vertical longitudinal axis is used, which has at the bottom or top of the reactor one or more inlet devices for feeding a starting material mixture containing at least one gaseous and at least one liquid component.
  • partial streams of the gaseous and / or liquid starting material can additionally be fed to the reactor via at least one further feed device.
  • the hydrogenation reaction mixture is generally present in the reactor in the form of a two-phase mixture having a liquid and a gaseous phase. It is also possible that in addition to the gas phase two liquid phases are present, for. B. if more components are present in the hydrogenation.
  • the heat of reaction released during the activation of the fixed catalyst bed or during the hydrogenation can be at least partially removed by active cooling. This can be done by indirect heat exchange by means of inside or outside the reactor mounted heat exchanger through which a coolant is passed. This is one way to keep the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed below the maximum value.
  • the coolant used can be customary liquids or gases.
  • the coolant used is water, for example softened and degassed water (so-called boiler feed water).
  • the heat of reaction liberated in the activation of the fixed catalyst bed or in the hydrogenation can be at least partially removed by passive cooling.
  • no heat is removed from the reactor by active cooling, but transferred to the treatment medium, so that, so to speak, an adiabatic way of driving is realized.
  • the heating of the liquid reaction mixture must be limited so that the maximum temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the catalyst fixed bed and the desired maximum temperature is not exceeded during activation. This can be z. B. via the flow rate of the aqueous base through the fixed catalyst bed and the concentration of the aqueous base used.
  • the processes according to the invention are particularly suitable for the activation of fixed catalyst beds for hydrogenation reactions which are to be carried out on an industrial scale.
  • the reactor then preferably has an internal volume in the range from 0.1 to 100 m 3 , preferably from 0.5 to 80 m 3 .
  • the term internal volume refers to the volume including the fixed catalyst beds present in the reactor and optionally further existing internals.
  • the technical advantages associated with the activation and doping according to the invention are also already apparent in reactors with a smaller internal volume.
  • monolithic shaped catalyst bodies are used.
  • Monolithic shaped bodies in the sense of the invention are structured shaped bodies which are suitable for the production of immobilized, structured fixed catalyst beds.
  • monolithic shaped catalyst bodies which are substantially coherent and seamless. This corresponds to the definition of monolithic in the sense of "consisting of one piece".
  • the monolithic shaped catalyst bodies according to the invention are characterized, in contrast to catalyst beds, for. B. from pellets, often by a higher ratio of axial flow (longitudinal flow) over radial flow (cross-flow) from.
  • Monolithic shaped catalyst bodies accordingly have channels in the flow direction of the reaction medium of the hydrogenation reaction.
  • Particulate catalysts usually have the catalytically active sites on an external surface.
  • Catalyst fixed beds of monolithic moldings have a plurality of channels, wherein the catalytically active sites are arranged on the surface of the channel walls.
  • the reaction mixture of the hydrogenation reaction can flow through these channels in the flow direction through the reactor.
  • a much stronger contacting of the reaction mixture with the catalytically active sites usually takes place than with catalyst beds of particulate moldings.
  • the monolithic shaped bodies used in accordance with the invention are not shaped bodies of single catalyst bodies having a greatest length extension in any direction of less than 1 cm. Such non-monolithic moldings lead to fixed catalyst beds in the form of conventional catalyst beds.
  • the monolithic shaped catalyst bodies used according to the invention have a regular flat or spatial structure, and thereby differ from carriers in particle form, which are used as loose heap.
  • the monolithic catalyst form bodies used according to the invention have a smallest dimension in a direction of preferably at least 1 cm, particularly preferably at least 2 cm, in particular at least 5 cm, based on the entire molded body.
  • the maximum value for the largest dimension in one direction is in principle not critical and usually results from the production process of the moldings. So z.
  • shaped bodies in the form of foams can be plate-shaped assemblies having a thickness in the range of millimeters to centimeters, a width in the range of a few centimeters to several hundred centimeters and a length (as the largest dimension in one direction) of up to several Meters.
  • the monolithic shaped catalyst bodies used according to the invention can preferably be connected in a form-fitting manner to form larger units or consist of units which are larger than bulk materials.
  • the monolithic shaped catalyst bodies used in accordance with the invention generally also differ from particulate catalysts or their supports in that they are present in substantially fewer parts.
  • a fixed catalyst bed can be used in the form of a single shaped body. In general, however, several moldings are used to prepare a fixed catalyst bed.
  • the monolithic shaped catalyst bodies used according to the invention generally have extensive three-dimensional structures.
  • the shaped catalyst bodies used according to the invention are generally permeated by continuous channels.
  • the continuous channels may have any geometry, for example, they may be in a honeycomb structure.
  • Suitable shaped catalyst bodies can also be produced by deforming flat carrier structures, for example by rolling up or buckling the two-dimensional ones
  • the outer shape of the molded bodies can be easily adapted to given reactor geometries.
  • the monolithic shaped catalyst bodies used according to the invention are distinguished by the fact that they can be used to produce fixed catalyst beds in which a controlled flow through the fixed catalyst bed is possible. A movement of the catalyst bodies under the conditions of the catalyzed reaction, for. B. a juxtaposition of the shaped catalyst body is avoided. Due to the ordered structure of the catalyst form body and the resulting fixed catalyst bed resulting in improved opportunities for fluidically optimal operation of the fixed catalyst bed.
  • the monolithic shaped catalyst bodies used in the process according to the invention are preferably in the form of a foam, mesh, woven fabric, knitted fabric, knitted fabric or monoliths different therefrom.
  • the term monolithic catalyst also includes catalyst structures known as "homecomb catalysts”.
  • the catalyst fixed beds used according to the invention have at any section in the normal plane to the flow direction (ie, horizontal) through the fixed catalyst bed, based on the total area of the section, preferably at most 5%, more preferably at most 1%, in particular at most 0.1% free area, the not part of the catalyst bodies.
  • the area of the pores and channels which open at the surface of the shaped catalyst body is not calculated to this free area.
  • the indication of the free area refers exclusively to sections through the fixed catalyst bed in the region of the shaped catalyst body and not possible internals, such as power distribution.
  • pores are understood as meaning voids in the shaped catalyst bodies which have only one opening on the surface of the shaped catalyst bodies.
  • channels are understood as meaning cavities in the shaped catalyst bodies which have at least two openings on the surface of the shaped catalyst bodies.
  • the fixed catalyst beds used in accordance with the invention comprise shaped catalyst bodies which have pores and / or channels, then at least 90% of the pores and channels, particularly preferably at least 98% of the pores and channels, preferably have an arbitrary section in the normal plane to the flow direction through the catalyst bed. an area of at most 3 mm 2 .
  • the catalyst fixed beds used in accordance with the invention comprise shaped catalyst bodies which have pores and / or channels, then at least 90% of the pores and channels, more preferably at least 98% of the pores and channels, have an area at any section in the normal plane to the flow direction through the fixed catalyst bed of at most 1 mm 2 . If the catalyst fixed beds used in accordance with the invention comprise shaped catalyst bodies which have pores and / or channels, then at least 90% of the pores and channels, more preferably at least 98% of the pores and channels, have an area at any section in the normal plane to the flow direction through the fixed catalyst bed of at most 0.7 mm 2 .
  • At least 95% of the reactor cross section is preferably filled with shaped catalyst bodies over at least 90% length in the reactor longitudinal axis.
  • the shaped catalyst bodies are in the form of a foam.
  • the shaped catalyst bodies may have any suitable outer shapes, for example cubic, cuboid, cylindrical, etc.
  • Suitable fabrics may be produced with different weaves, such as smooth fabrics, body fabrics, woven fabrics, five-shaft atlas fabrics or other special weave fabrics.
  • wire mesh made of weavable metal wires, such as iron, spring steel, brass, phosphor bronze, pure nickel, monel, aluminum, silver, nickel silver (copper-nickel-zinc alloy), nickel, chrome nickel, chromium steel, stainless, acid-resistant and highly heat-resistant chrome-nickel steels Titanium. The same applies to knitted and knitted fabrics.
  • woven, knitted or knitted fabrics of inorganic materials such as AI2O3 and / or S1O2 may be used.
  • woven, knitted or knitted fabrics made of plastics such as polyamides, polyesters, polyolefins (such as polyethylene, polypropylene), polytetrafluoroethylene, etc.
  • plastics such as polyamides, polyesters, polyolefins (such as polyethylene, polypropylene), polytetrafluoroethylene, etc.
  • the abovementioned woven, knitted or knitted fabrics, but also other flat-structured catalyst supports can lead to larger spatial structures, so-called monoliths are deformed. It is also possible not to build monoliths from laminar supports, but to produce them directly without intermediate stages, for example the ceramic monoliths with flow channels known to those skilled in the art.
  • Suitable catalyst bodies are those which are described, for example, in EP-A 0 068 862, EP-A-0 198 435, EP-A 201 614, EP-A 448 884, EP 0 754 664 A2, DE 433 32 93, EP 2 764 916 A1 and US 2008/0171218 A1 are described.
  • EP 0 068 862 describes a monolithic molded body comprising alternating layers of smooth and corrugated sheets in the form of a roll having channels and wherein the smooth sheets contain woven, knitted or knitted textile materials and the corrugated sheets contain a mesh material.
  • the EP-A-0 198 435 describes a process for the preparation of catalysts in which the active components and the promoters are applied to support materials by vapor deposition in ultra-high vacuum.
  • the carrier materials used are reticulated or web-like carrier materials.
  • the vapor-deposited catalyst webs are assembled into "catalyst packages" for incorporation into the reactor, and the shape of the catalyst packages is adapted to the flow conditions in the reactor.
  • the shaped catalyst bodies contain at least one element selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd.
  • the shaped catalyst bodies contain Ni.
  • the shaped catalyst bodies contain no palladium. This is understood to mean that no palladium is actively added to produce the shaped catalyst bodies, neither as a catalytically active metal nor as a promoter element, nor to provide the shaped bodies which serve as a carrier material.
  • the catalyst form bodies are preferably a Raney metal catalyst.
  • the monolithic shaped catalyst bodies are particularly preferably in the form of a foam.
  • metal foams having different morphological properties with respect to pore size and shape, layer thickness, areal density, geometric surface, porosity, etc. are suitable.
  • the preparation can be carried out in a manner known per se.
  • a foam of an organic polymer may be coated with at least a first metal and then the polymer removed, e.g. Example by pyrolysis or dissolution in a suitable solvent, wherein a metal foam is obtained.
  • the organic polymer foam may be contacted with a solution or suspension containing the first metal. This can be z. B. done by spraying or dipping.
  • a suitable for the production of shaped catalyst bodies in the form of a foam polymer foam preferably has a pore size in the range of 100 to 5000 ⁇ , more preferably from 450 to 4000 ⁇ and in particular from 450 to 3000 ⁇ .
  • a suitable polymer foam preferably has a layer thickness of 5 to 60 mm, more preferably from 10 to 30 mm.
  • a suitable polymer foam preferably has a density of from 300 to 1200 kg / m 3 .
  • the specific surface area is preferably in a range of 100 to 20000 m 2 / m 3 , particularly preferably 1000 to 6000 m 2 / m 3 .
  • the porosity is preferably in a range of 0.50 to 0.95.
  • the order of the second component can be done in many ways, for.
  • the second material may be liquid or preferably in the form of a powder.
  • the application of salts of the second component and subsequent reduction It is also possible to apply the second component in combination with an organic binder.
  • the production of an alloy on the surface of the molding is carried out by heating to the alloying temperature. The alloying conditions make it possible to control the leaching properties of the alloy, as explained above.
  • the alloying temperature is preferably in a range of 650 to 1,000 ° C, more preferably 660 to 950 ° C.
  • the alloying temperature is preferably in a range of 850 to 900 ° C, more preferably 880 to 900 ° C. It may be advantageous to continuously raise the temperature during the alloy and then keep it at the maximum for a time. Subsequently, the foam-shaped coated and heated shaped catalyst body is allowed to cool.
  • a metal foam molding which comprises at least one first metal selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, a2) applied to the surface of the metal foam molding at least a second component containing an element selected from Al, Zn and Si, and a3) by alloying the metal foam molding obtained in step a2) at least on a part of the surface of an alloy educated.
  • Such shaped catalyst bodies and processes for their preparation are described in EP 2 764 916 A1, to which reference is made in its entirety.
  • Suitable alloying conditions result from the phase diagram of the metals involved, z. B. the phase diagram of Ni and Al. So z. B. the proportion of Al-rich and leachable components, such as N1AI3 and N12AI3, are controlled.
  • the shaped catalyst bodies may contain dopants in addition to the first and second components. These include z. Mn, V, Ta, Ti, W, Mo, Re, Ge, Sn, Sb or Bi.
  • a particular embodiment is catalyst form bodies containing nickel and aluminum.
  • an aluminum powder having a particle size of at least 5 ⁇ m.
  • the aluminum powder preferably has a particle size of at most 75 ⁇ m.
  • a metal foam body containing Ni for the production of a monolithic shaped catalyst body in the form of a foam a1), it is preferred to provide a metal foam body containing Ni, a2) applying to the surface of the metal foam body an aluminum-containing suspension in a solvent, a3) by alloying in step a2) obtained metal foam molding formed at least on a part of the surface of an alloy.
  • the aluminum-containing suspension additionally contains polyvinylpyrrolidone.
  • the amount of the polyvinylpyrrolidone is preferably 0.1 to 5% by weight, more preferably 0.5 to 3% by weight, based on the total weight of the aluminum-containing suspension.
  • the molecular weight of the polyvinylpyrrolidone is preferably in a range of 10,000 to 1,300,000 g / mol.
  • the aluminum-containing suspension contains a solvent which is selected from water, ethylene glycol and mixtures thereof.
  • the alloying is preferably carried out by stepwise heating in the presence of a gas mixture containing hydrogen and at least one inert gas under the reaction conditions. Nitrogen is preferably used as the inert gas. Suitable is z. Example, a gas mixture containing 50 vol .-% N 2 and 50 vol .-% H.
  • the alloy formation can z. B. done in a rotary kiln. Suitable heating rates are in a range of 1 to 10 K / min, preferably 3 to 6 K / min. It may be advantageous to maintain the temperature substantially constant (isothermal) once or several times during the high heating for a certain time. So z. B.
  • the temperature at about 300 ° C, about 600 ° C and / or about 700 ° C are kept constant.
  • the time during which the temperature is kept constant is preferably about 1 to 120 minutes, more preferably 5 to 60 minutes.
  • the temperature is kept constant in a range of 650 to 920 ° C during the heating.
  • the last stage is preferably in a range of 650 to 920 ° C.
  • the alloy formation is furthermore preferably carried out with gradual cooling. Cooling is preferably carried out to a temperature in the range from 150 to 250 ° C. in the presence of a gas mixture which contains hydrogen and at least one gas which is inert under the reaction conditions. Nitrogen is preferably used as the inert gas. Suitable is z.
  • Example a gas mixture containing 50 vol .-% N2 and 50 vol .-% H2.
  • the further cooling takes place in the presence of at least one inert gas, preferably in the presence of nitrogen.
  • the weight of the monolithic shaped catalyst body in the form of a foam is 35 to 60%, particularly preferably 40 to 50% higher than the weight of the metal foam molding used for its production.
  • the intermetallic phases thus obtained on the support metal skeleton consist mainly of N12Al3 and NlAl3.
  • the catalyst moldings used for activation based on the total weight of 60 to 95 wt .-%, particularly preferably 70 to 80 wt .-%, of a first metal which is selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt , Ag, Au and Pd.
  • a first metal which is selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt , Ag, Au and Pd.
  • the Katalysatorformkorper used for activation based on the total weight 5 to 40 wt .-%, particularly preferably 20 to 30 wt .-%, of a second component which is selected from Al, Zn and Si.
  • the Katalysatorformkorper used for activation based on the total weight of 60 to 95 wt .-%, particularly preferably 70 to 80 wt .-%, Ni.
  • the catalyst moldings used for activation based on the total weight of 5 to 40 wt .-%, particularly preferably 20 to 30 wt .-%, AI on.
  • the fixed catalyst bed is subjected to a treatment with a maximum of 3.5% by weight aqueous base as the treatment medium, the second (leachable) component of the catalyst moldings being at least partially dissolved and removed from the shaped catalyst bodies.
  • the aqueous base treatment is exothermic so that the fixed catalyst bed heats up as a result of activation.
  • the heating of the fixed catalyst bed is dependent on the concentration of the aqueous base used. If no heat is removed from the reactor by active cooling, but transferred to the treatment medium, so that in a sense an adiabatic procedure is realized, then formed during activation of a temperature gradient in the fixed catalyst bed, the temperature increases in the current direction of the aqueous base. However, even if heat is removed from the reactor by active cooling, a temperature gradient is formed in the fixed catalyst bed during activation.
  • the catalyst moldings used for activation contain Ni and Al and, by activation, becomes 30 to 70% by weight, particularly preferably 40 to
  • the determination of the dissolved out of the catalyst moldings amount of the second component can be done by elemental analysis by determining the content of the second component in the total amount of discharged laden aqueous base and the washing medium.
  • the determination of the amount of the second component dissolved out of the shaped catalyst bodies can be determined by the amount of hydrogen formed during the course of the activation. In the case in which aluminum is used, in each case 3 mol of hydrogen are produced by dissolving 2 mol of aluminum.
  • the activation of a catalyst by the process according to the invention can be carried out in bottom or trickle mode.
  • Preference is given to the upflow method wherein the fresh aqueous base is fed to the marsh side of the fixed catalyst bed and is discharged at the top end after passing through the fixed catalyst bed.
  • a loaded aqueous base is obtained.
  • the loaded aqueous base has a lower base concentration than the aqueous base before passing through the fixed catalyst bed and is enriched in the reaction products formed during activation and at least partially soluble in the base.
  • These reaction products include, for. Example, when using aluminum as the second (leachable) component alkali aluminates, aluminum hydroxide hydrates, hydrogen, etc.
  • the statement that the fixed catalyst bed has a temperature gradient during activation is understood in the context of the invention to mean that over a longer period of the total activation the fixed catalyst bed has this temperature gradient.
  • the fixed catalyst bed preferably has a temperature gradient until at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, in particular at least 90% by weight, of the amount of aluminum to be removed has been removed from the shaped catalyst bodies.
  • the strength of the aqueous base used is increased and / or the temperature of the fixed catalyst bed is increased by less cooling than at the beginning of activation or external heating, the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed in the course of activation are increasingly lower and can then take the value of zero towards the end of the activation.
  • the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed is kept at a maximum of 50 K.
  • this can be provided with conventional measuring devices for temperature measurement.
  • a non-actively cooled reactor it is generally sufficient for a non-actively cooled reactor to determine the temperature difference between the most upstream location of the fixed catalyst bed and the most downstream location of the fixed catalyst bed .
  • the temperature difference between the coldest point of the catalyst fixed bed and the warmest point of the fixed catalyst bed is maintained at a maximum of 40 K, in particular at a maximum of 25 K.
  • the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed at the beginning of activation in a range of 0.1 to 50 K, preferably in a range of 0.5 to 40 K, in particular in a range of 1 to 25K, kept. It is possible initially to initially introduce an aqueous medium without base and then to add fresh base until the desired concentration has been reached.
  • the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed at the beginning of the activation means the time at which the desired base concentration at the inlet to the reactor is reached for the first time.
  • the control of the size of the temperature gradient in the fixed catalyst bed can be carried out in a non-actively cooled reactor by selecting the amount and concentration of the supplied aqueous base according to the heat capacity of the medium used for activation.
  • heat is also removed from the medium used for activation by heat exchange. Such removal of heat can be done by cooling the medium used for activation in the reactor used and / or, if present, the liquid circulation stream.
  • the shaped catalyst bodies are preferably subjected to the activation of a treatment with a maximum of 3.5% by weight aqueous base. Particularly preferred is the use of a maximum of 3.0 wt .-% aqueous base.
  • the shaped catalyst bodies are preferably subjected to the activation of a treatment with a 0.1 to 3.5% by weight aqueous base, particularly preferably a 0.5 to 3.5% strength by weight aqueous base.
  • the concentration is based on the maximum of 3.5% by weight aqueous base prior to their contact with the catalyst bodies. If, for activation, the aqueous base is brought into contact only once with the shaped catalyst bodies, the concentration information relates to the fresh aqueous base.
  • the aqueous base is passed at least partly in a liquid circulation stream, then the laden base obtained after the activation can be added before it is used again to activate the shaped catalyst bodies fresh base.
  • concentration values apply analogously.
  • the maximum of 3.5% by weight aqueous base used for activation is conducted at least partially in a liquid circulation stream.
  • the reactor is operated with the catalyst to be activated in the upflow mode. Then, in a vertically oriented reactor, the aqueous base is fed to the sump side of the reactor, passed from bottom to top through the fixed catalyst bed, taken above the fixed catalyst bed a discharge and returned to the sump side in the reactor.
  • the discharged stream is preferably a workup, z. B. by separation of hydrogen and / or the discharge of a portion of the loaded aqueous base.
  • the reactor is operated in trickle mode with the catalyst to be activated.
  • the aqueous base is fed into the top of the reactor, passed from top to bottom through the fixed catalyst bed, removed below the fixed catalyst bed and discharged back into the reactor at the top.
  • the discharged current is preferably in turn a workup, z. B. by separation of hydrogen and / or the discharge of a portion of the loaded aqueous base.
  • the activation takes place in a vertical reactor in the upflow mode (ie with an upward flow through the fixed catalyst bed).
  • Such a procedure is advantageous if the formation of hydrogen during activation also produces a low gas load, since this can be more easily removed overhead.
  • fresh aqueous base is added to the fixed catalyst bed in addition to the base carried in the liquid recycle stream.
  • the supply of fresh base can be done in the liquid recycle stream or separately in the reactor.
  • the fresh aqueous base may also be concentrated higher than 3.5 wt .-%, provided that after mixing with the recycled aqueous base, the base concentration is not higher than 3.5 wt .-%.
  • the ratio of aqueous base passed in the circulation stream to freshly supplied aqueous base is preferably in a range from 1: 1 to 1000: 1, more preferably from 2: 1 to 500: 1, in particular from 5: 1 to 200: 1.
  • the feed rate of the aqueous base (when the aqueous base used for activation is not conducted in a liquid recycle stream) is at most 5 L / min per liter fixed catalyst bed, preferably at most 1.5 L / min per liter fixed catalyst bed, more preferably at most 1 L / min per liter of fixed catalyst bed, based on the total volume of the fixed catalyst bed.
  • the aqueous base used for activation is preferably conducted at least partly in a liquid circulation stream and the feed rate of the freshly fed aqueous base is at most 5 L / min per liter of fixed catalyst bed, preferably at most 1.5 L / min per liter of fixed catalyst bed, more preferably at most 1 L / min per liter of fixed catalyst bed, based on the total volume of the fixed catalyst bed.
  • the feed rate of the aqueous base (when the aqueous base used for activation is not carried in a liquid recycle stream) is in the range of 0.05 to 5 L / min per liter of fixed catalyst bed, more preferably in the range of 0.1 to 1 , 5 L / min per liter of fixed catalyst bed, in particular in a range of 0.1 to 1 L / min per liter of fixed catalyst bed, based on the total volume of Kata lysatorf estbetts.
  • the aqueous base used for the activation is at least partially conducted in a liquid circulation stream and the feed rate of the freshly supplied aqueous base is in a range of 0.05 to 5 L / min per liter of fixed catalyst bed, more preferably in a range of 0.1 to 1.5 L / min per liter of fixed catalyst bed, in particular in a range of 0.1 to 1 L / min per liter of fixed catalyst bed, based on the total volume of the fixed catalyst bed.
  • This control of the fresh aqueous base feed rate is an effective way to maintain the temperature gradient resulting in the fixed catalyst bed within the desired range of values.
  • the flow rate of the aqueous base through the reactor containing the fixed catalyst bed is preferably at least 0.5 m / h, more preferably at least 3 m / h, especially at least 5 m / h, especially at least 10 m / h. In order to avoid mechanical stress and abrasion of the newly formed porous catalyst metal, it may be useful not to choose the flow rate too high.
  • the flow rate of the aqueous base through the reactor containing the fixed catalyst bed is preferably at most 100 m / h, more preferably at most 50 m / h, especially at most 40 m / h.
  • the above-mentioned flow rates can be achieved particularly well if at least some of the aqueous base is conducted in a liquid circulation stream.
  • the base used to activate the fixed catalyst bed is selected from alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides and mixtures thereof.
  • the base is selected from NaOH, KOH and mixtures thereof.
  • NaOH is used as the base.
  • the base is used for activation in the form of an aqueous solution.
  • the method according to the invention makes it possible to effectively minimize a detachment of the catalytically active metal, such as nickel, during the activation.
  • a suitable measure of the effectiveness of the activation and the stability of the obtained Raney metal catalyst is the metal content in the loaded aqueous base.
  • the metal content in the circulation stream is a suitable measure of the effectiveness of the activation and the stability of the resulting Raney metal catalyst.
  • the content of nickel during activation in the loaded aqueous base or, if a liquid circulation stream is used for activation, in the circulation stream is preferably at most 0.1% by weight, more preferably at most 100 ppm by weight, especially at most 10% by weight .-ppm.
  • the determination of the nickel content can be done by elemental analysis. The same advantageous values are generally also achieved in the following process steps, such as treatment of the activated catalyst fixed bed with a washing medium, treatment of the catalyst fixed bed with a dopant and use in a hydrogenation reaction.
  • the inventive method allows a homogeneous distribution of the catalytically active Raney metal on the moldings used and a total of the resulting activated fixed catalyst bed. No or only a slight gradient with respect to the distribution of the catalytically active Raney metal in the direction of flow of the activation medium through the fixed catalyst bed is formed. In other words, the concentration of catalytically active sites upstream of the fixed catalyst bed is substantially equal to the concentration of catalytically active sites downstream of the fixed catalyst bed. This advantageous effect is achieved in particular when the Activation used aqueous base is at least partially conducted in a liquid circulation stream.
  • the inventive method also allow a homogeneous distribution of the leached second component, eg. As the aluminum, on the moldings used and a total of the resulting activated catalyst fixed bed. There is no or only a slight gradient with respect to the distribution of the leached second component in the flow direction of the activation medium through the fixed catalyst bed.
  • aqueous base used for activation is at least partially conducted in a liquid circulation stream, is that the required amount of aqueous base can be significantly reduced.
  • a straight pass of the aqueous base (without recycling) and the subsequent discharge of the loaded base leads to a high demand for fresh base.
  • By supplying suitable amounts of fresh base into the recycle stream it is ensured that there is always sufficient base for the activation reaction. All in all, significantly lower quantities are required for this.
  • a charged aqueous base which has a lower base concentration than the aqueous base before passing through the fixed catalyst bed, and the reaction products formed during activation and at least partially soluble in the base enriched.
  • at least part of the loaded aqueous base is discharged.
  • the amount of aqueous base freshly supplied per unit time preferably corresponds to the amount of laden aqueous base removed.
  • a discharge of laden aqueous base is removed from the activation and subjected to a gas / liquid separation, a hydrogen-containing gas phase and a liquid phase being obtained.
  • gas / liquid separation it is possible to use the customary devices known to the person skilled in the art, such as the customary separation containers.
  • the hydrogen-containing gas phase obtained in the phase separation can be discharged from the process and z. B. be supplied to a thermal utilization.
  • the liquid phase obtained in the phase separation, which contains the discharged laden aqueous base is preferably at least partially recycled as a liquid recycle stream in the activation.
  • part of the liquid phase obtained in the phase separation, which contains the discharged laden aqueous base is discharged.
  • the amount of hydrogen formed during the activation can be determined.
  • the amount of hydrogen formed during the activation can be determined.
  • 3 mol of hydrogen are produced by dissolving 2 mol of aluminum.
  • the activation according to the invention preferably takes place at a temperature of at most 50 ° C., preferably at a temperature of at most 40 ° C.
  • the activation according to the invention preferably takes place at a pressure in the range from 0.1 to 10 bar, more preferably from 0.5 to 5 bar, especially at ambient pressure.
  • step c) of the process according to the invention the activated catalyst fixed bed obtained in step b) is subjected to a treatment with a washing medium which is selected from water, C 1 -C 4 alkanols and mixtures thereof.
  • Suitable C 1 -C 4 -alkanols are methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol and isobutanol.
  • the washing medium used in step c) contains water or consists of water.
  • the treatment with the washing medium is preferably carried out in step c) until the effluent washing medium has a conductivity at 20 ° C. of at most 200 mS / cm, particularly preferably at most 100 mS / cm, in particular at most
  • step c) water is preferably used as the washing medium and the treatment with the washing medium is carried out until the effluent washing medium has a pH at 20 ° C. of not more than 9, particularly preferably not more than 8, in particular not more than 7.
  • the treatment with the washing medium is preferably carried out in step c) until the effluent washing medium has an aluminum content of at most 5% by weight, more preferably of at most 5000 ppm by weight, in particular of at most 500 ppm by weight.
  • the treatment with the washing medium is preferably carried out at a temperature in the range from 20 to 100.degree. C., particularly preferably from 30 to 80.degree. C., in particular from 40 to 70.degree.
  • Doping refers to the introduction of foreign atoms in a layer or in the base material of a catalyst.
  • the amount introduced in this process is generally small compared to the rest of the catalyst material.
  • the doping specifically changes the properties of the starting material.
  • Such elements are referred to hereinafter as "promoter elements”.
  • contacting with the dopant occurs during and / or after treatment of the activated fixed catalyst bed with a wash medium (i.e., during and / or after step c)).
  • the dopant preferably contains at least one promoter element selected from Ti, Ta, Zr, V, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Ce and Bi.
  • the dopant contains at least one promoter element which simultaneously fulfills the definition of a first metal in the sense of the invention.
  • promoter elements are selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd.
  • the monolithic molded article contains, based on the reduced metallic form, a major amount (ie, more than 50% by weight) of the first metal and a minor amount (ie, less than 50% by weight) of a different metal as a dopant ,
  • all metals that meet the definition of a first metal according to the invention are calculated with their full weight fraction (regardless of whether they act as a hydrogenation-active component or as a promoter).
  • the dopant does not contain a promoter element which fulfills the definition of a first metal in the sense of the invention.
  • the dopant then preferably contains exclusively one promoter element or more than one promoter element which is selected from Ti, Ta, Zr, Ce, V, Mo, W, Mn, Re, Ru, Rh, Ir and Bi.
  • the dopant contains Mo as a promoter element.
  • the dopant contains Mo as the sole promoter element.
  • the promoter elements are particularly preferably used for doping in the form of their salts. Suitable salts are, for example, the nitrates, sulfates, acetates, formates, fluorides, chlorides, bromides, iodides, oxides or carbonates.
  • the promoter elements either separate by themselves in their metallic form due to their nobler character compared to Ni or can be brought into contact with a reducing agent such as e.g. As hydrogen, hydrazine, hydroxylamine, etc., are reduced in their metallic form.
  • the promoter elements are added during the activation process, then they can also be in their metallic form. In this case, it may be useful for the formation of metal-metal compounds to subject the fixed catalyst bed after the storage of the promoter metals first an oxidative treatment and then a reducing treatment.
  • the fixed catalyst bed is contacted during and / or after treatment with a wash medium in step c) with a dopant containing Mo as a promoter element.
  • the dopant contains Mo as the sole promoter element.
  • Suitable molybdenum compounds are selected from molybdenum trioxide, the nitrates, sulfates, carbonates, chlorides, iodides and bromides of molybdenum and the molybdates. Preference is given to the use of ammonium molybdate. In a preferred embodiment, a molybdenum compound is used which has good water solubility.
  • a good water solubility is understood to mean a solubility of at least 20 g / L at 20 ° C.
  • Suitable solvents for doping are water, polar solvents which are different from water and solvents which are inert to the catalyst under the doping conditions, and mixtures thereof.
  • the solvent used for doping is selected from water, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol and mixtures thereof.
  • the temperature during the doping is preferably in a range from 10 to 100 ° C., more preferably from 20 to 60 ° C., in particular from 20 to 40 ° C.
  • the concentration of the promoter element in the dopant is preferably in a range of about 20 g / L to the maximum soluble amount of the dopant under the doping conditions. As a rule, one will assume a maximum of one solution saturated at ambient temperature.
  • the duration of the doping is preferably 0.5 to 24 hours.
  • Suitable inert gases are for. As nitrogen or argon.
  • a molybdenum source is dissolved in water and this solution is passed through the previously activated foam.
  • hydrates of ammonium molybdate such as. B. ( ⁇ 4) 6 ⁇ 7 ⁇ 24 x 4 H2O
  • this is dissolved in water and this solution used.
  • the usable amount depends strongly on the solubility of the ammonium molybdate and is in principle not critical. Conveniently, less than 430 grams of ammonium molybdate are dissolved per liter of water at room temperature (20 ° C). If the doping is carried out at a higher temperature than room temperature, then larger amounts can be used.
  • the ammonium molybdate solution is then passed over the activated and washed foam at a temperature of 20 to 100 ° C, preferably at a temperature of 20 to 40 ° C.
  • the treatment time is preferably 0.5 to 24 hours, more preferably 1 to 5 hours.
  • the contacting takes place in the presence of an inert gas, such as nitrogen.
  • the pressure is preferably in a range of 1 to 50 bar, especially at about 1 bar absolute.
  • the doped Raney nickel foam can be used either without further work-up or after repeated washing for the hydrogenation.
  • the doped catalyst bodies preferably contain from 0.01 to 10% by weight, particularly preferably from 0.1 to 5% by weight, of promoter elements based on the reduced metallic form of the promoter elements and the total weight of the catalyst moldings.
  • the fixed catalyst bed may contain the promoter elements substantially homogeneously or heterogeneously distributed in their concentration.
  • the fixed catalyst bed has a gradient in the flow direction the concentration of the promoter elements.
  • the fixed catalyst bed contains Ni / Al catalyst bodies doped with Mo, or the fixed catalyst bed is Ni / Al catalyst bodies doped with Mo, and the fixed catalyst bed has a gradient in Mo flow direction.
  • a fixed bed catalyst which is fixedly installed in a reactor and which contains at least one promoter element which substantially homogeneously distributes in its concentration, i. H. not in the form of a gradient.
  • the doping is then carried out in an external container without circulation, which is infinitely back-mixed, such.
  • a liquid stream of the dopant passes through the fixed catalyst bed.
  • the reactor has a circulation stream, it is alternatively or additionally possible to feed the dopant in liquid form into the circulation stream.
  • a concentration gradient of the promoter elements is formed over the entire length of the fixed catalyst bed in the flow direction. If it is desired that the concentration of the promoter element in the flow direction of the reaction medium of the reaction to be catalyzed decreases, the liquid flow of the dopant is conducted in the same direction as the reaction medium of the reaction to be catalyzed by the fixed catalyst bed.
  • the liquid flow of the dopant is directed in the opposite direction as the reaction medium of the reaction to be catalyzed by the fixed catalyst bed.
  • the activated catalyst fixed bed obtained by the process according to the invention or a reactor containing such an activated fixed catalyst bed for the hydrogenation of 1, 4-butynediol to give 1, 4-butanediol obtained by the process according to the invention or a reactor containing such an activated fixed catalyst bed for the hydrogenation of 1, 4-butynediol to give 1, 4-butanediol. It has now surprisingly been found that a particularly high selectivity is achieved in the hydrogenation, if a fixed catalyst bed Ni / Al catalyst moldings are used, which are activated by the method according to the invention and / or which are doped with Mo and wherein the concentration of molybdenum in the flow direction of the reaction medium of the hydrogenation reaction increases.
  • the molybdenum content of the shaped catalyst bodies at the entry of the reaction medium into the fixed catalyst bed is preferably 0 to 3% by weight, more preferably 0.05 to 2.5% by weight, in particular 0.1 to 2% by weight, based on metallic molybdenum and the total weight of the catalyst form body.
  • the molybdenum content of the shaped catalyst bodies at the outlet of the reaction medium from the fixed catalyst bed is preferably from 0.1 to 10% by weight, more preferably from 0.1 to 7% by weight, in particular from 0.2 to 6% by weight, based on metallic molybdenum and the total weight of the shaped catalyst bodies.
  • the activated catalyst fixed bed obtained by the process of the present invention or a reactor containing such an activated fixed catalyst bed is used for the hydrogenation of 4-butyraldehyde to give n-butanol. It has now surprisingly been found that a particularly high selectivity is achieved in the hydrogenation, if one uses a fixed catalyst bed of Ni / Al catalyst moldings, which are activated by the novel process and / or which are doped with Mo and wherein the concentration of Molybdenum decreases in the flow direction of the reaction medium of the hydrogenation reaction.
  • the molybdenum content of the catalyst molding is at the entry of the reaction medium in the fixed catalyst bed 0.5 to 10 wt .-%, particularly preferably 1 to 9 wt .-%, in particular 1 to 7 wt .-%, based on metallic molybdenum and the total weight of catalyst bodies.
  • the molybdenum content of the shaped catalyst bodies at the outlet of the reaction medium from the fixed catalyst bed 0 to 7 wt .-%, particularly preferably 0.05 to 5 wt .-%, in particular 0.1 to 4.5 wt .-%, based on metallic molybdenum and the total weight of the shaped catalyst bodies.
  • the treatment with a washing medium in step c) is carried out until the effluent washing medium at a temperature of 20 ° C, a conductivity of not more than 200 mS / cm.
  • the treatment with the washing medium is preferably carried out in step c) until the effluent washing medium has an aluminum content of at most 500 ppm by weight.
  • the activated catalyst fixed beds obtained by the process according to the invention which optionally contain doped shaped catalyst bodies, are generally distinguished by high mechanical stability and long service life. Nevertheless, the fixed bed catalyst is mechanically stressed when it is flowed through in the liquid phase with the components to be hydrogenated. In the long term, wear or removal of the outer layers of the active catalyst species may occur.
  • the subsequently doped metal element is preferably on the outer active catalyst layers, which can also be removed by mechanical liquid or gas loading. Removal of the promoter element may result in reduced activity and selectivity of the catalyst. Surprisingly, it has now been found that the original activity can be restored by the doping process is carried out again.
  • the dopant can also be added to the hydrogenation, which is then post-doped in situ (Method 4).
  • hydrogenation is understood in general to mean the reaction of an organic compound with H 2 addition to this compound.
  • functional groups are hydrogenated to the correspondingly hydrogenated groups.
  • these include, for example, the hydrogenation of nitro groups, nitroso groups, nitrile groups or imine groups to amine groups.
  • This includes, for example, the hydrogenation of aromatics to saturated cyclic compounds.
  • This also includes, for example, the hydrogenation of carbon-carbon triple bonds to form double bonds and / or single bonds.
  • ketones, aldehydes, esters, acids or anhydrides to alcohols is understood in general to mean the reaction of an organic compound with H 2 addition to this compound.
  • the hydrogenation of carbon-carbon triple bonds, carbon-carbon double bonds, aromatic compounds, carbonyl-containing compounds, nitriles and nitro compounds are ketones, aldehydes, acids, esters and anhydrides. Particularly preferred is the hydrogenation of carbon-carbon triple bonds, carbon-carbon double bonds, nitriles, ketones and aldehydes.
  • the hydrogenatable organic compound is particularly preferably selected from 1,4-butynediol, 1,4-butenediol, 4-hydroxybutyraldehyde, hydroxypivalic acid, hydroxypivalaldehyde, n- and isobutyraldehyde, n- and isovaleraldehyde, 2-ethylhex-2-enal , 2-ethylhexanal, nonanals, 1, 5,9-cyclododecatriene, benzene, furan, furfural, phthalic acid esters, acetophenone and alkyl-substituted acetophenones.
  • the hydrogenatable organic compound is most preferably chosen from 1,4-butynediol, 1,4-butenediol, n- and isobutyraldehyde, hydroxypivalaldehyde, 2-ethylhex-2-enal, nonanals and 4-isobutylacetophenone.
  • the hydrogenation according to the invention leads to hydrogenated compounds which accordingly no longer contain the group to be hydrogenated.
  • Contains a compound at least two different hydrogenatable groups it may be desirable to hydrogenate only one of the unsaturated groups, for.
  • a compound has an aromatic ring and additionally a keto group or an aldehyde group.
  • an undesired hydrogenation of other hydrogenatable groups can be carried out, for.
  • the hydrogenation according to the invention in the presence of a suitably activated catalyst is characterized by a high selectivity with respect to the desired hydrogenation reactions.
  • these include in particular the hydrogenation of 1, 4-butynediol or 1, 4-butenediol to 1, 4-butanediol.
  • this includes the hydrogenation of n- and iso-butyraldehyde to n- and iso-butanol.
  • this includes the hydrogenation of hydroxypivalaldehyde or of hydroxypivalic acid to neopentyl glycol.
  • this includes the hydrogenation of 2-ethylhex-2-enal to 2-ethylhexanol.
  • this includes the hydrogenation of nonanals to nonanols.
  • this includes the hydrogenation of 4-isobutylacetophenone to give 1- (4'-isobutylphenyl) ethanol.
  • the hydrogenation is preferably carried out continuously.
  • the hydrogenation takes place in a single hydrogenation reactor.
  • the hydrogenation is carried out in n hydrogenation reactors connected in series (in series), n being an integer of at least 2. Suitable values for n are 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10. Preference is given to n for 2 to 6 and in particular for 2 or 3.
  • the hydrogenation is preferably carried out continuously.
  • the reactors used for the hydrogenation may have a fixed catalyst bed, which is formed from the same or different shaped catalyst bodies.
  • the fixed catalyst bed may have one or more reaction zones.
  • Various reaction zones may comprise shaped catalyst bodies of different chemical composition of the catalytically active species. Different reaction zones may also have catalyst moldings of the same chemical composition of the catalytically active species but in different concentrations.
  • the reactors may be the same or different reactors. These can be z. B. each have the same or different mixing characteristics and / or be subdivided by internals one or more times.
  • Suitable pressure-resistant reactors for the hydrogenation are known to the person skilled in the art. These include the commonly used reactors for gas-liquid reactions, such as.
  • a particular embodiment of the tubular reactors are shaft reactors.
  • the process according to the invention will be carried out in a fixed bed procedure.
  • the fixed bed mode can be z. B. in sump or in trickle run.
  • the reactors used for the hydrogenation comprise a catalyst fixed bed activated by the processes according to the invention, through which the reaction medium flows.
  • the fixed catalyst bed can be formed from a single variety of shaped catalyst bodies or from different shaped catalyst bodies.
  • the fixed catalyst bed may have one or more zones, wherein at least one of the zones contains a material active as a hydrogenation catalyst.
  • Each zone can have one or more different catalytically active materials and / or one or more different inert materials. Different zones may each have the same or different compositions. It is also possible to provide a plurality of catalytically active zones, which are separated from each other, for example, by inert beds or spacers.
  • the individual zones can also be have different catalytic activity.
  • reaction medium flowing through the fixed catalyst bed contains at least one liquid phase.
  • the reaction medium may also contain a gaseous phase in addition.
  • the hydrogenation is carried out by the process according to the invention in the presence of CO.
  • the CO content in the gas phase within the reactor is preferably in a range from 0.1 to 10,000 ppm by volume, more preferably in a range from 0.15 to 5000 ppm by volume, in particular in a range from 0, 2 to 1000 ppm by volume.
  • the total CO content within the reactor is composed of CO in the gas and liquid phases, which are in equilibrium with each other. Conveniently, the CO content is determined in the gas phase and the values given here refer to the gas phase.
  • a concentration profile over the reactor is advantageous, wherein the concentration of CO in the flow direction of the reaction medium of the hydrogenation along the reactor should increase.
  • the CO content at the outlet of the reaction medium from the fixed catalyst bed is preferably at least 5 mol% higher, more preferably at least 25 mol% higher, in particular at least 75 mol% higher, than the CO content when the reaction medium enters the fixed catalyst bed.
  • CO can be fed into the fixed catalyst bed at one or more points.
  • the content of CO is determined, for example, by gas chromatography via removal of individual samples or preferably by online measurement.
  • CO is then determined from the gas phase.
  • the online measurement can be done directly in the reactor, z. B. before the reaction medium enters the fixed catalyst bed and after the exit of the reaction medium from the fixed catalyst bed.
  • the CO content may, for. B. be adjusted by the addition of CO to the hydrogen used for the hydrogenation.
  • CO can also be fed separately from the hydrogen in the reactor. If the hydrogenation reaction mixture is at least partly conducted in a liquid circulation stream, CO can also be fed into this circulation stream.
  • CO can also be formed from components which are contained in the hydrogenation reaction mixture, eg. B. as starting materials to be hydrogenated or as incurred in the hydrogenation intermediates or by-products. So can CO z. B. be formed by decarbonylation present in the reaction mixture of the hydrogenation formic acid, formates or formaldehyde. Likewise CO can also be formed by decarbonylation of aldehydes other than formaldehyde or by dehydrogenation of primary alcohols to aldehydes and subsequent decarbonylation. These undesirable side reactions include, for. As CC or CX cleavages, such as the formation of propanol or butanol formation of 1, 4-butanediol. It has furthermore been found that the conversion in the hydrogenation can only be insufficient if the CO content in the gas phase within the reactor is too high, ie especially above 10,000 ppm by volume.
  • the conversion in the hydrogenation is preferably at least 90 mol%, particularly preferably at least 95 mol%, in particular at least 99 mol%, especially at least 99.5 mol%, based on the total weight of hydrogenatable components in the starting material used for the hydrogenation ,
  • the conversion refers to the amount of target compound obtained, regardless of how many molar equivalents of hydrogen have taken up the starting compound to reach the target compound.
  • the intended target compound may be both the product of partial hydrogenation (eg, alkyne Alkene) or a complete hydrogenation (eg alkyne to alkane).
  • the reaction mixture of the hydrogenation ie gas and liquid stream
  • the reaction mixture of the hydrogenation ie gas and liquid stream
  • the reaction mixture of the hydrogenation ie gas and liquid stream
  • the material stream ie the sum of gas and liquid stream
  • should flow through the fixed catalyst bed preferably over 95%, more preferably> 99%.
  • the fixed catalyst beds used according to the invention have, at an arbitrary section in the normal plane to the flow direction (ie, horizontal) through the fixed catalyst bed, preferably at most 5%, particularly preferably at most 1%, in particular at most 0.1%, based on the total area of the section Surface on which is not part of the catalyst bodies.
  • a free surface, which is part of the shaped catalyst body the surface of the pores and channels of the shaped catalyst body is understood. This information refers to cuts through the fixed catalyst bed in the region of the shaped catalyst bodies and not any internals, such as power distribution.
  • the catalyst fixed beds used in accordance with the invention comprise shaped catalyst bodies which have pores and / or channels, then at least 90% of the pores and channels, more preferably at least 98% of the pores and channels, have an area at any section in the normal plane to the flow direction through the fixed catalyst bed of not more than 3 mm 2 .
  • the catalyst fixed beds used in accordance with the invention comprise shaped catalyst bodies which have pores and / or channels, then at least 90% of the pores and channels, more preferably at least 98% of the pores and channels, have an area at any section in the normal plane to the flow direction through the fixed catalyst bed of at most 1 mm 2 .
  • the fixed catalyst beds used in accordance with the invention comprise shaped catalyst bodies which have pores and / or channels, then at least 90% of the pores and channels, particularly preferably at least 98% of the pores and channels, preferably have an arbitrary section in the normal plane to the flow direction through the catalyst bed. an area of at most 0.7 mm 2 .
  • the reactor cross-section In the case of the fixed catalyst beds according to the invention, at least 95% of the reactor cross-section, more preferably at least 98% of the reactor cross-section, in particular at least 99% of the reactor cross-section, is filled with shaped catalyst bodies for at least 90% length in the direction of flow through the fixed catalyst bed.
  • the rate at which the reaction mixture flows through the fixed catalyst bed should not be too low.
  • the flow rate of the reaction mixture through the reactor containing the fixed catalyst bed is preferably at least 30 m / h, preferably at least 50 m / h, in particular at least 80 m / h.
  • the flow rate of the reaction mixture through the reactor containing the fixed catalyst bed is preferably at most 1000 m / h, particularly preferably at most 500 m / h, in particular at most 400 m / h.
  • the flow direction of the reaction mixture is, in principle in an upright reactor, not of critical importance.
  • the hydrogenation can thus be carried out in bottoms or Rieselfahrweise.
  • the upflow mode wherein the reaction mixture to be hydrogenated is fed to the marsh side of the fixed catalyst bed and is discharged at the top end after passing through the fixed catalyst bed, may be advantageous. This is especially true when the gas load should be low (eg ⁇ 50 m / h).
  • These flow rates are generally achieved by recycling a portion of the liquid stream leaving the reactor, with the recycle stream combining with the reactant stream either before the reactor or in the reactor.
  • the educt stream can also be supplied distributed over the length and / or width of the reactor.
  • the hydrogenation reaction mixture is at least partially conducted in a liquid recycle stream.
  • the ratio of reaction mixture conducted in the circulation stream to freshly fed educt stream is preferably in a range from 1: 1 to 1000: 1, preferably from 2: 1 to 500: 1, in particular from 5: 1 to 200: 1.
  • a discharge is preferably taken from the reactor and subjected to a gas / liquid separation, a hydrogen-containing gas phase and a product-containing liquid phase being obtained.
  • gas / liquid separation it is possible to use the customary devices known to the person skilled in the art, such as the customary separation containers (separators).
  • the temperature in the gas / liquid separation is preferably equal to or lower than the temperature in the reactor.
  • the pressure in the gas / liquid separation is preferably equal to or less than the pressure in the reactor.
  • the gas / liquid separation preferably takes place essentially at the same pressure as in the reactor. The pressure difference between reactor and
  • Gas / liquid separation is preferably at most 10 bar, in particular at most 5 bar. It is also possible to design the gas / liquid separation in two stages.
  • the absolute pressure in the second gas / liquid T rennung is then preferably in a range of 0.1 to 2 bar.
  • the product-containing liquid phase obtained in the gas / liquid separation is generally at least partially discharged. From this discharge, the product of the hydrogenation can be isolated, if appropriate after a further work-up. In a preferred embodiment, the product-containing liquid phase is at least partially recycled as a liquid circulation stream in the hydrogenation.
  • the hydrogen-containing gas phase obtained in the phase separation can be at least partially discharged as exhaust gas. Furthermore, the hydrogen-containing gas phase obtained in the phase separation can be at least partially attributed to the hydrogenation.
  • the amount of hydrogen discharged via the gas phase is preferably 0 to 500 mol% of the amount of hydrogen which is consumed in molar amounts of hydrogen in the hydrogenation. For example, with a consumption of one mole of hydrogen, 5 moles of hydrogen can be discharged as exhaust gas.
  • the amount of hydrogen discharged via the gas phase is at most 100 mol%, in particular at most 50 mol%, of the amount of hydrogen which is consumed by molar amount of hydrogen in the hydrogenation.
  • this discharge stream can control the CO content in the gas phase in the reactor.
  • the hydrogen-containing gas phase obtained in the phase separation is not recycled. However, if it should be desired, this is preferably up to 1000% of the amount based on the amount of gas required chemically for the reaction, more preferably up to 200%.
  • the gas loading expressed by the gas empty tube velocity at the reactor outlet, under reaction conditions is generally below 200 m / h, preferably below 100 m / h, more preferably below 70 m / h, most preferably below 50 m / h.
  • the gas loading consists essentially of hydrogen, preferably at least 60% by volume.
  • the gas velocity at the beginning of the reactor is extremely variable, since hydrogen can also be added to intermediate feeds. However, if all hydrogen should be added at the beginning, the gas velocity is generally higher than at the reactor end.
  • the absolute pressure in the hydrogenation is preferably in a range from 1 to 330 bar, particularly preferably in a range from 5 to 100 bar, in particular in a range from 10 to 60 bar.
  • the temperature in the hydrogenation is preferably in a range of 60 to 300 ° C, particularly preferably from 70 to 220 ° C, in particular from 80 to 200 ° C.
  • the fixed catalyst bed has a temperature gradient during the hydrogenation.
  • the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed is maintained at a maximum of 50 K.
  • the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed is maintained in a range of 0.5 to 40K, preferably in a range of 1 to 30K.
  • the educts used and the products obtained were analyzed undiluted using standard gas chromatography and FID detector.
  • the following quantities are GC data in area% (no water included).
  • the nickel-aluminum catalyst moldings used in the application examples were prepared as follows, following the examples in EP 2 764 916 A1 for the preparation of foam-form catalysts: Variant a):
  • polyvinylpyrrolidone (molecular weight: 40,000 g / mol) were dissolved in 29.5 g of demineralized water and 20 g of aluminum powder (particle size 75 ⁇ ) was added. The resulting mixture was then shaken so that a homogeneous suspension was formed. Thereafter, a nickel foam having an average pore size of 580 ⁇ , a thickness of 1, 9 mm and a weight per unit area of 1000 g / m 2 was added to the suspension and again shaken vigorously. The thus coated foam was placed on a paper towel and the excess suspension carefully blotted.
  • the thus coated foam was heated at a heating rate of 5 ° C / min to 300 ° C, then kept isothermally at 300 ° C for 30 min, further heated at 5 ° C / min to 600 ° C, for 30 min kept isothermal and further heated at 5 ° C / min to 700 ° C and kept isothermic for 30 min.
  • the heating was carried out in a gas stream consisting of 20 NL / h nitrogen and 20 NL / h hydrogen.
  • the cooling phase up to a temperature of 200 ° C was also in one Gas flow from 20 NL / h N2 and 20 NL / h H2. Thereafter, nitrogen was further cooled to room temperature in a stream of 100 NL / h.
  • the foam produced in this way had a weight increase of 42% compared to the originally used nickel foam.
  • a nickel foam with an average pore size of 580 ⁇ m, a thickness of 1.9 mm and a weight per unit area of 1000 g / m 2 was poured into a 1% strength by weight polyvinylpyrrolidone solution (molecular weight: 40 000 g / mol). dipped. After immersion, the foam was squeezed out on a flow cloth to remove the binder from the voids of the pores. The foam laden with the binder was then clamped in a shaker and coated with aluminum powder (particle size ⁇ 75 ⁇ ). By shaking, a uniform distribution of the powder was obtained on the surface of the open-pore foam structure and then removed excess aluminum powder.
  • the thus coated foam was heated at a heating rate of 5 ° C / min to 300 ° C, then kept isothermally at 300 ° C for 30 min, further heated at 5 ° C / min to 600 ° C, for 30 min kept isothermal and further heated at 5 ° C / min to 700 ° C and kept isothermic for 30 min.
  • the heating was carried out in a gas stream consisting of 20 NL / h nitrogen and 20 NL / h hydrogen.
  • the cooling phase up to a temperature of 200 ° C was also carried out in a gas stream of 20 NL / h N2 and 20 NL / h H2. Thereafter, nitrogen was further cooled to room temperature in a stream of 100 NL / h.
  • the foam produced in this way had a weight increase of 36% compared to the originally used nickel foam.
  • BID 1,4-butynediol
  • BDO 1,4-butanediol
  • the aqueous Bl D feedstock was prepared according to Example 1 of EP 2 121 549 A1. The feedstock was adjusted to a pH of 7.5 with sodium hydroxide solution and contained in addition to BID and water about 1 wt .-% propynol, 1, 2 wt .-% formaldehyde and a number of other by-products with proportions of well below 1 wt. -%.
  • the following examples were carried out in a continuous hydrogenation apparatus consisting of a tubular reactor, a gas-liquid separator, a heat exchanger and a circulation stream with a gear pump.
  • the catalyst loadings referred to in the examples are based on the total volume of taken in the reactor built nickel-aluminum catalyst moldings.
  • a device with a tubular reactor with an internal diameter of 25 mm was used.
  • 35 ml_ of a nickel-aluminum catalyst shaped body in the form of foam plates (prepared according to variant a)) was cut with a water jet cutter into round disks with a diameter of 25 mm.
  • the disks were stacked and installed in the tubular reactor. So that the disks had no space in front of the reactor wall, a PTFE sealing ring was installed after every 5 disks.
  • the reactor and the circulation stream were filled with demineralized water and then fed to a 0.5 wt .-% NaOH solution in the upflow mode and the fixed catalyst bed over a period of 2 hours at 25 ° C activated.
  • the feed rate of the NaOH solution was 0.54 mL / min per mL of shaped catalyst body.
  • the circulation rate was adjusted to 18 kg / h, so that a feed-to-circulation ratio of 1:16 was obtained.
  • the flow rate of the aqueous base through the reactor was 37 m / h.
  • the flow rate of deionized water was 380 mL / h at a cycle rate of 18 kg / h, ie a feed-to-circulation ratio of 1: 47 was obtained.
  • the flow rate of the washing solution through the reactor was 37 m / h.
  • the hydrogenation was carried out with an aqueous 50 wt .-% strength Bl D solution at 155 ° C, a hydrogen pressure of 45 bar hydrogen and a catalyst loading of 0.5 kgBiD (Lkataiysatorformkör xh) at a cycle flow rate of 23 kg / h in the upflow mode , Hydrogenation yielded 94.7% BDO, 1.7% n-butanol, 0.7% methanol, 1.8% propanol and 2000 ppm 2-methylbutane-1,4-diol in the effluent over 15 days. Subsequently, the catalyst load on
  • the shaped catalyst bodies had a molybdenum gradient, which increased in the direction of flow of the hydrogenation reaction mixture through the fixed catalyst bed over the entire reactor length of 0.54 wt .-% to 1, 0 wt .-%.
  • a device was used with a tube reactor having an inner diameter of 25 mm as described above.
  • the disks were stacked and installed in the tubular reactor. So that the disks had no space in front of the reactor wall, a PTFE sealing ring was installed after every 5 disks.
  • the reactor and the recycle stream were charged with demineralized water (DI water) and then fed to a 30 wt% NaOH solution in the bulk mode and the fixed catalyst bed activated at 100 ° C over a period of 2 hours.
  • the feed rate of the NaOH solution was 0.54 mL / min per mL of shaped catalyst body.
  • the circulation rate was adjusted to 15 kg / h, so that a feed-to-circulation ratio of 1:13 was obtained.
  • the flow rate of the aqueous base through the reactor was 31 m / h.
  • the reactor and the recycle stream were charged with demineralized water (DI water) and then fed to a 30 wt% NaOH solution in the bulk mode and the fixed catalyst bed activated at 100 ° C over a period of 2 hours.
  • the feed rate of the NaOH solution was 0.54 mL / min per mL of shaped catalyst body.
  • the circulation rate was adjusted to 15 kg / h, so that a feed-to-circulation ratio of 1:13 was obtained.
  • the flow rate of the aqueous base through the reactor was 31 m / h.
  • a large amount of active Raney nickel in the form of fine free particles was detected in the recycle stream and in the effluent. Over the activation period, the amounts of nickel in the recycle stream decreased from 300 ppm to 10 ppm and the amount of aluminum in the recycle stream decreased from 3.7% to 220 ppm.
  • the hydrogenation was carried out with an aqueous 50 wt .-% strength Bl D solution at 155 ° C, a hydrogen pressure of 45 bar hydrogen and a catalyst loading of 0.3 kgBiD / (Lkataiysatorformkör xh) with a cycle flow rate of 23 kg / h in upflow mode. Hydrogenation gave 88.5% BDO, 1.3% 2-butene-1, 4-diol, 6.0% n-butanol, 0.8% methanol, 0.5% propanol and 7600 over 2 days ppm 2-methylbutane-1, 4-diol.
  • the catalyst was removed under argon atmosphere from the tube reactor and filled the catalyst plates in a metal basket.
  • the metal basket with the catalyst platelets was placed in a stirred vessel with 400 ml deionized water. Thereafter, an aqueous solution of 0.40 g ( ⁇ 4 ) ⁇ 7 ⁇ 2 4 x 4 H2O in 20 ml of water was added and stirred for 3 hours at 25 ° C. Thereafter, the catalyst was re-installed under argon atmosphere in the tube reactor.
  • Hydrogenation The hydrogenation was carried out with an aqueous 50% strength by weight BlD solution at 155 ° C., a hydrogen pressure of 45 bar hydrogen and a catalyst loading of 0.5 kgBiD / (Lkataiysatorformkör xh) at a circulation rate of 23 kg / h in the swamp way. Hydrogenation yielded 93.8% BDO over a period of 15 days, 2.1% n-butanol, 1, 2% methanol, 1, 8% propanol and 3500 ppm of 2-methylbutane-1, 4-diol in the discharge.
  • the catalyst bodies had a molybdenum content of 0.6%, which was homogeneously distributed over the catalyst bed.
  • a device with a tubular reactor with an internal diameter of 25 mm was used. 600 ml of a nickel-aluminum catalyst molding in the form of foam boards (prepared according to variant a)) was cut with a water jet cutter into round disks with a diameter of 25 mm. The disks were stacked and installed in the tubular reactor. So that the disks had no space in front of the reactor wall, a PTFE sealing ring was installed after every 5 disks.
  • the reactor and the recycle stream were charged with demineralized water (DI water) and then fed to a 0.5 wt% NaOH solution in the bulk mode and the fixed catalyst bed activated at 25 ° C over a period of 7 hours.
  • the feed rate of the NaOH solution was 0.14 mL / min per mL of shaped catalyst.
  • the circulation rate was adjusted to 19 kg / h, so that a feed-to-circulation ratio of 1: 4 was obtained.
  • the flow rate of the aqueous base through the reactor was 39 m / h.
  • the maximum temperature gradient of the fixed catalyst bed, measured between reactor inlet and reactor outlet during the activation was 15 K.
  • the flow rate of deionized water was 1 L / h at a circulation rate of 15 kg / h, ie, a feed-to-circulation ratio of 1:15 was obtained.
  • the flow rate of the washing solution through the reactor was 31 m / h.
  • the hydrogenation was carried out with an aqueous 50 wt .-% strength Bl D solution at 155 ° C, a hydrogen pressure of 45 bar hydrogen and different catalyst loads and cycle flow amounts, as shown in Table 1.
  • the CO concentrations are given in ppm by volume at the reactor inlet and outlet.
  • the expanded catalyst bodies showed after hydrogenation a molybdenum gradient in the flow direction over the entire reactor length of 0.4 wt .-% to 1, 0 wt .-%.
  • n-BA undiluted n-butyraldehyde
  • n-BA undiluted n-butyraldehyde
  • a catalyst loading of 1, 5 kg n -BA / (Lkataiysatorformkör xh) performed with a loop rate of 23 kg / h in the upflow mode.
  • the removed catalyst moldings after hydrogenation showed a molybdenum gradient which decreased in the direction of flow of the hydrogenation reaction mixture through the fixed catalyst bed over the entire reactor length from 1.0% by weight to 0.3% by weight.

Abstract

The invention relates to a novel method for providing a fixed catalyst bed which contains a doped structured shaped catalyst body, a reactor which contains a fixed catalyst bed of said type in a fixed built-in form and to the use of the thus obtained fixed catalyst bed and reactors for hydrogenation reactions.

Description

Verfahren zur Bereitstellung eines Katalysatorfestbetts, das dotierte strukturierte Katalysatorformkörper enthält  A method of providing a fixed catalyst bed containing doped structured structured catalyst bodies
HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Bereitstellung eines Katalysatorfestbetts, das dotierte strukturierte Katalysatorformkörper enthält, einen Reaktor, der ein solches Katalysatorfestbett in ortsfest eingebauter Form enthält sowie die Verwendung der so erhaltenen Katalysatorfestbetten und Reaktoren für Hydrierreaktionen. The present invention relates to a novel process for providing a fixed catalyst bed containing doped structured structured catalyst bodies, a reactor containing such a fixed catalyst bed in a stationary built-in form, and the use of the fixed catalyst beds and hydrogenation reaction reactors thus obtained.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Raney-Metall-Katalysatoren sind hoch aktive Katalysatoren, die breite kommerzielle Verwendung gefunden haben, speziell zur Hydrierung ein- oder mehrfach ungesättigter organischer Verbindungen. Üblicherweise handelt es sich bei Raney-Katalysatoren um Legierungen, die wenigstens ein katalytisch aktives Metall und wenigstens eine in Alkalien lösliche (auslaugbare) Legierungskomponente enthalten. Typische katalytisch aktive Metalle sind beispielsweise Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au und Pd und typische auslaugbare Legierungskomponenten sind z.B. AI, Zn und Si. Derartige Raney-Metall- Katalysatoren und Verfahren zu ihrer Herstellung sind z.B. in der US 1 ,628,190,Raney metal catalysts are highly active catalysts that have found wide commercial use, especially for the hydrogenation of mono- or polyunsaturated organic compounds. Typically, Raney catalysts are alloys containing at least one catalytically active metal and at least one alkali-soluble (leachable) alloy component. Typical catalytically active metals are, for example, Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, and typical leachable alloy components are e.g. Al, Zn and Si. Such Raney metal catalysts and methods for their preparation are known e.g. in US Pat. No. 1,628,190,
US 1 ,915,473 und US 1 ,563,587 beschrieben. Vor ihrem Einsatz in heterogen-kataly- sierten chemischen Reaktionen, speziell in einer Hydrierreaktion, müssen Raney- Metall-Legierungen in der Regel einer Aktivierung unterzogen werden. Übliche Verfahren zur Aktivierung von Raney-Metall-Katalysatoren umfassen das Vermählen der Legierung zu einem feinen Pulver, falls diese nicht bereits herstellungsbedingt in Pulverform vorliegt. Zur Aktivierung wird das Pulver einer Behandlung mit einer wässrigen Lauge unterzogen, wobei das auslaugbare Metall teilweise aus der Legierung entfernt wird und das hochaktive nicht auslaugbare Metall verbleibt. Die so akti- vierten Pulver sind pyrophor und werden üblicherweise unter Wasser oder organischen Lösungsmitteln aufbewahrt, um Kontakt mit Sauerstoff und eine damit verbundene De- aktivierung der Raney-Metall-Katalysatoren zu vermeiden. US 1,915,473 and US 1,563,587. Prior to their use in heterogeneously catalyzed chemical reactions, especially in a hydrogenation reaction, Raney metal alloys generally require activation. Conventional methods for activating Raney metal catalysts include grinding the alloy into a fine powder if it is not already powdered by the prior art. For activation, the powder is subjected to treatment with an aqueous liquor, wherein the leachable metal is partially removed from the alloy and the highly active non-leachable metal remains. The powders thus activated are pyrophoric and are usually stored under water or organic solvents in order to avoid contact with oxygen and the associated deactivation of the Raney metal catalysts.
Nach einem bekannten Verfahren zur Aktivierung von suspendierten Raney-Nickel- Katalysatoren wird eine Nickel-Aluminium-Legierung mit 15 bis 20 Gew.-%iger Natriumhydroxid-Lösung bei Temperaturen von 100 °C oder höher behandelt. In der US 2,948,687 wird beschrieben, einen Raney-Nickel-Molybdän-Katalysator aus einer gemahlenen Ni-Mo-Al-Legierung mit Teilchengrößen im Bereich von 80 mesh (ca. 0,177 mm) oder feiner herzustellen, indem man die Legierung zunächst bei 50 °C mit 20 % Gew.-%iger NaOH-Lösung behandelt und die Temperatur auf 100 bis 1 15 °C anhebt. According to a known method for activating suspended Raney nickel catalysts, a nickel-aluminum alloy with 15 to 20 wt .-% strength sodium hydroxide solution is treated at temperatures of 100 ° C or higher. In US 2,948,687 it is described to prepare a Raney nickel molybdenum catalyst from a milled Ni-Mo-Al alloy having particle sizes in the range of 80 mesh (about 0.177 mm) or finer by first placing the alloy at 50 ° C with Treated 20% wt .-% NaOH solution and the temperature to 100 to 1 15 ° C raises.
Ein entscheidender Nachteil von pulverförmigen Raney-Metall-Katalysatoren ist die Notwendigkeit, diese aus dem Reaktionsmedium der katalysierten Reaktion durch kostspielige Sedimentations- und/oder Filtrationsverfahren abzutrennen. A significant disadvantage of powdered Raney metal catalysts is the need to separate them from the reaction medium of the catalyzed reaction by expensive sedimentation and / or filtration processes.
Es ist bekannt, Raney-Metall-Katalysatoren auch in Form von größeren Partikeln einzusetzen. So beschreibt die US 3,448,060 die Herstellung von strukturierten Raney- Metall-Katalysatoren, wobei in einer ersten Ausführungsform ein inertes Trägermaterial mit einer wässrigen Suspension einer pulverförmigen Nickel-Aluminium-Legierung und frisch gefälltem Aluminiumhydroxid beschichtet wird. Die so erhaltene Struktur wird getrocknet, erhitzt und mit Wasser in Kontakt gebracht, wobei Wasserstoff freigesetzt wird. Anschließend wird die Struktur gehärtet. Optional ist ein Auslaugen mit einer Al- kalihydroxid-Lösung vorgesehen. In einer zweiten Ausführungsform wird eine wässrige Suspension einer pulverförmigen Nickel-Aluminium-Legierung und frisch gefälltem Aluminiumhydroxid einer Formgebung ohne Einsatz eines Trägermaterials unterzogen. Die so erhaltene Struktur wird analog zur ersten Ausführungsform aktiviert. Weitere für den Einsatz in Festbettkatalysatoren geeignete Raney-Metall-Katalysatoren können Hohlkörper oder Sphären aufweisen oder anderweitig geträgert sein. Derartige Katalysatoren sind z. B. in der EP 0 842 699, EP 1 068 900, US 6,747,180, It is known to use Raney metal catalysts in the form of larger particles. Thus, US Pat. No. 3,448,060 describes the preparation of structured Raney metal catalysts, wherein in a first embodiment an inert carrier material is coated with an aqueous suspension of a pulverulent nickel-aluminum alloy and freshly precipitated aluminum hydroxide. The resulting structure is dried, heated and contacted with water, releasing hydrogen. Subsequently, the structure is hardened. Optionally, leaching with an alkali hydroxide solution is provided. In a second embodiment, an aqueous suspension of a powdered nickel-aluminum alloy and freshly precipitated aluminum hydroxide is subjected to shaping without the use of a carrier material. The structure thus obtained is activated analogously to the first embodiment. Other suitable for use in fixed bed catalysts Raney metal catalysts may have hollow bodies or spheres or otherwise supported. Such catalysts are z. In EP 0 842 699, EP 1 068 900, US 6,747,180,
US 2,895,819 und US 2009/0018366 beschrieben. Die US 2,950,260 beschreibt ein Verfahren zur Aktivierung eines Katalysators aus einer granulären Nickel-Aluminium-Legierung durch Behandlung mit einer wässrigen Alkalilösung. Typische Teilchengrößen dieser granulären Legierung liegen in einem Bereich von 1 bis 14 mesh (ca. 20 bis 1 ,4 mm). Es wurde gefunden, dass das Inkon- taktbringen einer Raney-Metall-Legierung, wie einer Ni-Al-Legierung, mit einer wässri- gen Lauge zu einer exothermen Reaktion unter Bildung größerer Mengen Wasserstoff führt. Die folgenden Reaktionsgleichungen sollen beispielhaft mögliche Reaktionen erläutern, die stattfinden, wenn eine Ni-Al-Legierung mit einer wässrigen Alkalilauge, wie NaOH, in Kontakt gebracht wird: US 2,895,819 and US 2009/0018366. US 2,950,260 describes a method for activating a catalyst of a granular nickel-aluminum alloy by treatment with an aqueous alkali solution. Typical particle sizes of this granular alloy range from 1 to 14 mesh (about 20 to 1.4 mm). It has been found that contacting a Raney metal alloy, such as a Ni-Al alloy, with an aqueous liquor results in an exothermic reaction to produce larger amounts of hydrogen. The following reaction equations are intended to illustrate, by way of example, possible reactions which take place when a Ni-Al alloy is brought into contact with an aqueous alkali metal hydroxide, such as NaOH:
2 NaOH + 2 AI + 2 H20 -> 2 NaAI02 + 3 H2 2 NaOH + 2 AI + 2 H 2 0 -> 2 NaAI0 2 + 3 H 2
2 AI + 6 H20 -> 2 AI(OH)3 + 3 H2 2 Al + 6 H 2 O -> 2 Al (OH) 3 + 3 H 2
2 AI(OH)3 - Al203 + 3 H20 Der US 2,950,260 liegt die Aufgabe zugrunde, einen aktivierten granulären Hydrierkatalysator aus einer Ni-Al-Legierung mit verbesserter Aktivität und Standzeit zur Verfügung zu stellen. Dazu wird die Aktivierung mit einer 0,5 bis 5 Gew.-%igen NaOH oder KOH durchgeführt, wobei die Temperatur durch Kühlung auf unter 35 °C gehalten und die Kontaktzeit so gewählt wird, dass nicht mehr als 1 ,5 Molteile H2 pro Moläquivalent Lauge freigesetzt werden. Im Gegensatz zu einem pulverförmigen, suspendierten Katalysator wird bei der Behandlung granulärer Raney-Metall-Katalysatoren ein deutlich geringerer Anteil an Aluminium aus der Struktur herausgelöst. Dieser liegt in einem Bereich von nur 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die ursprünglich vorhandene Alumini- ummenge. Es werden Katalysatorteilchen mit einer porösen aktivierten Nickeloberfläche und einem unveränderten Metallkern erhalten. Nachteilig an den so erhaltenen Katalysatoren, bei denen nur die äußerste Schicht der Partikel katalytisch aktiv ist, ist ihre Empfindlichkeit gegenüber mechanischer Belastung oder Abrieb, was zu einer raschen Deaktivierung des Katalysators führen kann. Die Lehre der US 2,950,260 ist beschränkt auf granuläre Katalysatorformkörper, die sich grundsätzlich von größeren strukturierten Formkörpern unterscheiden. Zudem wird in diesem Dokument auch nicht gelehrt, dass die Katalysatoren zusätzlich zu Nickel und Aluminium noch Promotorelemente enthalten können. Es ist bekannt, Hydrierkatalysatoren, wie Raney-Metall-Katalysatoren, einer Dotierung mit wenigstens einem Promotorelement zu unterziehen, um damit z. B. eine Verbesserung der Ausbeute, Selektivität und/oder Aktivität bei der Hydrierung zu erzielen. Somit können in der Regel Produkte mit einer verbesserten Qualität erhalten werden. Derartige Dotierungen sind in der US 2,953,604, US 2,953,605, US 2,967,893, 2 Al (OH) 3 - Al 2 O 3 + 3 H 2 O US 2,950,260 has for its object to provide an activated granular hydrogenation catalyst of a Ni-Al alloy with improved activity and lifetime available. For this purpose, the activation is carried out with a 0.5 to 5 wt .-% strength NaOH or KOH, wherein the temperature is maintained by cooling to below 35 ° C and the contact time is chosen so that not more than 1, 5 parts H2 mole per mole equivalent Leach are liberated. In contrast to a powdery, suspended catalyst, the treatment of granular Raney metal catalysts removes a significantly lower proportion of aluminum from the structure. This is in a range of only 5 to 30 wt .-%, based on the amount of aluminum originally present. Catalyst particles having a porous activated nickel surface and an unchanged metal core are obtained. A disadvantage of the catalysts thus obtained, in which only the outermost layer of the particles is catalytically active, is their sensitivity to mechanical stress or abrasion, which can lead to a rapid deactivation of the catalyst. The teaching of US Pat. No. 2,950,260 is restricted to granular shaped catalyst bodies which fundamentally differ from larger structured shaped bodies. Moreover, this document also does not teach that the catalysts may contain promoter elements in addition to nickel and aluminum. It is known to subject hydrogenation catalysts, such as Raney metal catalysts, a doping with at least one promoter element in order, for. B. to achieve an improvement in the yield, selectivity and / or activity in the hydrogenation. Thus, as a rule, products of improved quality can be obtained. Such dopants are disclosed in US 2,953,604, US 2,953,605, US 2,967,893, US Pat.
US 2,950,326, US 4,885,410 und US 4,153,578 beschrieben. US 2,950,326, US 4,885,410 and US 4,153,578.
Der Einsatz von Promotorelementen dient beispielsweise dazu, unerwünschte Nebenreaktionen, wie z. B. Isomerisierungsreaktionen, zu vermeiden. Promotorelemente eignen sich weiterhin, die Aktivität des Hydrierkatalysators zu modifizieren, um z. B. bei der Hydrierung von Edukten mit mehreren hydrierbaren Gruppen entweder eine gezielte teilweise Hydrierung einer bestimmten Gruppe oder mehrerer bestimmter Gruppen oder aber eine vollständige Hydrierung aller hydrierbaren Gruppen zu erzielen. So ist z. B. bekannt, zur partiellen Hydrierung von 1 ,4-Butindiol zu 1 ,4-Butendiol einen mit Kupfer modifizierten Nickel- oder Palladium-Katalysator einzusetzen (siehe z. B. The use of promoter elements serves, for example, unwanted side reactions such. B. isomerization reactions to avoid. Promoter elements are also suitable to modify the activity of the hydrogenation catalyst to z. B. in the hydrogenation of starting materials with several hydrogenatable groups to achieve either a targeted partial hydrogenation of a particular group or more specific groups or a complete hydrogenation of all hydrogenatable groups. So z. For example, it is known to use a copper-modified nickel or palladium catalyst for the partial hydrogenation of 1,4-butynediol to 1,4-butenediol (see, for example, US Pat.
GB 832141 ). Prinzipiell kann die Aktivität und/oder die Selektivität eines Katalysators somit durch Dotierung mit wenigstens einem Promotormetall erhöht oder erniedrigt werden. Durch eine solche Dotierung sollen die übrigen Hydriereigenschaften des dotierten Katalysators möglichst nicht nachteilig beeinflusst werden. Zur Modifizierung von Katalysatorformkörper durch Dotierung sind prinzipiell die folgenden vier Methoden bekannt: GB 832141). In principle, the activity and / or the selectivity of a catalyst can thus be increased or decreased by doping with at least one promoter metal. Such doping should not adversely affect the other properties of the doped catalyst as far as possible. For the modification of shaped catalyst bodies by doping, the following four methods are known in principle:
Die Promotorelemente sind bereits in der Legierung zur Herstellung der Katalysatorformkörper vorhanden (Methode 1 ), The promoter elements are already present in the alloy for producing the shaped catalyst bodies (method 1),
die Katalysatorformkörper werden während der Aktivierung mit einem Dotiermittel in Kontakt gebracht (Methode 2),  the shaped catalyst bodies are brought into contact with a dopant during activation (method 2),
die Katalysatorformkörper werden nach der Aktivierung mit einem Dotiermittel in Kontakt gebracht (Methode 3),  the shaped catalyst bodies are brought into contact after activation with a dopant (Method 3),
die Katalysatorformkörper werden während der Hydrierung mit einem Dotiermittel im Zuführstrom der Hydrierung in Kontakt gebracht, oder ein Dotiermittel wird auf andere Weise während der Hydrierung in den Reaktor eingebracht (Methode 4).  the shaped catalyst bodies are brought into contact with a dopant in the hydrogenation feed stream during hydrogenation, or a dopant is otherwise introduced into the reactor during hydrogenation (Method 4).
Die oben genannte Methode 1 , bei der wenigstens ein Promotorelement bereits in der Legierung zur Herstellung der Katalysatorformkörper enthalten ist, wird z. B. in der bereits eingangs erwähnten US 2,948,687 beschrieben. Danach wird zur Katalysatorherstellung eine fein gemahlene Nickel-Aluminium-Molybdän-Legierung eingesetzt, um einen Molybdän-haltigen Raney-Nickel-Katalysator herzustellen. Die oben genannten Methoden 2 und 3 sind z. B. in der US 2010/01741 16 A1 The above-mentioned method 1, in which at least one promoter element is already contained in the alloy for the preparation of the shaped catalyst body is z. B. in the already mentioned US 2,948,687 described. Thereafter, a finely ground nickel-aluminum-molybdenum alloy is used for catalyst preparation to produce a molybdenum-containing Raney nickel catalyst. The above methods 2 and 3 are z. Example in US 2010/01741 16 A1
(= US 8,889,91 1 ) beschrieben. Danach wird ein dotierter Katalysator aus einer (= US 8,889.91 1) described. Thereafter, a doped catalyst from a
Ni/Al-Legierung hergestellt, der während und/oder nach seiner Aktivierung mit wenigstens einem Promotormetall modifiziert wird. Dabei kann der Katalysator optional bereits vor der Aktivierung einer ersten Dotierung unterzogen werden. Das zur Dotierung durch Absorption auf der Oberfläche des Katalysators während und/oder nach der Aktivierung eingesetzte Promotorelement ist ausgewählt unter Mg, Ca, Ba, Ti, Zr, Ce, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Co, Ir, Ni, Cu, Ag, Au, Bi, Rh und Ru. Wird bereits der Kataly- satorprecursor vor der Aktivierung einer Dotierung unterzogen, so ist das Promotorelement ausgewählt unter Ti, Ce, V, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Pd, Pt und Bi. Ni / Al alloy, which is modified during and / or after its activation with at least one promoter metal. In this case, the catalyst can optionally be subjected to a first doping before activation. The promoter element used for doping by absorption on the surface of the catalyst during and / or after activation is selected from Mg, Ca, Ba, Ti, Zr, Ce, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Co, Ir, Ni, Cu, Ag, Au, Bi, Rh and Ru. If the catalyst precursor is already subjected to doping before activation, the promoter element is selected from Ti, Ce, V, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Pd, Pt and Bi ,
Die oben genannte Methode 3 ist auch in der GB 2104794 beschrieben. Dieses Dokument betrifft Raney-Nickel-Katalysatoren für die Reduktion von organischen Verbindungen, speziell die Reduktion von Carbonylverbindungen und die Herstellung von Butandiol aus Butindiol. Zur Herstellung dieser Katalysatoren wird ein Raney-Nickel- Katalysator einer Dotierung mit einer Molybdänverbindung unterzogen, die fest, als Dispersion oder als Lösung vorliegen kann. Andere Promotorelemente, wie Cu, Cr, Co, W, Zr, Pt oder Pd können zusätzlich verwendet werden. In einer konkreten Ausführungsform wird ein bereits aktivierter kommerziell erhältlicher undotierter Raney-Nickel- Katalysator in Wasser zusammen mit Ammoniummolybdat suspendiert und die Suspension so lange gerührt, bis eine ausreichende Menge Molybdän aufgenommen wurde. In diesem Dokument werden ausschließlich partikuläre Raney-Nickel-Katalysatoren zur Dotierung eingesetzt, speziell der Einsatz strukturierter Formkörper ist nicht be- schrieben. Es fehlt auch jeglicher Hinweis darauf, wie die Katalysatoren in Form eines strukturierten Katalysatorfestbetts in einen Reaktor eingebracht werden können und wie das in den Reaktor eingebrachte Katalysatorfestbett dann aktiviert und dotiert werden kann. Die oben genannte Methode 4, ist z. B. in der US 2,967,893 oder US 2,950,326 beschrieben. Danach wird Kupfer in Form von Kupfersalzen zu einem Nickel-Katalysator für die Hydrierung von 1 ,4-Butindiol im Wässrigen gegeben. The above method 3 is also described in GB 2104794. This document relates to Raney nickel catalysts for the reduction of organic compounds, especially the reduction of carbonyl compounds and the production of butanediol from butynediol. To prepare these catalysts, a Raney nickel catalyst is subjected to a doping with a molybdenum compound, which may be solid, as a dispersion or as a solution. Other promoter elements, such as Cu, Cr, Co, W, Zr, Pt or Pd may additionally be used. In one specific embodiment, an already activated commercially available undoped Raney nickel Catalyst suspended in water together with ammonium molybdate and the suspension stirred until a sufficient amount of molybdenum was added. In this document only particulate Raney nickel catalysts are used for doping, especially the use of structured shaped bodies is not described. There is also no indication as to how the catalysts in the form of a structured fixed catalyst bed can be introduced into a reactor and how the catalyst fixed bed introduced into the reactor can then be activated and doped. The above method 4, z. As described in US 2,967,893 or US 2,950,326. Thereafter, copper in the form of copper salts is added to a nickel catalyst for the hydrogenation of 1,4-butynediol in the aqueous.
Nach der EP 2 486 976 A1 werden geträgerte aktivierte Raney-Metall-Katalysatoren nachträglich mit einer wässrigen Metallsalzlösung dotiert. Konkret werden als Träger die dafür üblichen Schüttgüter eingesetzt, wie z. B. Si02-beschichtete Glaskörper mit einem Durchmesser von ca. 3 mm. Es ist nicht beschrieben, die Dotierung und ggf. zuvor bereits die Aktivierung an einem ortsfest in einem Reaktor befindlichen Katalysatorfestbett aus strukturierten Katalysatorformkörpern durchzuführen. So ist es mit dem in diesem Dokument beschriebenen Verfahren unmöglich, ein Katalysatorfestbett bereit zu stellen, das in Fließrichtung des Reaktionsmediums der zu katalysierenden Reaktion einen Gradienten bezüglich der Konzentration der Promotorelemente aufweist. According to EP 2 486 976 A1, supported activated Raney metal catalysts are subsequently doped with an aqueous metal salt solution. Specifically, as the carrier, the usual bulk materials are used, such. B. SiO 2 -coated glass body with a diameter of about 3 mm. It is not described to carry out the doping and optionally already the activation on a stationary fixed catalyst bed of structured catalyst bodies in a reactor. Thus, with the process described in this document, it is impossible to provide a fixed catalyst bed which has a gradient in the concentration of promoter elements in the direction of flow of the reaction medium of the reaction to be catalyzed.
Die EP 2 764 916 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung schaumförmiger Kataly- satorformkörper, die sich für Hydrierungen eignen, bei dem man: a) einen Metallschaum-Formkörper bereitstellt, der wenigstens ein erstes Metall enthält, das beispielsweise ausgewählt ist unter Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au und Pd, b) auf die Oberfläche des Metallschaum-Formkörpers wenigstens eine zweite auslaugbare Komponente oder eine durch Legierung in eine auslaugbare Komponente überführbare Komponente aufträgt, die beispielsweise ausgewählt ist unter AI, Zn und Si, und c) durch Legieren des in Schritt b) erhaltenen Metallschaum-Formkörpers zumindest auf einem Teil der Oberfläche eine Legierung bildet, und d) die in Schritt c) erhaltene schaumförmige Legierung einer Behandlung mit einem Agens unterzieht, das befähigt ist, die auslaugbaren Komponenten der Legierung auszulaugen. Dieses Dokument lehrt, für den Schritt d) eine 1 bis 10 molare, d. h. 4 bis 40 Gew.- %ige wässrige NaOH einzusetzen. Die Temperatur in Schritt d) liegt bei 20 bis 98 °C, und die Behandlungsdauer beträgt 1 bis 15 Minuten. Es wird ganz allgemein erwähnt, dass die erfindungsgemäßen schaumförmigen Formkörper auch in situ in einem chemischen Reaktor gebildet werden können, wobei jedoch jegliche konkreten Angaben fehlen. Die EP 2 764 916 A1 lehrt weiterhin, dass bei der Herstellung schaumförmiger Katalysatorformkörper Promotorelemente eingesetzt werden können. Die Dotierung kann gemeinsam mit dem Auftragen der auslaugbaren Komponente auf die Oberfläche des zuvor hergestellten Metallschaum-Formkörpers erfolgen. Die Dotierung kann auch in einem separaten Schritt im Anschluss an die Aktivierung erfolgen. EP 2 764 916 A1 describes a process for the preparation of foam-like catalyst shaped bodies which are suitable for hydrogenations, in which: a) a metal foam molding is provided which contains at least one first metal, which is selected, for example, from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, b) applying to the surface of the metal foam molded body at least a second leachable component or a component convertible by alloy into a leachable component selected, for example, from Al, Zn and Si , and c) forming an alloy by alloying the metal foam molding obtained in step b) at least on a part of the surface, and d) subjecting the foam-like alloy obtained in step c) to a treatment with an agent capable of leaching the leachable components of the alloy. This document teaches to use for the step d) a 1 to 10 molar, ie 4 to 40% by weight aqueous NaOH. The temperature in step d) is 20 to 98 ° C, and the treatment time is 1 to 15 minutes. It is quite generally mentioned that the foam-like shaped bodies according to the invention can also be formed in situ in a chemical reactor, although any concrete details are missing. EP 2 764 916 A1 further teaches that promoter elements can be used in the preparation of foam-like shaped catalyst bodies. The doping can be carried out together with the application of the leachable component on the surface of the previously prepared metal foam molding. The doping can also take place in a separate step following the activation.
Die EP 2 764 916 A1 enthält nicht die geringsten Angaben zur Dimension der chemischen Reaktoren für den Einsatz der schaumförmigen Formkörper, die Art, Menge und Dimensionierung der in den Reaktor eingebrachten Formkörper und zum Einbringen der Formkörper in den Reaktor. Es fehlt insbesondere jegliche Angabe dazu, wie ein real in einem chemischen Reaktor befindliches Katalysatorfestbett zunächst aktiviert und anschließend dotiert werden kann. EP 2 764 916 A1 does not contain the slightest information on the dimension of the chemical reactors for the use of the foam-shaped moldings, the type, amount and dimensioning of the moldings introduced into the reactor and for introducing the moldings into the reactor. In particular, there is no indication as to how a fixed catalyst bed actually located in a chemical reactor can first be activated and then doped.
Es wurde gefunden, dass die Art der Dotierung und auch die Art der vorherigen Aktivierung von Katalysatorfestbetten aus immobilisierten strukturierten Formkörpern und speziell von schaumförmigen Formkörpern kritisch für die anwendungstechnischen Eigenschaften der erhaltenen Katalysatorfestbetten ist. Es ist speziell von kritischer Bedeutung, dass sowohl das frisch gebildete Raney-Metall als auch die aufgebrachten Promotorelemente innerhalb oder auf der Oberfläche der Formkörper gebunden bleiben und nicht austreten. Durch den Verlust des aktivierten Katalysatormetalls resultie- ren deutlich weniger katalytisch aktive Stellen in der Katalysatorstruktur des Festbettkatalysators. Während der Aktivierung mit wässriger Lauge kann das Raney-Metall aus der Struktur ausgetragen werden. Im schlimmsten Falle findet sich das Raney-Metall sogar im späteren Hydrierprodukt. Durch den Verlust der Promotorelemente kann der mit der Dotierung angestrebte Effekt, z. B. eine Steigerung der Selektivität bezüglich eines bestimmten Hydrierungsprodukts, deutlich verringert werden. It has been found that the type of doping and also the type of prior activation of fixed catalyst beds of immobilized structured shaped bodies and especially of foam-shaped moldings is critical for the performance properties of the resulting fixed catalyst beds. It is especially critical that both the freshly formed Raney metal and the applied promoter elements remain bound within or on the surface of the moldings and do not escape. The loss of the activated catalyst metal results in significantly less catalytically active sites in the catalyst structure of the fixed bed catalyst. During activation with aqueous alkali, the Raney metal can be discharged from the structure. In the worst case, the Raney metal is even found in the later hydrogenation product. Due to the loss of the promoter elements, the effect sought with the doping, for. As an increase in the selectivity of a particular hydrogenation product can be significantly reduced.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Dotierung von Katalysatorfestbetten zur Verfügung zu stellen, das möglichst viele der zuvor genannten Nachteile überwindet. Überraschenderweise wurde jetzt gefunden, dass Katalysatorfestbetten aus strukturierten Katalysatorformkörpern mit sehr guten anwendungstechnischen Eigenschaften erhalten werden können, wenn man ein bereits ortsfest in einen Rektor eingebrachtes Katalysatorfestbett aus immobilisierten, strukturierten Katalysatorformkörpern zunächst zur Aktivierung einer Behandlung mit einer wässrigen Base unterzieht und das nach der Aktivierung erhaltene Katalysatorfestbett mit einem Dotiermittel in Kontakt bringt. Diese Form der Aktivierung eignet sich insbesondere für Katalysatorfestbetten in Reaktoren für Hydrierreaktionen in einem technischen Maßstab. It is an object of the present invention to provide an improved process for the doping of fixed catalyst beds which overcomes as many of the aforementioned disadvantages as possible. Surprisingly, it has now been found that fixed catalyst beds can be obtained from structured shaped catalyst bodies having very good performance properties by first subjecting a fixed catalyst bed made of immobilized, structured shaped catalyst bodies to activation of a treatment with an aqueous base and obtaining this after activation Fixed catalyst bed brings into contact with a dopant. This form of activation is particularly suitable for fixed catalyst beds in reactors for hydrogenation reactions on an industrial scale.
Es wurde weiterhin gefunden, dass sich die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen aktivierten und dotierten Katalysatorfestbetten durch eine hohe mechanische Stabilität und lange Standzeiten auszeichnen. Es wurde speziell gefunden, dass hoch aktive Raney-Metall-Katalysatoren in Form von Katalysatorfestbetten erhalten werden, wenn die Konzentration der zur Aktivierung eingesetzten wässrigen Base in einem nicht zu hohen Wertebereich gehalten wird und der bei der Aktivierung resultierende Temperaturgradient im Katalysatorfestbett einen oberen Grenzwert nicht überschreitet. Es wurde weiterhin gefunden, dass sich die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Katalysatorfestbetten in Abhängigkeit von den eingesetzten Promotorelementen durch eine hohe Selektivität bezüglich des angestrebten Hydrierungsprodukts auszeichnen. Auch der Verlust an Promotorelementen beim Einsatz der Katalysatoren zur Hydrierung ist sehr gering. Es wurde zudem gefunden, dass selbst wenn es lang- fristig zu einer Abnutzung bzw. zum Abtrag der äußeren Schichten der aktiven dotierten Katalysatorspezies kommt, sich die ursprüngliche Aktivität wieder herstellen lässt, indem der erfindungsgemäße Dotierungsvorgang erneut durchgeführt wird. It has furthermore been found that the activated and doped fixed catalyst beds obtained by the process according to the invention are distinguished by high mechanical stability and long service lives. In particular, it has been found that highly active Raney metal catalysts are obtained in the form of fixed catalyst beds when the concentration of the aqueous base used for activation is kept within a not too high range and the temperature gradient in the fixed catalyst bed resulting from activation does not reach an upper limit exceeds. It has furthermore been found that the fixed catalyst beds obtained by the process according to the invention are distinguished by a high selectivity with respect to the desired hydrogenation product, depending on the promoter elements used. The loss of promoter elements when using the catalysts for hydrogenation is very low. It has also been found that even if there is a long-term wear or removal of the outer layers of the active doped catalyst species, the original activity can be restored by the doping process according to the invention is carried out again.
Es wurde weiterhin gefunden, dass es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist, Katalysatorfestbetten bereit zu stellen, die die Promotorelemente bezüglich ihrer Konzentration heterogen verteilt enthalten. Speziell weist das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Katalysatorfestbett in Fließrichtung einen Gradienten bezüglich der Konzentration der Promotorelemente auf. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass bei der Hydrierung von 1 ,4-Butindiol unter Erhalt von It has furthermore been found that it is possible with the method according to the invention to provide fixed catalyst beds which contain the promoter elements heterogeneously distributed with respect to their concentration. Specifically, the catalyst fixed bed obtained by the process of the present invention has a gradient in the flow direction with respect to the concentration of the promoter elements. It has now surprisingly been found that in the hydrogenation of 1, 4-butynediol to obtain
1 ,4-Butandiol eine besonders hohe Selektivität erzielt wird, wenn man ein Katalysatorfestbett aus Ni/Al-Katalysatorformkörpern einsetzt, die mit Mo dotiert sind und wobei die Konzentration des Molybdäns in Fließrichtung des Reaktionsmediums der Hydrierreaktion zunimmt. Es wurde weiterhin überraschenderweise gefunden, dass bei der Hydrierung von 4-Butyraldehyd unter Erhalt von n-Butanol eine besonders hohe Selek- tivität erzielt wird, wenn man ein Katalysatorfestbett aus Ni/Al-Katalysatorformkörpern einsetzt, die mit Mo dotiert sind und wobei die Konzentration des Molybdäns in Fließrichtung des Reaktionsmediums der Hydrierreaktion abnimmt. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG 1, 4-butanediol a particularly high selectivity is achieved when using a fixed catalyst bed of Ni / Al catalyst moldings doped with Mo and wherein the concentration of molybdenum in the flow direction of the reaction medium of the hydrogenation reaction increases. It was also surprisingly found that in the hydrogenation of 4-butyraldehyde to give n-butanol a particularly high selec- tivity is achieved when using a fixed catalyst bed of Ni / Al catalyst moldings, which are doped with Mo and wherein the concentration of molybdenum decreases in the flow direction of the reaction medium of the hydrogenation reaction. SUMMARY OF THE INVENTION
Ein erster Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bereitstellung eines Katalysatorfestbetts, das monolithische Katalysatorformkörper enthält oder aus monolithischen Katalysatorformkörpern besteht, die wenigstens ein erstes Metall enthalten, das ausgewählt ist unter Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au und Pd, und die wenigstens eine zweite Komponente enthalten, die ausgewählt ist unter AI, Zn und Si, wobei man das Katalysatorfestbett zur Aktivierung einer Behandlung mit einer maximal 3,5 Gew.- %igen wässrigen Base unterzieht und das nach der Aktivierung erhaltene Katalysatorfestbett mit einem Dotiermittel in Kontakt bringt, das wenigstens ein Promotorelement aufweist, das von dem ersten Metall und der zweiten Komponente verschieden ist. A first aspect of the invention is a process for providing a fixed catalyst bed containing monolithic shaped catalyst bodies or consisting of monolithic shaped catalyst bodies containing at least one first metal selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, and containing at least one second component which is selected from Al, Zn and Si, wherein subjecting the fixed catalyst bed to activate a treatment with a maximum of 3.5% by weight aqueous base and subjected to the catalyst fixed bed obtained after activation with contacting a dopant having at least one promoter element different from the first metal and the second component.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Katalysatorfestbett während der Aktivierung einen Temperaturgradienten auf, wobei die Temperaturdifferenz zwi- sehen der kältesten Stelle des Katalysatorfestbetts und der wärmsten Stelle des Katalysatorfestbetts bei maximal 50 K gehalten wird. In a further preferred embodiment, the catalyst fixed bed during activation has a temperature gradient, wherein the temperature difference between see the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed is maintained at a maximum of 50 K.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Katalysatorfestbett nach der Aktivierung und vor dem in Kontakt bringen mit einem Dotiermittel einer Behandlung mit einem Waschmedium unterzogen, das ausgewählt ist unter Wasser, C1-C4- Alkanolen und Mischungen davon. In a further preferred embodiment, the catalyst fixed bed after activation and before being contacted with a dopant is subjected to a treatment with a washing medium selected from water, C 1 -C 4 -alkanols and mixtures thereof.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das Dotiermedium Mo als Promotorelement, speziell Mo als einziges Promotorelement. In a further preferred embodiment, the doping medium contains Mo as a promoter element, especially Mo as the sole promoter element.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Katalysatorfestbett in Fließrichtung des Reaktionsmediums der zu katalysierenden Reaktion einen Gradienten bezüglich der Konzentration der Promotorelemente auf. Ein spezieller Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bereitstellung eines Katalysatorfestbetts, bei dem man a) in einen Reaktor ein Katalysatorfestbett einbringt, das monolithische Katalysatorformkörper enthält oder aus monolithischen Katalysatorform körpern besteht, die wenigstens ein erstes Metall enthalten, das ausgewählt ist unter Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au und Pd, und die wenigstens eine zweite Komponente enthalten, die ausgewählt ist unter AI, Zn und Si, b) das Katalysatorfestbett zur Aktivierung einer Behandlung mit einer maximal 3,5 Gew.-%igen wässrigen Base unterzieht, c) gegebenenfalls das in Schritt b) erhaltene aktivierte Katalysatorfestbett einer Behandlung mit einem Waschmedium unterzieht, das ausgewählt ist unter Wasser, Ci-C4-Alkanolen und Mischungen davon, d) das nach der Aktivierung in Schritt b) oder nach der Behandlung in Schritt c) erhaltene Katalysatorfestbett mit einem Dotiermittel in Kontakt bringt, das wenigstens ein Element aufweist, das von dem ersten Metall und der zweiten Kompo- nente der in Schritt a) eingesetzten Katalysatorformkörper verschieden ist. In a further preferred embodiment, the fixed catalyst bed has a gradient with respect to the concentration of the promoter elements in the direction of flow of the reaction medium of the reaction to be catalyzed. A special subject of the invention is a process for providing a fixed catalyst bed comprising: a) introducing into a reactor a fixed bed of catalyst containing monolithic shaped catalyst bodies or monolithic shaped catalyst bodies contain at least one first metal selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, and containing at least one second component selected from Al, Zn and Si, b) the fixed catalyst bed c) optionally subjecting the activated fixed catalyst bed obtained in step b) to a treatment with a washing medium which is selected from water, C 1 -C 4 -alkanols and mixtures thereof, d) the catalyst fixed bed obtained after the activation in step b) or after the treatment in step c) is brought into contact with a dopant which has at least one element selected from the first metal and the second component of the step a ) is used different shaped catalyst bodies.
Ein speziellerer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bereitstellung A more specific object of the invention is a method of providing
Katalysatorfestbetts, bei dem man in einen Reaktor ein Katalysatorfestbett einbringt, das monolithische Katalysatorformkörper enthält oder aus monolithischen Katalysatorform körpern besteht, die wenigstens ein erstes Metall enthalten, das ausgewählt ist unter Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au und Pd, und die wenigstens eine zweite Komponente enthalten, die ausgewählt ist unter AI, Zn und Si, das Katalysatorfestbett zur Aktivierung einer Behandlung mit einer maximal 3,5 Gew.-%igen wässrigen Base unterzieht, wobei die Base ausgewählt ist unter Alkalimetallhydroxiden, Erdalkalimetallhydroxiden und Mischungen davon, und wobei das Katalysatorfestbett einen Temperaturgradienten aufweist und die Temperaturdifferenz zwischen der kältesten Stelle des Katalysatorfestbetts und der wärmsten Stelle des Katalysatorfestbetts bei maximal 50 K gehalten wird, das in Schritt b) erhaltene aktivierte Katalysatorfestbett einer Behandlung mit einem Waschmedium unterzieht, das ausgewählt ist unter Wasser, C1-C4- Alkanolen und Mischungen davon, das nach der Behandlung in Schritt c) erhaltene Katalysatorfestbett mit einem Dotiermittel in Kontakt bringt, das wenigstens ein Promotorelement enthält, das ausgewählt ist unter Ti, Ta, Zr, V, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Ce und Bi. Catalyst fixed bed, in which one introduces a fixed catalyst bed in a reactor containing monolithic shaped catalyst body or consists of monolithic catalyst form bodies containing at least one first metal selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, and the at least one second component selected from Al, Zn and Si, the catalyst fixed bed for activating a treatment with a maximum of 3.5 wt .-% aqueous base is subjected, wherein the base is selected from alkali metal hydroxides, alkaline earth metal and mixtures thereof, and wherein the fixed catalyst bed has a temperature gradient and the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed is maintained at a maximum of 50K, subjecting the activated fixed catalyst bed obtained in step b) to a treatment with a wash medium selected from is under water he C1-C4 alkanols and mixtures thereof which, after the treatment in step c), brings the fixed catalyst bed into contact with a dopant containing at least one promoter element is selected from Ti, Ta, Zr, V, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Ce and Bi.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Reaktor, der ein Katalysatorfestbett ent- hält, das durch ein Verfahren, wie zuvor und im Folgenden definiert, erhältlich ist. Another object of the invention is a reactor containing a fixed catalyst bed, which is obtainable by a method as defined above and below.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Hydrierung von hydrierbaren organischen Verbindungen, insbesondere von organischen Verbindungen, die mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, Kohlenstoff-Stickstoff- Doppelbindung, Kohlenstoff-Sauerstoff-Doppelbindung, Kohlenstoff-Kohlenstoff- Dreifachbindung, Kohlenstoff-Stickstoff-Dreifachbindung oder Stickstoff-Sauerstoff- Doppelbindung aufweisen, in Gegenwart eines aktivierten Katalysatorfestbetts, erhältlich durch ein Verfahren, wie zuvor und im Folgenden definiert, oder in einem Reaktor, wie zuvor und im Folgenden definiert. Another object of the invention is a process for the hydrogenation of hydrogenatable organic compounds, in particular organic compounds having at least one carbon-carbon double bond, carbon-nitrogen double bond, carbon-oxygen double bond, carbon-carbon triple bond, carbon-nitrogen Triple bond or nitrogen-oxygen double bond, in the presence of an activated fixed catalyst bed, obtainable by a process as defined above and hereinafter, or in a reactor as defined above and below.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG EMBODIMENTS OF THE INVENTION
Die Erfindung umfasst die folgenden bevorzugten Ausführungsformen: 1 . Verfahren zur Bereitstellung eines Katalysatorfestbetts, das monolithische Katalysatorformkörper enthält oder aus monolithischen Katalysatorformkörpern besteht, die wenigstens ein erstes Metall enthalten, das ausgewählt ist unter Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au und Pd, und die wenigstens eine zweite Komponente enthalten, die ausgewählt ist unter AI, Zn und Si, wobei man das Katalysatorfestbett zur Aktivierung einer Behandlung mit einer maximal 3,5 Gew.-%igen wässrigen Base unterzieht und das nach der Aktivierung erhaltene Katalysatorfestbett mit einem Dotiermittel in Kontakt bringt, das wenigstens ein Promotorelement aufweist, das von dem ersten Metall und der zweiten Komponente verschieden ist. 2. Verfahren nach Ausführungsform 1 , bei dem man a) in einen Reaktor ein Katalysatorfestbett einbringt, das monolithische Katalysatorformkörper enthält oder aus monolithischen Katalysatorformkörpern besteht, die wenigstens ein erstes Metall enthalten, das ausgewählt ist un- ter Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au und Pd, und die wenigstens eine zweiteThe invention comprises the following preferred embodiments: A process for providing a fixed catalyst bed containing monolithic shaped catalyst bodies or consists of monolithic shaped catalyst bodies containing at least one first metal selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, and the at least one second Component, which is selected from Al, Zn and Si, wherein subjecting the fixed catalyst bed to the activation of a treatment with a maximum of 3.5 wt .-% aqueous base and brings the obtained after activation catalyst fixed bed with a dopant in the at least one promoter element different from the first metal and the second component. 2. Process according to embodiment 1, in which a) a fixed catalyst bed is introduced into a reactor which contains monolithic shaped catalyst bodies or consists of monolithic shaped catalyst bodies which contain at least one first metal selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, and the at least one second
Komponente enthalten, die ausgewählt ist unter AI, Zn und Si, b) das Katalysatorfestbett zur Aktivierung einer Behandlung mit einer maximal 3,5 Gew.-%igen wässrigen Base unterzieht, c) gegebenenfalls das in Schritt b) erhaltene aktivierte Katalysatorfestbett einer Behandlung mit einem Waschmedium unterzieht, das ausgewählt ist unter Wasser, Ci-C4-Alkanolen und Mischungen davon, d) das nach der Aktivierung in Schritt b) oder nach der Behandlung in Schritt c) erhaltene Katalysatorfestbett mit einem Dotiermittel in Kontakt bringt, das wenigstens ein Element aufweist, das von dem ersten Metall und der zweiten Komponente der in Schritt a) eingesetzten Katalysatorformkörper ver- schieden ist. Component which is selected from Al, Zn and Si, b) subjecting the fixed catalyst bed to the activation of a treatment with a maximum of 3.5% by weight aqueous base, c) optionally subjecting the activated fixed catalyst bed obtained in step b) to a treatment with a washing medium which is selected from water, C 1 -C 4 alkanols and mixtures thereof, d) after activation in step b) or after the treatment in step c ) is contacted with a dopant having at least one element which is different from the first metal and the second component of the catalyst bodies used in step a).
3. Verfahren nach Ausführungsform 2, wobei der Reaktor ein Innenvolumen im Bereich von 0,1 bis 100 m3, bevorzugt von 0,5 bis 80 m3, aufweist. 4. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Katalysatorfestbett in Fließrichtung einen Gradienten bezüglich der Konzentration der Promotorelemente aufweist. 3. Process according to embodiment 2, wherein the reactor has an internal volume in the range from 0.1 to 100 m 3 , preferably from 0.5 to 80 m 3 . 4. The method according to any one of the preceding embodiments, wherein the fixed catalyst bed in the flow direction has a gradient with respect to the concentration of the promoter elements.
5. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die einge- setzten monolithischen Katalysatorform körper, bezogen auf den gesamten Formkörper, eine kleinste Abmessung in einer Richtung von wenigstens 1 cm, bevorzugt wenigstens 2 cm, insbesondere wenigstens 5 cm, aufweisen. 5. The method according to any one of the preceding embodiments, wherein the used monolithic catalyst form body, based on the entire shaped body, a smallest dimension in a direction of at least 1 cm, preferably at least 2 cm, in particular at least 5 cm.
6. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei man das Katalysatorfestbett zur Aktivierung einer Behandlung mit einer maximal 3,5 Gew.-6. The method according to any one of the preceding embodiments, wherein the fixed catalyst bed for activating a treatment with a maximum of 3.5 wt.
%igen wässrigen Base unterzieht, bevorzugt das Katalysatorfestbett zur Aktivierung einer Behandlung mit einer 0,5 bis 3,5 Gew.-%igen wässrigen Base unterzieht. 7. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Base ausgewählt ist unter NaOH, KOH und Mischungen davon. % aqueous base, preferably the catalyst fixed bed for activating a treatment with a 0.5 to 3.5 wt .-% aqueous base subjects. 7. The method according to any one of the preceding embodiments, wherein the base is selected from NaOH, KOH and mixtures thereof.
8. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Katalysatorfestbett während der Aktivierung einen Temperaturgradienten aufweist und die Temperaturdifferenz zwischen der kältesten Stelle des Katalysatorfestbetts und der wärmsten Stelle des Katalysatorfestbetts bei maximal 50 K, bevorzugt bei maximal 40 K, insbesondere bei maximal 25 K, gehalten wird. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei man zur Aktivierung einen Strom der maximal 3,5 Gew.-%igen wässrigen Base durch das Katalysatorfestbett leitet. 8. Method according to one of the preceding embodiments, wherein the fixed catalyst bed during the activation has a temperature gradient and the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed at a maximum of 50 K, preferably at a maximum of 40 K, in particular at a maximum of 25 K, is held. Method according to one of the preceding embodiments, wherein for activation, a stream of the maximum 3.5 wt .-% aqueous base passes through the fixed catalyst bed.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die zur Aktivierung eingesetzte maximal 3,5 Gew.-%igen wässrige Base zumindest teilweise in einem flüssigen Kreislaufstrom geführt wird. Method according to one of the preceding embodiments, wherein the maximum of 3.5 wt .-% aqueous base used for activation is at least partially conducted in a liquid circulation stream.
Verfahren nach Ausführungsform 10, wobei zusätzlich zu der in dem flüssigen Kreislaufstrom geführten Base dem Katalysatorfestbett frische wässrige Base zugeführt wird. The process of embodiment 10, wherein in addition to the base carried in the liquid recycle stream, fresh aqueous base is added to the fixed catalyst bed.
Verfahren nach einer der Ausführungsformen 10 oder 1 1 , wobei das Verhältnis von im Kreislaufstrom geführter wässriger Base zu frisch zugeführter wässriger Base in einem Bereich von 1 : 1 bis 1000 : 1 , bevorzugt von 2 : 1 bis 500 : 1 , insbesondere von 5 : 1 bis 200 : 1 , liegt. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Fließgeschwindigkeit der wässrigen Base durch den das Katalysatorfestbett enthalten- den Reaktor in einem Bereich von 0,5 m/h bis 100 m/h liegt. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die bei der Aktivierung erhaltene beladene wässrige Base zumindest teilweise ausgeschleust wird. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei aus der Aktivierung ein Austrag an beladener wässriger Base entnommen und einer Gas/Flüssig-T rennung unterzogen wird, wobei eine wasserstoffhaltige Gasphase und eine Flüssigphase erhalten werden. Verfahren nach Ausführungsform 15, wobei die Flüssigphase zumindest teilweise als flüssiger Teilstrom in die Aktivierung zurückgeführt wird. A process according to any of embodiments 10 or 11, wherein the ratio of aqueous base carried in the recycle stream to freshly added aqueous base is in the range of from 1: 1 to 1000: 1, preferably from 2: 1 to 500: 1, especially 5: 1 to 200: 1. Method according to one of the preceding embodiments, wherein the flow rate of the aqueous base through the reactor containing the fixed catalyst bed in a range of 0.5 m / h to 100 m / h. Method according to one of the preceding embodiments, wherein the loaded aqueous base obtained during the activation is at least partially removed. Method according to one of the preceding embodiments, wherein from the activation a discharge of laden aqueous base is removed and subjected to a gas / liquid separation, whereby a hydrogen-containing gas phase and a liquid phase are obtained. Method according to embodiment 15, wherein the liquid phase is at least partially recycled as a liquid partial stream in the activation.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die monolithischen Katalysatorformkörper in Form eines Schaums vorliegen. Method according to one of the preceding embodiments, wherein the monolithic shaped catalyst bodies are in the form of a foam.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei man zur Bereitstellung der monolithischen Katalysatorformkörper: a1 ) einen Metallschaum-Formkörper bereitstellt, der wenigstens ein erstes Metall enthält, das ausgewählt ist unter Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au und Pd, auf die Oberfläche des Metallschaum-Formkörpers wenigstens eine zweite Komponente aufträgt, die ein Element enthält, das ausgewählt ist unter AI, Zn und Si, und a3) durch Legieren des in Schritt a2) erhaltenen Metallschaum-Formkörpers zumindest auf einem Teil der Oberfläche eine Legierung bildet. Method according to one of the preceding embodiments, wherein to provide the monolithic shaped catalyst bodies: a1) provides a metal foam molded body containing at least a first metal selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd on which surface of the metal foam molded body applies at least a second component, which contains an element which is selected from Al, Zn and Si, and a3) forms an alloy by alloying the metal foam molding obtained in step a2) at least on a part of the surface.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das erste Metall Ni enthält oder aus Ni besteht. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die zweite Komponente AI enthält oder aus AI besteht. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 2 bis 20, wobei das in Schritt c) eingesetzte Waschmedium Wasser enthält oder aus Wasser besteht. Method according to one of the preceding embodiments, wherein the first metal contains Ni or consists of Ni. Method according to one of the preceding embodiments, wherein the second component contains Al or consists of Al. Method according to one of embodiments 2 to 20, wherein the washing medium used in step c) contains water or consists of water.
Verfahren nach einer der Ausführungsformen 2 bis 21 , wobei man in Schritt c) die Behandlung mit dem Waschmedium durchführt, bis das ablaufende Waschmedium eine Leitfähigkeit bei 20 °C von höchstens 200 mS/cm, bevorzugt von höchstens 100 mS/cm, insbesondere von höchstens 10 mS/cm, aufweist. Method according to one of embodiments 2 to 21, wherein the treatment with the washing medium is carried out in step c) until the running washing medium has a conductivity at 20 ° C of at most 200 mS / cm, preferably at most 100 mS / cm, in particular at most 10 mS / cm.
Verfahren nach einer der Ausführungsformen 2 bis 22, wobei in Schritt c) Wasser als Waschmedium eingesetzt und die Behandlung mit dem Waschmedium durchführt, bis das ablaufende Waschmedium einen pH-Wert bei 20 °C von höchstens 9, besonders bevorzugt von höchstens 8, insbesondere von höchstens 7, aufweist. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Dotiermittel wenigstens ein Promotorelement enthält, das ausgewählt ist unter Ti, Ta, Zr, V, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Ce und Bi, bevorzugt unter Ti, Ce, V, Mo, W, Mn, Re, Ru, Rh, Ir, Pt und Bi. Method according to one of embodiments 2 to 22, wherein in step c) water is used as the washing medium and the treatment is carried out with the washing medium until the effluent washing medium has a pH at 20 ° C of at most 9, more preferably of at most 8, in particular of at most 7. Method according to one of the preceding embodiments, wherein the dopant contains at least one promoter element selected from Ti, Ta, Zr, V, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd , Pt, Cu, Ag, Au, Ce and Bi, preferably Ti, Ce, V, Mo, W, Mn, Re, Ru, Rh, Ir, Pt and Bi.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Dotiermittel Mo als Promotorelement enthält, bevorzugt Mo als einziges Promotorelement enthält. 26. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Katalysatorfestbett Katalysatorformkörper enthält oder aus Katalysatorformkörpern besteht, die Nickel und Aluminium enthalten und die mit Mo dotiert sind und wobei das Katalysatorfestbett in Fließrichtung einen Gradienten bezüglich der Mo- Konzentration aufweist. Method according to one of the preceding embodiments, wherein the dopant contains Mo as a promoter element, preferably Mo contains as a single promoter element. 26. The method according to any one of the preceding embodiments, wherein the fixed catalyst bed contains shaped catalyst bodies or consists of shaped catalyst bodies which contain nickel and aluminum and which are doped with Mo and wherein the fixed catalyst bed in the flow direction has a gradient with respect to the Mo concentration.
Reaktor, enthaltend ein Katalysatorfestbett, erhältlich durch ein Verfahren, einem der Ansprüche 1 bis 26 definiert. 28. Verfahren zur Hydrierung von hydrierbaren organischen Verbindungen, insbesondere von organischen Verbindungen, die mindestens eine Kohlenstoff- Kohlenstoff-Doppelbindung, Kohlenstoff-Stickstoff-Doppelbindung, Kohlenstoff- Sauerstoff-Doppelbindung, Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindung, Kohlenstoff- Stickstoff-Dreifachbindung oder Stickstoff-Sauerstoff-Doppelbindung aufweisen, in Gegenwart eines aktivierten Katalysatorfestbetts, erhältlich durch ein Verfahren, wie in einem der Ansprüche 1 bis 26 definiert, oder in einem Reaktor, wie in Anspruch 27 definiert. A reactor containing a fixed catalyst bed obtainable by a process as defined in any one of claims 1 to 26. 28. A process for the hydrogenation of hydrogenatable organic compounds, in particular organic compounds containing at least one carbon-carbon double bond, carbon-nitrogen double bond, carbon-oxygen double bond, carbon-carbon triple bond, carbon-nitrogen triple bond or nitrogen Oxygen double bond, in the presence of an activated fixed catalyst bed, obtainable by a process as defined in any one of claims 1 to 26, or in a reactor as defined in claim 27.
29. Verfahren nach Ausführungsform 28 zur Hydrierung von 1 ,4-Butindiol unter Erhalt von 1 ,4-Butandiol oder zur Hydrierung von 4-Butyraldehyd unter Erhalt von n- Butanol. 29. Process according to embodiment 28 for the hydrogenation of 1,4-butynediol to give 1,4-butanediol or for the hydrogenation of 4-butyraldehyde to give n-butanol.
30. Verfahren nach Ausführungsform 28 oder 29 zur Hydrierung von 1 ,4-Butindiol unter Erhalt von 1 ,4-Butandiol, wobei das Katalysatorfestbett Katalysatorformkör- per enthält oder aus Katalysatorform körpern besteht, die Nickel und Aluminium enthalten und die mit Mo dotiert sind und wobei die Konzentration des Molybdäns in Fließrichtung des Reaktionsmediums der Hydrierreaktion zunimmt. 30. Process according to embodiment 28 or 29 for the hydrogenation of 1,4-butynediol to give 1,4-butanediol, wherein the fixed catalyst bed contains shaped catalyst bodies or consists of catalyst form bodies which contain nickel and aluminum and which are doped with Mo and wherein the concentration of molybdenum in the flow direction of the reaction medium of the hydrogenation reaction increases.
31 . Verfahren nach Ausführungsform 28 oder 29 zur Hydrierung von 4-Butyraldehyd unter Erhalt von n-Butanol, wobei das Katalysatorfestbett Katalysatorformkörper enthält oder aus Katalysatorform körpern besteht, die Nickel und Aluminium enthalten und die mit Mo dotiert sind und wobei die Konzentration des Molybdäns in Fließrichtung des Reaktionsmediums der Hydrierreaktion abnimmt. 32. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 28 bis 31 , wobei die Hydrierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Gegenwart von CO erfolgt. 31. A process according to embodiment 28 or 29 for the hydrogenation of 4-butyraldehyde to give n-butanol, wherein the fixed catalyst bed contains shaped catalyst bodies or consists of catalyst form bodies containing nickel and aluminum doped with Mo and wherein the concentration of molybdenum in the flow direction of the Reaction medium of the hydrogenation reaction decreases. 32. The method according to any one of embodiments 28 to 31, wherein the hydrogenation is carried out according to the inventive method in the presence of CO.
33. Verfahren nach Ausführungsform 32, wobei während der Hydrierung der CO- Gehalt in der Gasphase innerhalb des Reaktors in einem Bereich von 0,1 bis 10000 Volumen-ppm, bevorzugt in einem Bereich von 0,15 und 5000 Volumen- ppm, insbesondere in einem Bereich von 0,2 bis 1000 Volumen-ppm, liegt. 33. The process of embodiment 32, wherein during the hydrogenation, the CO content in the gaseous phase within the reactor is in a range of 0.1 to 10000 ppm by volume, preferably in a range of 0.15 and 5000 ppm by volume, in particular in a range of 0.2 to 1000 ppm by volume.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DESCRIPTION OF THE INVENTION
Bereitstellung des Katalysatorfestbetts (auch als Schritt a) bezeichnet) Providing the fixed catalyst bed (also referred to as step a))
Im Rahmen der Erfindung wird unter einem Katalysatorfestbett eine in einen Reaktor eingebaute Vorrichtung verstanden, die während der erfindungsgemäßen Aktivierung, der anschließenden Dotierung und der anschließenden Hydrierung ortsfest (immobilisiert) ist und die einen oder vorzugsweise mehrere monolithische Katalysatorformkörper umfasst. Das Einbringen des Katalysatorfestbetts in den Reaktor erfolgt durch ortsfesten Einbau der monolithischen Katalysatorformkörper. Das resultierende Katalysatorfestbett weist eine Vielzahl von Kanälen auf, die von dem zur Aktivierung eingesetz- ten flüssigen Behandlungsmedium (d. h. der wässrigen Base), dem Dotiermittel, falls eingesetzt dem Waschmedium und von dem Reaktionsgemisch der heterogen katalysierten Hydrierung durchströmt werden können. In the context of the invention, a fixed catalyst bed is understood to be a device incorporated in a reactor which is stationary (immobilized) during the activation according to the invention, the subsequent doping and the subsequent hydrogenation and which comprises one or preferably several monolithic shaped catalyst bodies. The introduction of the fixed catalyst bed into the reactor takes place by fixed installation of the monolithic shaped catalyst bodies. The resulting fixed catalyst bed has a plurality of channels through which the liquid treatment medium (i.e., aqueous base) used for activation, the dopant, if used, the wash medium, and the reaction mixture of the heterogeneously catalyzed hydrogenation can be flowed through.
Zur Herstellung eines geeigneten Katalysatorfestbetts können die monolithischen Kata- lysatorformkörper nebeneinander und/oder übereinander im Reaktorinnenraum eingebaut werden. Verfahren zum Einbau von Katalysatorform körpern sind dem Fachmann prinzipiell bekannt. So können beispielsweise eine oder mehrere Lagen eines schaum- förmigen Katalysators in den Reaktor eingebracht werden. Monolithen, die jeweils aus einem keramischen Block bestehen, können neben- und übereinander im Reaktorin- nenraum gestapelt werden. Dabei ist in der Regel darauf zu achten, dass das flüssige Behandlungsmedium und das Reaktionsgemisch der katalysierten Reaktion ausschließlich oder im Wesentlichen durch die Katalysatorformkörper und nicht an ihnen vorbei strömen. Um eine möglichst bypassfreie Strömung zu gewährleisten, können die monolithischen Katalysatorformkörper gegeneinander und/oder zur Innenwand des Reaktors hin mittels geeigneten Vorrichtungen abgedichtet werden. Dazu zählen z. B. Dichtringe, Dichtmatten, etc., die aus einem unter den Behandlungs- und Reaktionsbedingungen inerten Material bestehen. To produce a suitable fixed catalyst bed, the monolithic catalyst shaped bodies can be installed side by side and / or one above the other in the interior of the reactor. Processes for incorporation of catalyst form bodies are known in principle to the person skilled in the art. Thus, for example, one or more layers of a foam-like catalyst can be introduced into the reactor. Monoliths, each consisting of a ceramic block, can be stacked next to and above each other in the interior of the reactor. In this case, it is generally necessary to ensure that the liquid treatment medium and the reaction mixture of the catalyzed reaction flow exclusively or essentially through the shaped catalyst bodies and not past them. In order to ensure a bypass-free flow as possible, the monolithic shaped catalyst bodies can be sealed against each other and / or to the inner wall of the reactor by means of suitable devices. These include z. As sealing rings, sealing mats, etc., which consist of an inert material under the treatment and reaction conditions.
Bevorzugt werden die Katalysatorformkörper in den Reaktor in einer oder mehreren im Wesentlichen horizontalen Lagen mit Kanälen, die ein Durchströmen des Katalysatorbetts in Fließrichtung der zur Aktivierung eingesetzten wässrigen Base und des Reak- tionsgemischs der katalysierten Reaktion ermöglichen, eingebaut. Vorzugsweise erfolgt der Einbau, dergestalt, dass das Katalysatorfestbett den Reaktorquerschnitt möglichst vollständig ausfüllt. Falls gewünscht, kann das Katalysatorfestbett auch weitere Einbauten enthalten, wie Strom Verteiler, Vorrichtungen zur Einspeisung von gasförmigen oder flüssigen Reaktanten, Messelemente, insbesondere für eine Temperaturmessung, oder Inertpackungen. Die erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich prinzipiell für druckfeste Reaktoren, wie sie üblicherweise für exotherme, heterogene Reaktionen unter Einspeisung eines gasförmigen und eines flüssigen Eduktes und speziell für Hydrierungsreaktionen eingesetzt werden. Dazu zählen die allgemein üblichen Reaktoren für Gas-Flüssig-Reaktio- nen, wie z. B. Rohrreaktoren, Rohrbündelreaktoren und Gasumlaufreaktoren. Eine spezielle Ausführungsform der Rohrreaktoren sind Schachtreaktoren. Derartige Reaktoren sind dem Fachmann prinzipiell bekannt. Insbesondere wird ein zylindrischer Reaktor mit vertikaler Längsachse eingesetzt, der am Boden oder Kopf des Reaktors eine Einlassvorrichtung oder mehrere Einlassvorrichtungen zum Einspeisen eines Edukt- gemisches aufweist, das wenigstens eine gasförmige und wenigstens eine flüssige Komponente enthält. Falls gewünscht, können Teilströme des gasförmigen und/oder des flüssigen Eduktes können dem Reaktor zusätzlich über wenigstens eine weitere Einspeisevorrichtung zugeführt werden. Das Reaktionsgemisch der Hydrierung liegt im Reaktor in der Regel in Form eines zweiphasigen Gemischs vor, das eine flüssige und eine gasförmige Phase aufweist. Es ist auch möglich, dass neben der Gasphase zwei flüssige Phasen vorliegen, z. B. wenn weitere Komponenten bei der Hydrierung zugegen sind. The shaped catalyst bodies are preferably incorporated into the reactor in one or more essentially horizontal layers with channels, which make it possible to flow through the catalyst bed in the flow direction of the aqueous base used for activation and of the reaction mixture of the catalyzed reaction. Preferably, the installation is carried out in such a way that the fixed catalyst bed fills the reactor cross-section as completely as possible. If desired, the fixed catalyst bed can also be further Built-in components, such as power distributors, devices for feeding gaseous or liquid reactants, measuring elements, in particular for a temperature measurement, or inert packs. The processes according to the invention are suitable in principle for pressure-resistant reactors, as are usually used for exothermic, heterogeneous reactions with the introduction of a gaseous and a liquid educt and especially for hydrogenation reactions. These include the commonly used reactors for gas-liquid reactions, such. B. tube reactors, tube bundle reactors and gas circulation reactors. A special embodiment of the tube reactors are shaft reactors. Such reactors are known in principle to the person skilled in the art. In particular, a cylindrical reactor with a vertical longitudinal axis is used, which has at the bottom or top of the reactor one or more inlet devices for feeding a starting material mixture containing at least one gaseous and at least one liquid component. If desired, partial streams of the gaseous and / or liquid starting material can additionally be fed to the reactor via at least one further feed device. The hydrogenation reaction mixture is generally present in the reactor in the form of a two-phase mixture having a liquid and a gaseous phase. It is also possible that in addition to the gas phase two liquid phases are present, for. B. if more components are present in the hydrogenation.
Die bei der Aktivierung des Katalysatorfestbetts oder die bei der Hydrierung frei werdende Reaktionswärme kann zum einen durch aktive Kühlung zumindest teilweise ab- geführt werden. Dies kann durch indirekten Wärmetausch mittels innerhalb oder außerhalb des Reaktors angebrachter Wärmeübertrager, durch die ein Kühlmittel geführt wird, erfolgen. Dies ist eine Möglichkeit, die Temperaturdifferenz zwischen der kältesten Stelle des Katalysatorfestbetts und der wärmsten Stelle des Katalysatorfestbetts unterhalb des Maximalwerts zu halten. Als Kühlmittel können dafür übliche Flüssigkei- ten oder Gase eingesetzt werden. Bevorzugt wird als Kühlmittel Wasser eingesetzt, beispielsweise enthärtetes und entgastes Wasser (sogenanntes Kesselspeisewasser). The heat of reaction released during the activation of the fixed catalyst bed or during the hydrogenation can be at least partially removed by active cooling. This can be done by indirect heat exchange by means of inside or outside the reactor mounted heat exchanger through which a coolant is passed. This is one way to keep the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed below the maximum value. The coolant used can be customary liquids or gases. Preferably, the coolant used is water, for example softened and degassed water (so-called boiler feed water).
Die bei der Aktivierung des Katalysatorfestbetts oder die bei der Hydrierung frei werdende Reaktionswärme kann zum anderen durch passive Kühlung zumindest teilweise abgeführt werden. In dieser Ausführungsform wird aus dem Reaktor keine Wärme durch aktive Kühlung abgeführt, sondern diese auf das Behandlungsmedium übertragen, so dass gewissermaßen eine adiabatische Fahrweise verwirklicht ist. Dabei muss die Erwärmung des flüssigen Reaktionsgemischs so begrenzt werden, dass die maximale Temperaturdifferenz zwischen der kältesten Stelle des Katalysatorfestbetts und der wärmsten Stelle des Katalysatorfestbetts eingehalten und die gewünschte Höchsttemperatur bei der Aktivierung nicht überschritten wird. Dies kann z. B. über die Fließgeschwindigkeit der wässrigen Base durch das Katalysatorfestbett und die Konzentration der eingesetzten wässrigen Base erfolgen. On the other hand, the heat of reaction liberated in the activation of the fixed catalyst bed or in the hydrogenation can be at least partially removed by passive cooling. In this embodiment, no heat is removed from the reactor by active cooling, but transferred to the treatment medium, so that, so to speak, an adiabatic way of driving is realized. In this case, the heating of the liquid reaction mixture must be limited so that the maximum temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the catalyst fixed bed and the desired maximum temperature is not exceeded during activation. This can be z. B. via the flow rate of the aqueous base through the fixed catalyst bed and the concentration of the aqueous base used.
Die erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich speziell zur Aktivierung von Katalysatorfestbetten für Hydrierreaktionen, die in einem technischen Maßstab durchgeführt werden sollen. Vorzugsweise weist der Reaktor dann ein Innenvolumen im Bereich von 0,1 bis 100 m3, bevorzugt von 0,5 bis 80 m3, auf. Der Begriff Innenvolumen bezieht sich dabei auf das Volumen einschließlich des/der in dem Reaktor befindlichen Katalysatorfestbetten und gegebenenfalls weiterer vorhandener Einbauten. Die mit der erfindungsgemäßen Aktivierung und Dotierung verbundenen technischen Vorteile zeigen sich selbstverständlich auch bereits an Reaktoren mit einem kleineren Innenvolumen. In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden "monolithische" Katalysatorformkörper eingesetzt. Monolithische Formkörper im Sinne der Erfindung sind strukturierte Formkörper, die zur Herstellung immobiler, strukturierter Katalysatorfestbetten geeignet sind. Im Gegensatz zu partikulären Katalysatoren lassen sich aus monolithischen Formkörpern Katalysatorfestbetten erstellen, die im Wesentlichen zusammenhängend und fugenlos sind. Dies entspricht der Definition von monolithisch im Sinne von "aus einem Stück bestehend". Die erfindungsgemäßen monolithischen Katalysatorformkörper zeichnen sich im Gegensatz zu Katalysatorschüttungen, z. B. aus Pellets, vielfach durch ein höheres Verhältnis von axialem Fluss (Längsfluss) gegenüber radialem Fluss (Querfluss) aus. Monolithische Katalysatorformkörper verfügen entsprechend über Ka- näle in Fließrichtung des Reaktionsmediums der Hydrierreaktion. Partikuläre Katalysatoren weisen die katalytisch aktiven Stellen in der Regel auf einer außen liegenden Oberfläche aus. Katalysatorfestbetten aus monolithischen Formkörpern verfügen über eine Vielzahl von Kanälen, wobei die katalytisch aktiven Stellen an der Oberfläche der Kanalwände angeordnet sind. Das Reaktionsgemisch der Hydrierungsreaktion kann diese Kanäle in Fließrichtung durch den Reaktor durchströmen. Somit erfolgt in der Regel ein deutlich stärkeres in Kontakt bringen des Reaktionsgemischs mit den katalytisch aktiven Stellen als bei Katalysatorschüttungen aus partikulären Formkörpern. The processes according to the invention are particularly suitable for the activation of fixed catalyst beds for hydrogenation reactions which are to be carried out on an industrial scale. The reactor then preferably has an internal volume in the range from 0.1 to 100 m 3 , preferably from 0.5 to 80 m 3 . The term internal volume refers to the volume including the fixed catalyst beds present in the reactor and optionally further existing internals. Of course, the technical advantages associated with the activation and doping according to the invention are also already apparent in reactors with a smaller internal volume. In the process according to the invention "monolithic" shaped catalyst bodies are used. Monolithic shaped bodies in the sense of the invention are structured shaped bodies which are suitable for the production of immobilized, structured fixed catalyst beds. In contrast to particulate catalysts, it is possible to produce fixed monolithic beds from monolithic shaped bodies which are substantially coherent and seamless. This corresponds to the definition of monolithic in the sense of "consisting of one piece". The monolithic shaped catalyst bodies according to the invention are characterized, in contrast to catalyst beds, for. B. from pellets, often by a higher ratio of axial flow (longitudinal flow) over radial flow (cross-flow) from. Monolithic shaped catalyst bodies accordingly have channels in the flow direction of the reaction medium of the hydrogenation reaction. Particulate catalysts usually have the catalytically active sites on an external surface. Catalyst fixed beds of monolithic moldings have a plurality of channels, wherein the catalytically active sites are arranged on the surface of the channel walls. The reaction mixture of the hydrogenation reaction can flow through these channels in the flow direction through the reactor. Thus, a much stronger contacting of the reaction mixture with the catalytically active sites usually takes place than with catalyst beds of particulate moldings.
Bei den erfindungsgemäß eingesetzten monolithischen Formkörpern handelt es sich nicht um Formkörper aus Katalysatoreinzelkörpern mit einer größten Längenausdehnung in jeder beliebigen Richtung von weniger als 1 cm. Solche nicht-monolithischen Formkörper führen zu Katalysatorfestbetten in Form üblicher Katalysatorschüttungen. Die erfindungsgemäß eingesetzten monolithischen Katalysatorformkörper weisen eine regelmäßige flächige oder räumliche Struktur auf und unterscheiden sich dadurch von Trägern in Partikelform, die als loses Haufwerk verwendet werden. The monolithic shaped bodies used in accordance with the invention are not shaped bodies of single catalyst bodies having a greatest length extension in any direction of less than 1 cm. Such non-monolithic moldings lead to fixed catalyst beds in the form of conventional catalyst beds. The monolithic shaped catalyst bodies used according to the invention have a regular flat or spatial structure, and thereby differ from carriers in particle form, which are used as loose heap.
Die erfindungsgemäß eingesetzten monolithischen Katalysatorform körper weisen, be- zogen auf den gesamten Formkörper, eine kleinste Abmessung in einer Richtung von vorzugsweise wenigstens 1 cm, besonders bevorzugt wenigstens 2 cm, insbesondere wenigstens 5 cm, auf. Der maximale Wert für die größte Abmessung in einer Richtung ist im Prinzip unkritisch und ergibt sich in der Regel aus dem Herstellungsverfahren der Formkörper. So können z. B. Formkörper in Form von Schäumen plattenförmige Gebil- de sein, die eine Dicke in einem Bereich von Millimetern bis Zentimetern, eine Breite im Bereich von einigen Zentimetern bis mehreren hundert Zentimetern und eine Länge (als größte Abmessung in einer Richtung) von bis zu mehreren Metern aufweisen können. Die erfindungsgemäß eingesetzten monolithischen Katalysatorformkörper lassen sich im Gegensatz zu Schüttgütern vorzugsweise formschlüssig zu größeren Einheiten verbinden oder bestehen aus Einheiten, die größer sind als Schüttgüter. The monolithic catalyst form bodies used according to the invention have a smallest dimension in a direction of preferably at least 1 cm, particularly preferably at least 2 cm, in particular at least 5 cm, based on the entire molded body. The maximum value for the largest dimension in one direction is in principle not critical and usually results from the production process of the moldings. So z. For example, shaped bodies in the form of foams can be plate-shaped assemblies having a thickness in the range of millimeters to centimeters, a width in the range of a few centimeters to several hundred centimeters and a length (as the largest dimension in one direction) of up to several Meters. In contrast to bulk solids, the monolithic shaped catalyst bodies used according to the invention can preferably be connected in a form-fitting manner to form larger units or consist of units which are larger than bulk materials.
Die erfindungsgemäß eingesetzten monolithischen Katalysatorformkörper unterschei- den sich von teilchenförmigen Katalysatoren oder deren Trägern in der Regel auch dadurch, dass sie in wesentlich weniger Teilen vorliegen. So kann erfindungsgemäß ein Katalysatorfestbett in Form eines einzigen Formkörpers eingesetzt werden. In der Regel werden jedoch mehrere Formkörper zur Herstellung eines Katalysatorfestbetts verwendet. Die erfindungsgemäß eingesetzten monolithischen Katalysatorformkörper weisen in der Regel ausgedehnte dreidimensionale Strukturen auf. Die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatorformkörper sind in der Regel von durchgehenden Kanälen durchzogen. Die durchgehenden Kanäle können eine beliebige Geometrie aufweisen, beispielsweise können sie in einer Wabenstruktur (honey comb) vorliegen. Geeignete Katalysatorformkörper können auch durch Verformen von flächigen Trägerstruktu- ren hergestellt werden, beispielsweise durch Aufrollen oder Knicken der flächigenThe monolithic shaped catalyst bodies used in accordance with the invention generally also differ from particulate catalysts or their supports in that they are present in substantially fewer parts. Thus, according to the invention, a fixed catalyst bed can be used in the form of a single shaped body. In general, however, several moldings are used to prepare a fixed catalyst bed. The monolithic shaped catalyst bodies used according to the invention generally have extensive three-dimensional structures. The shaped catalyst bodies used according to the invention are generally permeated by continuous channels. The continuous channels may have any geometry, for example, they may be in a honeycomb structure. Suitable shaped catalyst bodies can also be produced by deforming flat carrier structures, for example by rolling up or buckling the two-dimensional ones
Strukturen zu dreidimensionalen Gebilden. Ausgehend von flächigen Substraten kann die äußere Form der Formkörper dabei einfach an gegebene Reaktorgeometrien an- gepasst werden. Die erfindungsgemäß eingesetzten monolithischen Katalysatorformkörper zeichnen sich dadurch aus, dass sich aus ihnen Katalysatorfestbetten herstellen lassen, bei denen eine kontrollierte Durchströmung des Katalysatorfestbetts möglich ist. Eine Bewegung der Katalysatorformkörper unter den Bedingungen der katalysierten Reaktion, z. B. ein Aneinanderreihen der Katalysatorformkörper, wird vermieden. Auf Grund der geordneten Struktur der Katalysatorform körper und des resultierenden Katalysatorfestbetts ergeben sich verbesserte Möglichkeiten für den strömungstechnisch optimalen Betrieb des Katalysatorfestbetts. Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten monolithischen Katalysatorformkörper liegen vorzugsweise in Form eines Schaums, Netzes, Gewebes, Gestrickes, Gewirkes oder davon verschiedenen Monoliths vor. Der Begriff monolithischer Katalysator umfasst im Sinne der Erfindung auch Katalysatorstrukturen, die als "ho- neycomb catalysts" bekannt sind. Structures to three-dimensional structures. Starting from flat substrates, the outer shape of the molded bodies can be easily adapted to given reactor geometries. The monolithic shaped catalyst bodies used according to the invention are distinguished by the fact that they can be used to produce fixed catalyst beds in which a controlled flow through the fixed catalyst bed is possible. A movement of the catalyst bodies under the conditions of the catalyzed reaction, for. B. a juxtaposition of the shaped catalyst body is avoided. Due to the ordered structure of the catalyst form body and the resulting fixed catalyst bed resulting in improved opportunities for fluidically optimal operation of the fixed catalyst bed. The monolithic shaped catalyst bodies used in the process according to the invention are preferably in the form of a foam, mesh, woven fabric, knitted fabric, knitted fabric or monoliths different therefrom. For the purposes of the invention, the term monolithic catalyst also includes catalyst structures known as "homecomb catalysts".
Die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatorfestbetten weisen an einem beliebigen Schnitt in Normalebene zur Strömungsrichtung (d.h. horizontal) durch das Katalysatorfestbett, bezogen auf die Gesamtfläche des Schnittes, bevorzugt höchstens 5 %, besonders bevorzugt höchstens 1 %, insbesondere höchstens 0,1 % freie Fläche auf, die nicht Bestandteil der Katalysatorformkörper ist. Die Fläche der Poren und Kanäle die an der Oberfläche der Katalysatorformkörper münden, wird nicht zu dieser freien Fläche gerechnet. Die Angabe zur freien Fläche bezieht sich ausschließlich auf schnitte durch das Katalysatorfestbett im Bereich der Katalysatorformkörper und nicht etwaiger Einbauten, wie Stromverteiler. The catalyst fixed beds used according to the invention have at any section in the normal plane to the flow direction (ie, horizontal) through the fixed catalyst bed, based on the total area of the section, preferably at most 5%, more preferably at most 1%, in particular at most 0.1% free area, the not part of the catalyst bodies. The area of the pores and channels which open at the surface of the shaped catalyst body is not calculated to this free area. The indication of the free area refers exclusively to sections through the fixed catalyst bed in the region of the shaped catalyst body and not possible internals, such as power distribution.
Im Rahmen der Erfindung werden unter Poren Hohlräume in den Katalysatorformkörpern verstanden, die nur eine Öffnung an der Oberfläche der Katalysatorformkörper aufweisen. Im Rahmen der Erfindung werden unter Kanälen Hohlräume in den Katalysatorformkörpern verstanden, die wenigstens zwei Öffnungen an der Oberfläche der Katalysatorformkörper aufweisen. In the context of the invention, pores are understood as meaning voids in the shaped catalyst bodies which have only one opening on the surface of the shaped catalyst bodies. In the context of the invention, channels are understood as meaning cavities in the shaped catalyst bodies which have at least two openings on the surface of the shaped catalyst bodies.
Wenn die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatorfestbetten Katalysatorformkörper enthalten, die Poren und/oder Kanäle aufweisen, dann weisen vorzugsweise an einem beliebigen Schnitt in Normalebene zur Strömungsrichtung durch das Katalysatorfest- bett mindestens 90 % der Poren und Kanäle, besonders bevorzugt mindestens 98 % der Poren und Kanäle, eine Fläche von höchstens 3 mm2 auf. If the fixed catalyst beds used in accordance with the invention comprise shaped catalyst bodies which have pores and / or channels, then at least 90% of the pores and channels, particularly preferably at least 98% of the pores and channels, preferably have an arbitrary section in the normal plane to the flow direction through the catalyst bed. an area of at most 3 mm 2 .
Wenn die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatorfestbetten Katalysatorformkörper enthalten, die Poren und/oder Kanäle aufweisen, dann weisen vorzugsweise an einem beliebigen Schnitt in Normalebene zur Strömungsrichtung durch das Katalysatorfestbett mindestens 90 % der Poren und Kanäle, besonders bevorzugt mindestens 98 % der Poren und Kanäle, eine Fläche von höchstens 1 mm2 auf. Wenn die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatorfestbetten Katalysatorformkörper enthalten, die Poren und/oder Kanäle aufweisen, dann weisen vorzugsweise an einem beliebigen Schnitt in Normalebene zur Strömungsrichtung durch das Katalysatorfestbett mindestens 90 % der Poren und Kanäle, besonders bevorzugt mindestens 98 % der Poren und Kanäle, eine Fläche von höchstens 0,7 mm2 auf. If the catalyst fixed beds used in accordance with the invention comprise shaped catalyst bodies which have pores and / or channels, then at least 90% of the pores and channels, more preferably at least 98% of the pores and channels, have an area at any section in the normal plane to the flow direction through the fixed catalyst bed of at most 1 mm 2 . If the catalyst fixed beds used in accordance with the invention comprise shaped catalyst bodies which have pores and / or channels, then at least 90% of the pores and channels, more preferably at least 98% of the pores and channels, have an area at any section in the normal plane to the flow direction through the fixed catalyst bed of at most 0.7 mm 2 .
Bei den erfindungsgemäßen Katalysatorfestbetten ist vorzugsweise auf mindestens 90 % Länge in Reaktorlängsachse wenigstens 95 % des Reaktorquerschnitts, besonders bevorzugt wenigstens 98 % des Reaktorquerschnitts, insbesondere wenigstens 99 % des Reaktorquerschnitts mit Katalysatorformkörpern ausgefüllt. In the case of the fixed catalyst beds according to the invention, at least 95% of the reactor cross section, more preferably at least 98% of the reactor cross section, in particular at least 99% of the reactor cross section, is preferably filled with shaped catalyst bodies over at least 90% length in the reactor longitudinal axis.
In einer speziellen Ausführungsform liegen die Katalysatorformkörper in Form eines Schaums vor. Dabei können die Katalysatorformkörper beliebige geeignete äußere Formen aufweisen, beispielsweise kubisch, quaderförmig, zylinderförmig usw. Geeig- nete Gewebe können mit unterschiedlicher Webart hergestellt werden, wie glatte Gewebe, Körpergewebe, Tressengewebe, Fünfschaft-Atlas-Gewebe oder auch andere Spezialbindungsgewebe. Geeignet sind auch Drahtgewebe aus webbaren Metalldrähten, wie Eisen, Federstahl, Messing, Phosphorbronze, Reinnickel, Monel, Aluminium, Silber, Neusilber (Kupfer-Nickel-Zink-Legierung), Nickel, Chromnickel, Chromstahl, nicht rostenden, säurebeständigen und hochhitzebeständigen Chromnickelstählen sowie Titan. Entsprechendes gilt für Gestricke und Gewirke. Ebenfalls können Gewebe, Gestricke oder Gewirke aus anorganischen Materialien verwendet werden, wie aus AI2O3 und/oder S1O2. Geeignet sind auch Gewebe, Gestricke oder Gewirke aus Kunststoffen, wie Polyamiden, Polyestern, Polyolefinen (wie Polyethylen, Polypropylen), Po- lytetrafluorethylen, etc. Die zuvor genannten Gewebe, Gestricke oder Gewirke aber auch andere flächigen strukturierte Katalysatorträger können zu größeren räumlichen Strukturen, sogenannten Monolithen verformt werden. Es ist ebenfalls möglich, Monolithe nicht aus flächigen Trägern aufzubauen, sondern sie ohne Zwischenstufen direkt herzustellen, beispielsweise die dem Fachmann bekannten keramischen Monolithe mit Strömungskanälen. In a specific embodiment, the shaped catalyst bodies are in the form of a foam. The shaped catalyst bodies may have any suitable outer shapes, for example cubic, cuboid, cylindrical, etc. Suitable fabrics may be produced with different weaves, such as smooth fabrics, body fabrics, woven fabrics, five-shaft atlas fabrics or other special weave fabrics. Also suitable are wire mesh made of weavable metal wires, such as iron, spring steel, brass, phosphor bronze, pure nickel, monel, aluminum, silver, nickel silver (copper-nickel-zinc alloy), nickel, chrome nickel, chromium steel, stainless, acid-resistant and highly heat-resistant chrome-nickel steels Titanium. The same applies to knitted and knitted fabrics. Also, woven, knitted or knitted fabrics of inorganic materials such as AI2O3 and / or S1O2 may be used. Also suitable are woven, knitted or knitted fabrics made of plastics, such as polyamides, polyesters, polyolefins (such as polyethylene, polypropylene), polytetrafluoroethylene, etc. The abovementioned woven, knitted or knitted fabrics, but also other flat-structured catalyst supports can lead to larger spatial structures, so-called monoliths are deformed. It is also possible not to build monoliths from laminar supports, but to produce them directly without intermediate stages, for example the ceramic monoliths with flow channels known to those skilled in the art.
Geeignet sind Katalysatorformkörper, wie sie beispielsweise in EP-A 0 068 862, EP-A-0 198 435, EP-A 201 614, EP-A 448 884, EP 0 754 664 A2, DE 433 32 93, EP 2 764 916 A1 und US 2008/0171218 A1 beschrieben sind. Suitable catalyst bodies are those which are described, for example, in EP-A 0 068 862, EP-A-0 198 435, EP-A 201 614, EP-A 448 884, EP 0 754 664 A2, DE 433 32 93, EP 2 764 916 A1 and US 2008/0171218 A1 are described.
So beschreibt die EP 0 068 862 einen monolithischen Formkörper, umfassend abwechselnde Schichten aus glatten und gewellten Blechen in Form einer Rolle, die Kanäle aufweist und wobei die glatten Bleche gewebte, gewirkte oder gestrickte textile Materialien enthalten und die gewellten Bleche ein Netzmaterial enthalten. Die EP-A-0 198 435 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren, bei dem man die Aktivkomponenten sowie die Promotoren auf Trägermaterialien durch Aufdampfen im Ultrahochvakuum aufbringt. Als Trägermaterialien werden netz- oder gewebeartige Trägermaterialien verwendet. Die bedampften Katalysatorgewebe werden für den Einbau in den Reaktor zu "Katalysatorpaketen" zusammengefügt und die Formgebung der Katalysatorpakete den Strömungsverhältnissen im Reaktor ange- passt. Thus, EP 0 068 862 describes a monolithic molded body comprising alternating layers of smooth and corrugated sheets in the form of a roll having channels and wherein the smooth sheets contain woven, knitted or knitted textile materials and the corrugated sheets contain a mesh material. The EP-A-0 198 435 describes a process for the preparation of catalysts in which the active components and the promoters are applied to support materials by vapor deposition in ultra-high vacuum. The carrier materials used are reticulated or web-like carrier materials. The vapor-deposited catalyst webs are assembled into "catalyst packages" for incorporation into the reactor, and the shape of the catalyst packages is adapted to the flow conditions in the reactor.
Geeignete Verfahren zum Aufdampfen und "Aufsputtern" von Metallen im Vakuum sind bekannt. Suitable methods for vapor deposition and sputtering of metals in vacuum are known.
Bevorzugt enthalten die Katalysatorformkörper wenigstens ein Element, das ausgewählt ist unter Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au und Pd. In einer speziellen Ausführungsform enthalten die Katalysatorformkörper Ni. In einer speziellen Ausführungsform ent- halten die Katalysatorformkörper kein Palladium. Darunter wird verstanden, dass zur Herstellung der Katalysatorformkörper kein Palladium aktiv zugesetzt wird, weder als katalytisch aktives Metall, noch als Promotorelement, noch zur Bereitstellung der Formkörper, die als Trägermaterial dienen. Bevorzugt handelt es sich bei den Katalysatorform körpern um einen Raney-Metall- Katalysator. Preferably, the shaped catalyst bodies contain at least one element selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd. In a specific embodiment, the shaped catalyst bodies contain Ni. In a specific embodiment, the shaped catalyst bodies contain no palladium. This is understood to mean that no palladium is actively added to produce the shaped catalyst bodies, neither as a catalytically active metal nor as a promoter element, nor to provide the shaped bodies which serve as a carrier material. The catalyst form bodies are preferably a Raney metal catalyst.
Besonders bevorzugt liegen die monolithischen Katalysatorformkörper in Form eines Schaums vor. Geeignet sind prinzipiell Metallschäume mit verschiedenen morphologi- sehen Eigenschaften bezüglich Porengröße und -form, Schichtdicke, Flächendichte, geometrische Oberfläche, Porosität, etc. Die Herstellung kann in an sich bekannter Weise erfolgen. Beispielsweise kann ein Schaum aus einem organischen Polymer mit wenigstens einem ersten Metall beschichtet werden und dann das Polymer entfernt werden, z. B. durch Pyrolyse oder Lösen in einem geeigneten Lösungsmittel, wobei ein Metallschaum erhalten wird. Zum Beschichten mit wenigstens einem ersten Metall oder einem Vorläufer davon kann der Schaum aus dem organischen Polymer mit einer Lösung oder Suspension, die das erste Metall enthält, in Kontakt gebracht werden. Dies kann z. B. durch Sprühen oder Tauchen erfolgen. Möglich ist auch eine Abscheidung mittels chemical vapor deposition (CVD). So kann z. B. ein Polyurethanschaum mit dem ersten Metall beschichtet und dann der Polyurethanschaum pyrolysiert werden. Ein zur Herstellung von Katalysatorformkörpern in Form eines Schaums geeigneter Polymerschaum hat vorzugsweise eine Porengröße im Bereich von 100 bis 5000 μηη, besonders bevorzugt von 450 bis 4000 μηη und insbesondere von 450 bis 3000 μηη. Ein geeigneter Polymerschaum hat vorzugsweise eine Schichtdicke von 5 bis 60 mm, besonders bevorzugt von 10 bis 30 mm. Ein geeigneter Polymerschaum hat vorzugsweise ein Raumgewicht von 300 bis 1200 kg/m3. Die spezifische Oberfläche liegt vorzugsweise in einem Bereich von 100 bis 20000 m2/m3, besonders bevorzugt 1000 bis 6000 m2/m3. Die Porosität liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,50 bis 0,95. The monolithic shaped catalyst bodies are particularly preferably in the form of a foam. In principle, metal foams having different morphological properties with respect to pore size and shape, layer thickness, areal density, geometric surface, porosity, etc. are suitable. The preparation can be carried out in a manner known per se. For example, a foam of an organic polymer may be coated with at least a first metal and then the polymer removed, e.g. Example by pyrolysis or dissolution in a suitable solvent, wherein a metal foam is obtained. For coating with at least a first metal or precursor thereof, the organic polymer foam may be contacted with a solution or suspension containing the first metal. This can be z. B. done by spraying or dipping. Also possible is a deposition by means of chemical vapor deposition (CVD). So z. B. a polyurethane foam coated with the first metal and then the polyurethane foam are pyrolyzed. A suitable for the production of shaped catalyst bodies in the form of a foam polymer foam preferably has a pore size in the range of 100 to 5000 μηη, more preferably from 450 to 4000 μηη and in particular from 450 to 3000 μηη. A suitable polymer foam preferably has a layer thickness of 5 to 60 mm, more preferably from 10 to 30 mm. A suitable polymer foam preferably has a density of from 300 to 1200 kg / m 3 . The specific surface area is preferably in a range of 100 to 20000 m 2 / m 3 , particularly preferably 1000 to 6000 m 2 / m 3 . The porosity is preferably in a range of 0.50 to 0.95.
Der Auftrag der zweiten Komponente kann in vielfältiger Weise erfolgen, z. B. indem man den aus der ersten Komponente erhaltenen Formkörper mit der zweiten Komponente durch Rollen oder Tauchen in Kontakt bringt oder die zweite Komponente durch Sprühen, Bestreuen oder Gießen aufträgt. Dazu kann das zweite Material flüssig oder vorzugsweise in Form eines Pulvers vorliegen. Möglich ist auch der Auftrag von Salzen der zweiten Komponente und anschließende Reduktion. Möglich ist auch, die zweite Komponente in Kombination mit einem organischen Bindemittel aufzutragen. Die Herstellung einer Legierung auf der Oberfläche des Formkörpers erfolgt durch Erhitzen auf die Legierungstemperatur. Über die Legierungsbedingungen gelingt es, wie zuvor aus- geführt, die Auslaugeigenschaften der Legierung zu steuern. Wenn AI als zweite Komponente eingesetzt wird, so liegt die Legierungstemperatur vorzugsweise in einem Bereich von 650 bis 1000 °C, besonders bevorzugt 660 bis 950 °C. Wenn ein NiAI-Pulver als zweite Komponente eingesetzt wird, so liegt die Legierungstemperatur vorzugsweise in einem Bereich von 850 bis 900 °C, besonders bevorzugt 880 bis 900 °C. Es kann vorteilhaft sein, während der Legierung die Temperatur kontinuierlich anzuheben und dann für eine Zeit auf dem Maximalwert zu halten. Anschließend lässt man den schaumförmigen beschichteten und erhitzen Katalysatorformkörper abkühlen. The order of the second component can be done in many ways, for. Example by bringing the molded article obtained from the first component with the second component by rolling or dipping in contact or applying the second component by spraying, sprinkling or pouring. For this purpose, the second material may be liquid or preferably in the form of a powder. Also possible is the application of salts of the second component and subsequent reduction. It is also possible to apply the second component in combination with an organic binder. The production of an alloy on the surface of the molding is carried out by heating to the alloying temperature. The alloying conditions make it possible to control the leaching properties of the alloy, as explained above. When Al is used as the second component, the alloying temperature is preferably in a range of 650 to 1,000 ° C, more preferably 660 to 950 ° C. When a NiAl powder is used as the second component, the alloying temperature is preferably in a range of 850 to 900 ° C, more preferably 880 to 900 ° C. It may be advantageous to continuously raise the temperature during the alloy and then keep it at the maximum for a time. Subsequently, the foam-shaped coated and heated shaped catalyst body is allowed to cool.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Bereitstellung der monolithischen Katalysatorformkörper: a1 ) ein Metallschaum-Formkörper bereitgestellt, der wenigstens ein erstes Metall enthält, das ausgewählt ist unter Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au und Pd, a2) auf die Oberfläche des Metallschaum-Formkörpers wenigstens eine zweite Komponente aufgetragen, die ein Element enthält, das ausgewählt ist unter AI, Zn und Si, und a3) durch Legieren des in Schritt a2) erhaltenen Metallschaum-Formkörpers zumindest auf einem Teil der Oberfläche eine Legierung gebildet. In a preferred embodiment, to provide the monolithic shaped catalyst bodies: a1) a metal foam molding is provided which comprises at least one first metal selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, a2) applied to the surface of the metal foam molding at least a second component containing an element selected from Al, Zn and Si, and a3) by alloying the metal foam molding obtained in step a2) at least on a part of the surface of an alloy educated.
Derartige Katalysatorformkörper und Verfahren zu Ihrer Herstellung sind in der EP 2 764 916 A1 beschrieben, auf die in vollem Umfang Bezug genommen wird. Geeignete Legierungsbedingungen ergeben sich aus dem Phasendiagramm der beteiligten Metalle, z. B. dem Phasendiagramm von Ni und AI. So kann z. B. der Anteil an AI-reichen und auslaugbaren Komponenten, wie N1AI3 und N12AI3, gesteuert werden. Die Katalysatorformkörper können zusätzlich zu der ersten und zweiten Komponente Dotierstoffe enthalten. Dazu zählen z. B. Mn, V, Ta, Ti, W, Mo, Re, Ge, Sn, Sb oder Bi. Such shaped catalyst bodies and processes for their preparation are described in EP 2 764 916 A1, to which reference is made in its entirety. Suitable alloying conditions result from the phase diagram of the metals involved, z. B. the phase diagram of Ni and Al. So z. B. the proportion of Al-rich and leachable components, such as N1AI3 and N12AI3, are controlled. The shaped catalyst bodies may contain dopants in addition to the first and second components. These include z. Mn, V, Ta, Ti, W, Mo, Re, Ge, Sn, Sb or Bi.
Bevorzugt sind Katalysatorformkörper, bei denen das erste Metall Ni enthält oder aus Ni besteht. Bevorzugt sind weiterhin Katalysatorformkörper, bei denen die zweite Komponente AI enthält oder aus AI besteht. Eine spezielle Ausführungsform sind Katalysa- torform körper, die Nickel und Aluminium enthalten. Preference is given to shaped catalyst bodies in which the first metal contains Ni or consists of Ni. Preference is furthermore given to shaped catalyst bodies in which the second component contains Al or consists of Al. A particular embodiment is catalyst form bodies containing nickel and aluminum.
Bevorzugt wird für die Herstellung eines monolithischen Katalysatorformkörpers in Form eines Schaums ein Aluminiumpulver mit einer Teilchengröße von wenigstens 5 μηη eingesetzt. Bevorzugt weist das Aluminiumpulver eine Teilchengröße von höchs- tens 75 μηη auf. For the production of a monolithic shaped catalyst body in the form of a foam, preference is given to using an aluminum powder having a particle size of at least 5 μm. The aluminum powder preferably has a particle size of at most 75 μm.
Bevorzugt wird für die Herstellung eines monolithischen Katalysatorformkörpers in Form eines Schaums a1 ) ein Metallschaum-Formkörper bereitgestellt, der Ni enthält, a2) auf die Oberfläche des Metallschaum-Formkörpers eine Aluminium-haltige Suspension in einem Lösungsmittel aufgetragen, a3) durch Legieren des in Schritt a2) erhaltenen Metallschaum-Formkörpers zumindest auf einem Teil der Oberfläche eine Legierung gebildet. For the production of a monolithic shaped catalyst body in the form of a foam a1), it is preferred to provide a metal foam body containing Ni, a2) applying to the surface of the metal foam body an aluminum-containing suspension in a solvent, a3) by alloying in step a2) obtained metal foam molding formed at least on a part of the surface of an alloy.
Besonders bevorzugt enthält die Aluminium-haltige Suspension zusätzlich Polyvinyl- pyrrolidon. Die Menge des Polyvinylpyrrolidons beträgt vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.- %, besonders bevorzugt 0,5 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminium-haltigen Suspension. Das Molekulargewicht des Polyvinylpyrrolidons liegt vorzugsweise in einem Bereich von 10 000 bis 1 300 000 g/mol. Particularly preferably, the aluminum-containing suspension additionally contains polyvinylpyrrolidone. The amount of the polyvinylpyrrolidone is preferably 0.1 to 5% by weight, more preferably 0.5 to 3% by weight, based on the total weight of the aluminum-containing suspension. The molecular weight of the polyvinylpyrrolidone is preferably in a range of 10,000 to 1,300,000 g / mol.
Besonders bevorzugt enthält die Aluminium-haltige Suspension ein Lösungsmittel, das ausgewählt ist unter Wasser, Ethylenglykol und Mischungen davon. Particularly preferably, the aluminum-containing suspension contains a solvent which is selected from water, ethylene glycol and mixtures thereof.
Die Legierungsbildung erfolgt bevorzugt bei stufenweisem Hochheizen in Gegenwart eines Gasgemisches, das Wasserstoff und wenigstens ein unter den Reaktionsbedingungen inertes Gas enthält. Als inertes Gas wird vorzugsweise Stickstoff eingesetzt. Geeignet ist z. B. ein Gasgemisch, das 50 Vol.-% N2 und 50 Vol.-% H enthält. Die Legierungsbildung kann z. B. in einem Drehrohrofen erfolgen. Geeignete Aufheizraten liegen in einem Bereich von 1 bis 10 K/min, bevorzugt 3 bis 6 K/min. Es kann vorteilhaft sein, die Temperatur während des Hochheizens einmal oder mehrmals für eine bestimmte Zeit im Wesentlichen konstant (isotherm) zu halten. So kann z. B. während des Aufheizens die Temperatur bei etwa 300 °C, etwa 600 °C und/oder etwa 700 °C konstant gehalten werden. Die Zeit, während der die Temperatur konstant gehalten wird, beträgt vorzugsweise etwa 1 bis 120 Minuten, besonders bevorzugt 5 bis 60 Minuten. Bevorzugt wird während des Aufheizens die Temperatur in einem Bereich von 650 bis 920 °C konstant gehalten. Wenn die Temperatur mehrmals konstant gehalten wird, so liegt die letzte Stufe vorzugsweise in einem Bereich von 650 bis 920 °C. Die Legierungsbildung erfolgt weiterhin bevorzugt bei stufenweisem Abkühlen. Bevorzugt erfolgt das Abkühlen bis auf eine Temperatur im Bereich von 150 bis 250 °C in Gegenwart eines Gasgemisches, das Wasserstoff und wenigstens ein unter den Reakti- onsbedingungen inertes Gas enthält. Als inertes Gas wird vorzugsweise Stickstoff eingesetzt. Geeignet ist z. B. ein Gasgemisch, das 50 Vol.-% N2 und 50 Vol.-% H2 enthält. Bevorzugt erfolgt das weitere Abkühlen in Gegenwart wenigstens eines inerten Gases, vorzugsweise in Gegenwart von Stickstoff. Bevorzugt ist das Gewicht des monolithischen Katalysatorformkörpers in Form eines Schaums 35 bis 60 %, besonders bevorzugt 40 bis 50 % höher als das Gewicht des zu seiner Herstellung eingesetzten Metallschaum-Formkörpers. The alloying is preferably carried out by stepwise heating in the presence of a gas mixture containing hydrogen and at least one inert gas under the reaction conditions. Nitrogen is preferably used as the inert gas. Suitable is z. Example, a gas mixture containing 50 vol .-% N 2 and 50 vol .-% H. The alloy formation can z. B. done in a rotary kiln. Suitable heating rates are in a range of 1 to 10 K / min, preferably 3 to 6 K / min. It may be advantageous to maintain the temperature substantially constant (isothermal) once or several times during the high heating for a certain time. So z. B. during heating, the temperature at about 300 ° C, about 600 ° C and / or about 700 ° C are kept constant. The time during which the temperature is kept constant is preferably about 1 to 120 minutes, more preferably 5 to 60 minutes. Preferably, the temperature is kept constant in a range of 650 to 920 ° C during the heating. When the temperature is kept constant several times, the last stage is preferably in a range of 650 to 920 ° C. The alloy formation is furthermore preferably carried out with gradual cooling. Cooling is preferably carried out to a temperature in the range from 150 to 250 ° C. in the presence of a gas mixture which contains hydrogen and at least one gas which is inert under the reaction conditions. Nitrogen is preferably used as the inert gas. Suitable is z. Example, a gas mixture containing 50 vol .-% N2 and 50 vol .-% H2. Preferably, the further cooling takes place in the presence of at least one inert gas, preferably in the presence of nitrogen. Preferably, the weight of the monolithic shaped catalyst body in the form of a foam is 35 to 60%, particularly preferably 40 to 50% higher than the weight of the metal foam molding used for its production.
Bevorzugt bestehen die auf dem Trägermetall-Gerüst so erhaltenen intermetallischen Phasen hauptsächlich aus N12AI3 und N1AI3. Preferably, the intermetallic phases thus obtained on the support metal skeleton consist mainly of N12Al3 and NlAl3.
Aktivierung (auch als Schritt b) bezeichnet) Activation (also referred to as step b))
Bevorzugt weisen die zur Aktivierung eingesetzten Katalysatorformkorper, bezogen auf das Gesamtgewicht 60 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt 70 bis 80 Gew.-%, eines ersten Metalls auf, das ausgewählt ist unter Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au und Pd. Preferably, the catalyst moldings used for activation, based on the total weight of 60 to 95 wt .-%, particularly preferably 70 to 80 wt .-%, of a first metal which is selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt , Ag, Au and Pd.
Bevorzugt weisen die zur Aktivierung eingesetzten Katalysatorformkorper, bezogen auf das Gesamtgewicht 5 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 30 Gew.-%, einer zweiten Komponente auf, die ausgewählt ist unter AI, Zn und Si. Preferably, the Katalysatorformkorper used for activation, based on the total weight 5 to 40 wt .-%, particularly preferably 20 to 30 wt .-%, of a second component which is selected from Al, Zn and Si.
Bevorzugt weisen die zur Aktivierung eingesetzten Katalysatorformkorper, bezogen auf das Gesamtgewicht 60 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt 70 bis 80 Gew.-%, Ni auf. Bevorzugt weisen die zur Aktivierung eingesetzten Katalysatorformkörper, bezogen auf das Gesamtgewicht 5 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 30 Gew.-%, AI auf. Preferably, the Katalysatorformkorper used for activation, based on the total weight of 60 to 95 wt .-%, particularly preferably 70 to 80 wt .-%, Ni. Preferably, the catalyst moldings used for activation, based on the total weight of 5 to 40 wt .-%, particularly preferably 20 to 30 wt .-%, AI on.
Während der Aktivierung wird das Katalysatorfestbett einer Behandlung mit einer ma- ximal 3,5 Gew.-%igen wässrigen Base als Behandlungsmedium unterzogen, wobei die zweite (auslaugbare) Komponente der Katalysatorformkörper zumindest teilweise gelöst und aus den Katalysatorformkörpern entfernt wird. Wie zuvor ausgeführt, verläuft die Behandlung mit der wässrigen Base exotherm, so dass sich das Katalysatorfestbett infolge der Aktivierung erwärmt. Die Erwärmung des Katalysatorfestbetts ist abhängig von der Konzentration der eingesetzten wässrigen Base. Wird aus dem Reaktor keine Wärme durch aktive Kühlung abgeführt, sondern diese auf das Behandlungsmedium übertragen, so dass gewissermaßen eine adiabatische Fahrweise verwirklicht ist, so bildet sich während der Aktivierung ein Temperaturgradient in dem Katalysatorfestbett aus, wobei die Temperatur in Stromrichtung der wässrigen Base zunimmt. Doch auch wenn aus dem Reaktor Wärme durch aktive Kühlung abgeführt wird, bildet sich während der Aktivierung ein Temperaturgradient in dem Katalysatorfestbett aus. During activation, the fixed catalyst bed is subjected to a treatment with a maximum of 3.5% by weight aqueous base as the treatment medium, the second (leachable) component of the catalyst moldings being at least partially dissolved and removed from the shaped catalyst bodies. As previously stated, the aqueous base treatment is exothermic so that the fixed catalyst bed heats up as a result of activation. The heating of the fixed catalyst bed is dependent on the concentration of the aqueous base used. If no heat is removed from the reactor by active cooling, but transferred to the treatment medium, so that in a sense an adiabatic procedure is realized, then formed during activation of a temperature gradient in the fixed catalyst bed, the temperature increases in the current direction of the aqueous base. However, even if heat is removed from the reactor by active cooling, a temperature gradient is formed in the fixed catalyst bed during activation.
Bevorzugt wird aus den Katalysatorformkörpern durch die Aktivierung 30 bis 70 Gew.- %, besonders bevorzugt 40 bis 60 Gew.-%, der zweiten Komponente, bezogen auf das ursprüngliche Gewicht der zweiten Komponente entfernt. Preferably 30 to 70 wt .-%, particularly preferably 40 to 60 wt .-%, of the second component, based on the original weight of the second component removed from the shaped catalyst bodies by the activation.
Bevorzugt enthalten die zur Aktivierung eingesetzten Katalysatorformkörper Ni und AI und wird durch die Aktivierung 30 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 40 bis Preferably, the catalyst moldings used for activation contain Ni and Al and, by activation, becomes 30 to 70% by weight, particularly preferably 40 to
60 Gew.-%, des AI, bezogen auf das ursprüngliche Gewicht entfernt. 60 wt .-%, of AI, based on the original weight removed.
Die Bestimmung der aus den Katalysatorformkörpern herausgelösten Menge an der zweiten Komponente, z. B. Aluminium, kann beispielsweise über Elementaranalyse erfolgen, indem man den Gehalt an der zweiten Komponente in der Gesamtmenge der ausgeschleusten beladenen wässrigen Base und des Waschmediums bestimmt. Alter- nativ kann die Bestimmung der aus den Katalysatorformkörpern herausgelösten Menge an der zweiten Komponente über die im Verlauf der Aktivierung gebildete Wasserstoffmenge bestimmt werden. Dabei gilt für den Fall, dass Aluminium eingesetzt wird, dass durch das Herauslösen von 2 mol Aluminium jeweils 3 mol Wasserstoff erzeugt werden. The determination of the dissolved out of the catalyst moldings amount of the second component, for. As aluminum, for example, can be done by elemental analysis by determining the content of the second component in the total amount of discharged laden aqueous base and the washing medium. Alternatively, the determination of the amount of the second component dissolved out of the shaped catalyst bodies can be determined by the amount of hydrogen formed during the course of the activation. In the case in which aluminum is used, in each case 3 mol of hydrogen are produced by dissolving 2 mol of aluminum.
Die Aktivierung eines Katalysators nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann in Sumpf- oder Rieselfahrweise erfolgen. Bevorzugt ist die Sumpffahrweise, wobei die frische wässrige Base sumpfseitig des Katalysatorfestbetts eingespeist und nach Durchtritt durch das Katalysatorfestbett kopfseitig abgeführt wird. Nach dem Durchtritt durch das Katalysatorfestbett wird eine beladene wässrige Base erhalten. Die beladene wässrige Base weist gegenüber der wässrigen Base vor dem Durchtritt durch das Katalysatorfestbett eine geringere Konzentration an Base auf und ist angereichert an den bei der Aktivierung gebildeten und in der Base zumindest teilweise löslichen Reaktionsprodukten. Zu diesen Reaktionsprodukten zählen z. B. beim Einsatz von Aluminium als zweite (auslaugbare) Komponente Alkalialuminate, Aluminiumhydroxid-Hydrate, Wasserstoff, etc. (siehe z. B. US 2,950,260). Die Angabe, dass das Katalysatorfestbett während der Aktivierung einen Temperaturgradienten aufweist wird im Rahmen der Erfindung so verstanden, dass über einen größeren Zeitraum der gesamten Aktivierung das Katalysatorfestbett diesen Temperaturgradienten aufweist. Bevorzugt weist das Katalysatorfestbett einen Temperaturgradienten auf, bis wenigstens 50 Gew.-%, bevorzugt wenigstens 70 Gew.-%, insbeson- dere wenigstens 90 Gew.-% der zu entfernenden Aluminiummenge aus den Katalysatorformkörpern entfernt wurde. Sofern nicht im Verlauf der Aktivierung die Stärke der eingesetzten wässrigen Base erhöht wird und/oder die Temperatur des Katalysatorfestbetts durch eine geringere Kühlung als zu Beginn der Aktivierung oder eine externe Erwärmung erhöht wird, wird die Temperaturdifferenz zwischen der kältesten Stelle des Katalysatorfestbetts und der wärmsten Stelle des Katalysatorfestbetts im Verlauf der Aktivierung zunehmend geringer werden und kann dann gegen Ende der Aktivierung auch den Wert Null annehmen. The activation of a catalyst by the process according to the invention can be carried out in bottom or trickle mode. Preference is given to the upflow method, wherein the fresh aqueous base is fed to the marsh side of the fixed catalyst bed and is discharged at the top end after passing through the fixed catalyst bed. After passing through the fixed catalyst bed, a loaded aqueous base is obtained. The loaded aqueous base has a lower base concentration than the aqueous base before passing through the fixed catalyst bed and is enriched in the reaction products formed during activation and at least partially soluble in the base. These reaction products include, for. Example, when using aluminum as the second (leachable) component alkali aluminates, aluminum hydroxide hydrates, hydrogen, etc. (see, for example, US 2,950,260). The statement that the fixed catalyst bed has a temperature gradient during activation is understood in the context of the invention to mean that over a longer period of the total activation the fixed catalyst bed has this temperature gradient. The fixed catalyst bed preferably has a temperature gradient until at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, in particular at least 90% by weight, of the amount of aluminum to be removed has been removed from the shaped catalyst bodies. Unless during the activation the strength of the aqueous base used is increased and / or the temperature of the fixed catalyst bed is increased by less cooling than at the beginning of activation or external heating, the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed in the course of activation are increasingly lower and can then take the value of zero towards the end of the activation.
Bevorzugt wird die Temperaturdifferenz zwischen der kältesten Stelle des Katalysator- festbetts und der wärmsten Stelle des Katalysatorfestbetts bei maximal 50 K gehalten. Zur Bestimmung der Temperaturdifferenz im Verlauf des Katalysatorfestbetts kann dieses mit üblichen Messeinrichtungen zur Temperaturmessung versehen sein. Zur Bestimmung der Temperaturdifferenz zwischen der wärmsten Stelle des Katalysatorfestbetts und der kältesten Stelle des Katalysatorfestbetts ist es bei einem nicht aktiv gekühlten Reaktor im Allgemeinen ausreichend, die Temperaturdifferenz zwischen der am meisten stromaufwärts gelegenen Stelle des Katalysatorfestbetts und der am meisten stromabwärts gelegenen Stelle des Katalysatorfestbetts zu bestimmen. Bei einem aktiv gekühlten Reaktor kann es sinnvoll sein, in Stromrichtung zwischen der am meisten stromaufwärts gelegenen Stelle des Katalysatorfestbetts und der am meisten stromabwärts gelegenen Stelle des Katalysatorfestbetts wenigstens einen weiteren Temperaturfühler vorzusehen (z. B. 1 , 2 oder 3 weitere Temperaturfühler). Besonders bevorzugt wird die Temperaturdifferenz zwischen der kältesten Stelle des Katalysatorfestbetts und der wärmsten Stelle des Katalysatorfestbetts bei maximal 40 K, insbesondere bei maximal 25 K, gehalten. Bevorzugt wird die Temperaturdifferenz zwischen der kältesten Stelle des Katalysatorfestbetts und der wärmsten Stelle des Katalysatorfestbetts zu Beginn der Aktivierung in einem Bereich von 0,1 bis 50 K, bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 40 K, insbesondere in einem Bereich von 1 bis 25 K, gehalten. Es ist möglich, zu Beginn der Aktivierung zunächst ein wässriges Medium ohne Base vorzulegen und dann frische Base zuzuführen, bis die gewünschte Konzentration erreicht ist. In diesem Falle wird unter der Temperaturdifferenz zwischen der kältesten Stelle des Katalysatorfestbetts und der wärmsten Stelle des Katalysatorfestbetts zu Beginn der Aktivierung der Zeitpunkt verstanden, an dem erstmals die gewünschte Basenkonzentration am Eintritt in den Reaktor erreicht ist. Preferably, the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed is kept at a maximum of 50 K. To determine the temperature difference in the course of the fixed catalyst bed, this can be provided with conventional measuring devices for temperature measurement. For determining the temperature difference between the warmest point of the fixed catalyst bed and the coldest point of the fixed catalyst bed, it is generally sufficient for a non-actively cooled reactor to determine the temperature difference between the most upstream location of the fixed catalyst bed and the most downstream location of the fixed catalyst bed , In an actively cooled reactor, it may be useful to provide at least one additional temperature sensor in the flow direction between the most upstream location of the fixed catalyst bed and the most downstream location of the fixed catalyst bed (eg, 1, 2, or 3 more temperature sensors). Particularly preferably, the temperature difference between the coldest point of the catalyst fixed bed and the warmest point of the fixed catalyst bed is maintained at a maximum of 40 K, in particular at a maximum of 25 K. Preferably, the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed at the beginning of activation in a range of 0.1 to 50 K, preferably in a range of 0.5 to 40 K, in particular in a range of 1 to 25K, kept. It is possible initially to initially introduce an aqueous medium without base and then to add fresh base until the desired concentration has been reached. In this case, the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed at the beginning of the activation means the time at which the desired base concentration at the inlet to the reactor is reached for the first time.
Die Steuerung der Größe des Temperaturgradienten in dem Katalysatorfestbett kann bei einem nicht aktiv gekühlten Reaktor erfolgen, indem man entsprechend der Wärmekapazität des zur Aktivierung eingesetzten Mediums die Menge und Konzentration der zugeführten wässrigen Base wählt. Zur Steuerung der Größe des Temperaturgra- dienten in dem Katalysatorfestbett bei einem aktiv gekühlten Reaktor wird zusätzlich dem zur Aktivierung eingesetzten Medium Wärme durch Wärmetausch entzogen. Ein solcher Wärmeentzug kann durch Kühlung des zur Aktivierung eingesetzten Mediums in dem eingesetzten Reaktors und/oder, falls vorhanden, dem flüssigen Kreislaufstrom erfolgen. The control of the size of the temperature gradient in the fixed catalyst bed can be carried out in a non-actively cooled reactor by selecting the amount and concentration of the supplied aqueous base according to the heat capacity of the medium used for activation. To control the size of the temperature gradient in the fixed catalyst bed in an actively cooled reactor, heat is also removed from the medium used for activation by heat exchange. Such removal of heat can be done by cooling the medium used for activation in the reactor used and / or, if present, the liquid circulation stream.
Bevorzugt werden die Katalysatorformkörper zur Aktivierung einer Behandlung mit einer maximal 3,5 Gew.-%igen wässrigen Base unterzogen. Besonders bevorzugt ist der Einsatz einer maximal 3,0 Gew.-%igen wässrigen Base. Bevorzugt werden die Katalysatorformkörper zur Aktivierung einer Behandlung mit einer 0,1 bis 3,5 Gew.-%igen wässrigen Base, besonders bevorzugt einer 0,5 bis 3,5 Gew.-%igen wässrigen Base, unterzogen. Die Konzentrationsangabe bezieht sich dabei auf die maximal 3,5 Gew.- %ige wässrige Base vor ihrem Kontakt mit den Katalysatorformkörpern. Wird zur Aktivierung die wässrige Base nur einmal mit den Katalysatorformkörpern in Kontakt gebracht, so bezieht sich die Konzentrationsangabe auf die frische wässrige Base. Wird zur Aktivierung die wässrige Base zumindest teilweise in einem flüssigen Kreislaufstrom geführt, so kann der nach der Aktivierung erhaltenen beladenen Base vor ihrem erneuten Einsatz zur Aktivierung der Katalysatorformkörper frischeBase zugegeben werden. Dabei gelten die zuvor angegebenen Konzentrationswerte analog. Durch die Einhaltung der zuvor angegebenen Konzentrationen für die wässrige Base werden Katalysatorformkörper von Raney-Metall-Katalysatoren mit hoher Aktivität und sehr guter Stabilität erhalten. Dies gilt speziell für die Aktivierung von Katalysatorfestbetten für Hydrierreaktionen in einem technischen Maßstab. Überraschenderweise werden mit den angegebenen Konzentrationsbereichen der Base eine zu starke Temperaturerhöhung und die unkontrollierte Bildung von Wasserstoff bei der Aktivierung der Katalysatoren wirksam vermieden. Dieser Vorteil wirkt sich speziell bei Reaktoren im technischen Maßstab aus. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die zur Aktivierung eingesetzt maximal 3,5 Gew.-%ige wässrige Base zumindest teilweise in einem flüssigen Kreislaufstrom geführt. In einer ersten Ausführungsform wird der Reaktor mit dem zu aktivierenden Katalysator in Sumpffahrweise betrieben. Dann wird bei einem vertikal ausgerichteten Reaktor die wässrige Base sumpfseitig in den Reaktor eingespeist, von unten nach oben durch das Katalysatorfestbett geführt, oberhalb des Katalysatorfestbetts ein Austrag entnommen und sumpfseitig in den Reaktor zurückgeführt. Dabei wird der ausgeschleuste Strom bevorzugt einer Aufarbeitung, z. B. durch Abtrennung von Wasserstoff und/oder der Ausschleusung eines Teils der beladenen wässrigen Base unterzogen werden. In einer zweiten Ausführungsform wird der Reaktor mit dem zu aktivierenden Katalysator in Rieselfahrweise betrieben. Dann wird bei einem vertikal ausgerichteten Reaktor die wässrige Base kopfseitig in den Reaktor eingespeist, von oben nach unten durch das Katalysatorfestbett geführt, unterhalb des Katalysatorfestbetts ein Austrag entnommen und kopfseitig in den Reaktor zurückgeführt. Dabei wird der ausgeschleuste Strom bevorzugt wiederum einer Aufarbeitung, z. B. durch Abtrennung von Wasser- stoff und/oder der Ausschleusung eines Teils der beladenen wässrigen Base unterzogen. Bevorzugt erfolgt die Aktivierung in einem vertikalen Reaktor in Sumpffahrweise (d. h. mit einem aufwärts gerichteten Strom durch das Katalysatorfestbett). Eine solche Fahrweise ist von Vorteil, wenn durch die Wasserstoffbildung während der Aktivierung auch eine geringe Gasbelastung erzeugt wird, da dieses leichter über Kopf abgeführt werden kann. The shaped catalyst bodies are preferably subjected to the activation of a treatment with a maximum of 3.5% by weight aqueous base. Particularly preferred is the use of a maximum of 3.0 wt .-% aqueous base. The shaped catalyst bodies are preferably subjected to the activation of a treatment with a 0.1 to 3.5% by weight aqueous base, particularly preferably a 0.5 to 3.5% strength by weight aqueous base. The concentration is based on the maximum of 3.5% by weight aqueous base prior to their contact with the catalyst bodies. If, for activation, the aqueous base is brought into contact only once with the shaped catalyst bodies, the concentration information relates to the fresh aqueous base. If, for activation, the aqueous base is passed at least partly in a liquid circulation stream, then the laden base obtained after the activation can be added before it is used again to activate the shaped catalyst bodies fresh base. The previously indicated concentration values apply analogously. By maintaining the above-mentioned concentrations for the aqueous base catalyst shaped bodies of Raney metal catalysts are obtained with high activity and very good stability. This is especially true for the activation of fixed catalyst beds for hydrogenation reactions on an industrial scale. Surprisingly, an excessively high temperature increase and the uncontrolled formation of hydrogen in the activation of the catalysts are effectively avoided with the given concentration ranges of the base. This advantage has a special effect on reactors on an industrial scale. In a preferred embodiment, the maximum of 3.5% by weight aqueous base used for activation is conducted at least partially in a liquid circulation stream. In a first embodiment, the reactor is operated with the catalyst to be activated in the upflow mode. Then, in a vertically oriented reactor, the aqueous base is fed to the sump side of the reactor, passed from bottom to top through the fixed catalyst bed, taken above the fixed catalyst bed a discharge and returned to the sump side in the reactor. The discharged stream is preferably a workup, z. B. by separation of hydrogen and / or the discharge of a portion of the loaded aqueous base. In a second embodiment, the reactor is operated in trickle mode with the catalyst to be activated. Then, in a vertically oriented reactor, the aqueous base is fed into the top of the reactor, passed from top to bottom through the fixed catalyst bed, removed below the fixed catalyst bed and discharged back into the reactor at the top. In this case, the discharged current is preferably in turn a workup, z. B. by separation of hydrogen and / or the discharge of a portion of the loaded aqueous base. Preferably, the activation takes place in a vertical reactor in the upflow mode (ie with an upward flow through the fixed catalyst bed). Such a procedure is advantageous if the formation of hydrogen during activation also produces a low gas load, since this can be more easily removed overhead.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird dem Katalysatorfestbett zusätzlich zu der in dem flüssigen Kreislaufstrom geführten Base frische wässrige Base zugeführt. Die Zuführung von frischer Base kann in den flüssigen Kreislaufstrom oder separat davon in den Reaktor erfolgen. Dabei kann die frische wässrige Base auch höher konzentriert sein als 3,5 Gew.-%, sofern nach dem Vermischen mit der zurückgeführten wässrigen Base die Basenkonzentration nicht höher als 3,5 Gew.-% beträgt. Das Verhältnis von im Kreislaufstrom geführter wässriger Base zu frisch zugeführter wässriger Base liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 : 1 bis 1000 : 1 , besonders bevorzugt von 2 : 1 bis 500 : 1 , insbesondere von 5 : 1 bis 200 : 1 . In a preferred embodiment, fresh aqueous base is added to the fixed catalyst bed in addition to the base carried in the liquid recycle stream. The supply of fresh base can be done in the liquid recycle stream or separately in the reactor. In this case, the fresh aqueous base may also be concentrated higher than 3.5 wt .-%, provided that after mixing with the recycled aqueous base, the base concentration is not higher than 3.5 wt .-%. The ratio of aqueous base passed in the circulation stream to freshly supplied aqueous base is preferably in a range from 1: 1 to 1000: 1, more preferably from 2: 1 to 500: 1, in particular from 5: 1 to 200: 1.
Bevorzugt beträgt die Zuführrate der wässrigen Base (wenn die zur Aktivierung eingesetzte wässrige Base nicht in einem flüssigen Kreislaufstrom geführt wird) höchstens 5 L/min pro Liter Katalysatorfestbett, bevorzugt höchstens 1 ,5 L/min pro Liter Katalysatorfestbett, besonders bevorzugt höchstens 1 L/min pro Liter Katalysatorfestbett, bezogen auf das Gesamtvolumen des Katalysatorfestbetts. Preferably, the feed rate of the aqueous base (when the aqueous base used for activation is not conducted in a liquid recycle stream) is at most 5 L / min per liter fixed catalyst bed, preferably at most 1.5 L / min per liter fixed catalyst bed, more preferably at most 1 L / min per liter of fixed catalyst bed, based on the total volume of the fixed catalyst bed.
Bevorzugt wird die zur Aktivierung eingesetzte wässrige Base zumindest teilweise in einem flüssigen Kreislaufstrom geführt und die Zuführrate der frisch zugeführten wässrigen Base beträgt höchstens 5 L/min pro Liter Katalysatorfestbett, bevorzugt höchstens 1 ,5 L/min pro Liter Katalysatorfestbett, besonders bevorzugt höchstens 1 L/min pro Liter Katalysatorfestbett, bezogen auf das Gesamtvolumen des Katalysatorfestbetts. The aqueous base used for activation is preferably conducted at least partly in a liquid circulation stream and the feed rate of the freshly fed aqueous base is at most 5 L / min per liter of fixed catalyst bed, preferably at most 1.5 L / min per liter of fixed catalyst bed, more preferably at most 1 L / min per liter of fixed catalyst bed, based on the total volume of the fixed catalyst bed.
Bevorzugt liegt die Zuführrate der wässrigen Base (wenn die zur Aktivierung eingesetzte wässrige Base nicht in einem flüssigen Kreislaufstrom geführt wird) in einem Bereich von 0,05 bis 5 L/min pro Liter Katalysatorfestbett, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 1 ,5 L/min pro Liter Katalysatorfestbett, insbesondere in einem Bereich von 0,1 bis 1 L/min pro Liter Katalysatorfestbett, bezogen auf das Gesamtvolumen des Kata lysatorf estbetts . Bevorzugt wird die zur Aktivierung eingesetzte wässrige Base zumindest teilweise in einem flüssigen Kreislaufstrom geführt und die Zuführrate der frisch zugeführten wässrigen Base liegt in einem Bereich von 0,05 bis 5 L/min pro Liter Katalysatorfestbett, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 1 ,5 L/min pro Liter Katalysatorfestbett, insbesondere in einem Bereich von 0,1 bis 1 L/min pro Liter Katalysatorfestbett, bezogen auf das Gesamtvolumen des Katalysatorfestbetts. Preferably, the feed rate of the aqueous base (when the aqueous base used for activation is not carried in a liquid recycle stream) is in the range of 0.05 to 5 L / min per liter of fixed catalyst bed, more preferably in the range of 0.1 to 1 , 5 L / min per liter of fixed catalyst bed, in particular in a range of 0.1 to 1 L / min per liter of fixed catalyst bed, based on the total volume of Kata lysatorf estbetts. Preferably, the aqueous base used for the activation is at least partially conducted in a liquid circulation stream and the feed rate of the freshly supplied aqueous base is in a range of 0.05 to 5 L / min per liter of fixed catalyst bed, more preferably in a range of 0.1 to 1.5 L / min per liter of fixed catalyst bed, in particular in a range of 0.1 to 1 L / min per liter of fixed catalyst bed, based on the total volume of the fixed catalyst bed.
Diese Steuerung der Zuführrate der frischen wässrigen Base ist eine effektive Möglichkeit, den in dem Katalysatorfestbett resultierenden Temperaturgradienten in dem gewünschten Wertebereich zu halten. This control of the fresh aqueous base feed rate is an effective way to maintain the temperature gradient resulting in the fixed catalyst bed within the desired range of values.
Die Fließgeschwindigkeit der wässrigen Base durch den das Katalysatorfestbett enthaltenden Reaktor beträgt vorzugsweise wenigstens 0,5 m/h, besonders bevorzugt wenigstens 3 m/h, insbesondere wenigstens 5 m/h, speziell wenigstens 10 m/h. Um eine mechanische Belastung und eine Abrasion des neu gebildeten porösen Katalysatormetalls zu vermeiden, kann es sinnvoll sein, die Fließgeschwindigkeit nicht zu hoch zu wählen. Die Fließgeschwindigkeit der wässrigen Base durch den das Katalysatorfestbett enthaltenden Reaktor beträgt vorzugsweise höchstens 100 m/h, beson- ders bevorzugt höchstens 50 m/h, insbesondere höchstens 40 m/h. The flow rate of the aqueous base through the reactor containing the fixed catalyst bed is preferably at least 0.5 m / h, more preferably at least 3 m / h, especially at least 5 m / h, especially at least 10 m / h. In order to avoid mechanical stress and abrasion of the newly formed porous catalyst metal, it may be useful not to choose the flow rate too high. The flow rate of the aqueous base through the reactor containing the fixed catalyst bed is preferably at most 100 m / h, more preferably at most 50 m / h, especially at most 40 m / h.
Die zuvor angegebenen Fließgeschwindigkeiten lassen sich besonders gut erzielen, wenn zumindest ein Teil der wässrigen Base in einem flüssigen Kreislaufstrom geführt wird. The above-mentioned flow rates can be achieved particularly well if at least some of the aqueous base is conducted in a liquid circulation stream.
Die zur Aktivierung des Katalysatorfestbetts eingesetzte Base ist ausgewählt unter Alkalimetallhydroxiden, Erdalkalimetallhydroxiden und Mischungen davon. Bevorzugt ist die Base ausgewählt unter NaOH, KOH und Mischungen davon. Speziell wird als Base NaOH eingesetzt. Die Base wird zur Aktivierung in Form einer wässrigen Lösung eingesetzt. The base used to activate the fixed catalyst bed is selected from alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides and mixtures thereof. Preferably, the base is selected from NaOH, KOH and mixtures thereof. Specifically, NaOH is used as the base. The base is used for activation in the form of an aqueous solution.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, eine Ablösung des katalytisch aktiven Metalls, wie Nickel, während der Aktivierung effektiv zu minimieren. Ein geeignetes Maß für die Effektivität der Aktivierung und die Stabilität des erhaltenen Raney-Metall- Katalysators ist der Metallgehalt in der beladenen wässrigen Base. Bei Einsatz eines flüssigen Kreislaufstroms ist der Metallgehalt im Kreislaufstrom ein geeignetes Maß für die Effektivität der Aktivierung und die Stabilität des erhaltenen Raney-Metall-Katalysa- tors. Bevorzugt beträgt der Gehalt an Nickel während der Aktivierung in der beladenen wässrigen Base oder, wenn zur Aktivierung ein flüssiger Kreislaufstrom eingesetzt wird, in dem Kreislaufstrom höchstens 0,1 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 100 Gew.-ppm, insbesondere höchstens 10 Gew.-ppm. Die Bestimmung des Nickelgehalts kann mittels Elementaranalyse erfolgen. Die gleichen vorteilhaften Werte werden in der Regel auch in den folgenden Verfahrensschritten, wie der Behandlung des aktivierten Katalysatorfestbetts mit einem Waschmedium, der Behandlung des Kataly- satorfestbetts mit einem Dotiermittel und dem Einsatz in einer Hydrierreaktion, erzielt. The method according to the invention makes it possible to effectively minimize a detachment of the catalytically active metal, such as nickel, during the activation. A suitable measure of the effectiveness of the activation and the stability of the obtained Raney metal catalyst is the metal content in the loaded aqueous base. When using a liquid circulation stream, the metal content in the circulation stream is a suitable measure of the effectiveness of the activation and the stability of the resulting Raney metal catalyst. The content of nickel during activation in the loaded aqueous base or, if a liquid circulation stream is used for activation, in the circulation stream is preferably at most 0.1% by weight, more preferably at most 100 ppm by weight, especially at most 10% by weight .-ppm. The determination of the nickel content can be done by elemental analysis. The same advantageous values are generally also achieved in the following process steps, such as treatment of the activated catalyst fixed bed with a washing medium, treatment of the catalyst fixed bed with a dopant and use in a hydrogenation reaction.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine homogene Verteilung des katalytisch aktiven Raney-Metalls über die eingesetzten Formkörper und insgesamt über das erhaltene aktivierte Katalysatorfestbett. Es bildet sich kein oder nur ein geringer Gradient bezüglich der Verteilung des katalytisch aktiven Raney-Metalls in Fließrichtung des Aktivierungsmediums durch das Katalysatorfestbett aus. Mit anderen Worten ist die Konzentration katalytisch aktiver Stellen stromaufwärts des Katalysatorfestbetts im Wesentlichen gleich der Konzentration katalytisch aktiver Stellen stromabwärts des Katalysatorfestbetts. Dieser vorteilhafte Effekt wird insbesondere erzielt, wenn die zur Aktivierung eingesetzte wässrige Base zumindest teilweise in einem flüssigen Kreislaufstrom geführt wird. Die erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen auch eine homogene Verteilung der herausgelösten zweiten Komponente, z. B. des Aluminiums, über die eingesetzten Formkörper und insgesamt über das erhaltene aktivierte Kataly- satorfestbett. Es bildet sich kein oder nur ein geringer Gradient bezüglich der Verteilung der herausgelösten zweiten Komponente in Fließrichtung des Aktivierungsmediums durch das Katalysatorfestbett aus. The inventive method allows a homogeneous distribution of the catalytically active Raney metal on the moldings used and a total of the resulting activated fixed catalyst bed. No or only a slight gradient with respect to the distribution of the catalytically active Raney metal in the direction of flow of the activation medium through the fixed catalyst bed is formed. In other words, the concentration of catalytically active sites upstream of the fixed catalyst bed is substantially equal to the concentration of catalytically active sites downstream of the fixed catalyst bed. This advantageous effect is achieved in particular when the Activation used aqueous base is at least partially conducted in a liquid circulation stream. The inventive method also allow a homogeneous distribution of the leached second component, eg. As the aluminum, on the moldings used and a total of the resulting activated catalyst fixed bed. There is no or only a slight gradient with respect to the distribution of the leached second component in the flow direction of the activation medium through the fixed catalyst bed.
Ein weiterer Vorteil, wenn die zur Aktivierung eingesetzt wässrige Base zumindest teil- weise in einem flüssigen Kreislaufstrom geführt wird, ist, dass die benötigte Einsatzmenge an wässriger Base deutlich verringert werden kann. So führt ein gerader Durchgang der wässrigen Base (ohne Rückführung) und die anschließende Ausschleusung der beladenen Base zu einem hohen Bedarf an frischer Base. Durch die Zuführung geeigneter Mengen an frischer Base in den Rückführstrom wird sicherge- stellt, dass immer ausreichend Base für die Aktivierungsreaktion vorhanden ist. Hierfür sind insgesamt deutlich geringere Mengen erforderlich. Another advantage, if the aqueous base used for activation is at least partially conducted in a liquid circulation stream, is that the required amount of aqueous base can be significantly reduced. Thus, a straight pass of the aqueous base (without recycling) and the subsequent discharge of the loaded base leads to a high demand for fresh base. By supplying suitable amounts of fresh base into the recycle stream, it is ensured that there is always sufficient base for the activation reaction. All in all, significantly lower quantities are required for this.
Wie zuvor ausgeführt, wird nach dem Durchtritt durch das Katalysatorfestbett eine be- ladene wässrige Base erhalten, die gegenüber der wässrigen Base vor dem Durchtritt durch das Katalysatorfestbett eine geringere Basenkonzentration aufweist und die an den bei der Aktivierung gebildeten und in der Base zumindest teilweise löslichen Reaktionsprodukten angereichert ist. Bevorzugt wird wenigstens ein Teil der beladenen wässrigen Base ausgeschleust. Somit kann, auch wenn ein Teil der wässrigen Base in einem Kreislaufstrom geführt wird, eine zu starke Verdünnung und eine Aufpegelung unerwünschter Verunreinigungen in der zur Aktivierung eingesetzten wässrigen Base vermieden werden. Bevorzugt entspricht die pro Zeiteinheit frisch zugeführte Menge an wässriger Base der ausgeschleusten Menge an beladener wässriger Base. As stated above, after passing through the fixed catalyst bed, a charged aqueous base is obtained which has a lower base concentration than the aqueous base before passing through the fixed catalyst bed, and the reaction products formed during activation and at least partially soluble in the base enriched. Preferably, at least part of the loaded aqueous base is discharged. Thus, even if a portion of the aqueous base is passed in a recycle stream, excessive dilution and accumulation of undesirable impurities in the aqueous base used for activation can be avoided. The amount of aqueous base freshly supplied per unit time preferably corresponds to the amount of laden aqueous base removed.
Bevorzugt wird aus der Aktivierung ein Austrag an beladener wässriger Base entnom- men und einer Gas/Flüssig-T rennung unterzogen, wobei eine wasserstoffhaltige Gasphase und eine Flüssigphase erhalten werden. Zur Gas/Flüssig-T rennung können die dafür üblichen und dem Fachmann bekannten Vorrichtungen eingesetzt werden, wie die üblichen Trennbehälter. Die bei der Phasentrennung erhaltene wasserstoffhaltige Gasphase kann aus dem Verfahren ausgeschleust und z. B. einer thermischen Ver- wertung zugeführt werden. Die bei der Phasentrennung erhaltene Flüssigphase, die die ausgetragene beladene wässrige Base enthält, wird vorzugsweise zumindest teilweise als flüssiger Kreislaufstrom in die Aktivierung zurückgeführt. Bevorzugt wird ein Teil der bei der Phasentrennung erhaltenen Flüssigphase, die die ausgetragene beladene wässrige Base enthält, ausgeschleust. Somit kann, wie zuvor beschrieben, eine zu starke Verdünnung und eine Aufpegelung unerwünschter Verunreinigungen in der zur Aktivierung eingesetzten wässrigen Base vermieden werden. Preferably, a discharge of laden aqueous base is removed from the activation and subjected to a gas / liquid separation, a hydrogen-containing gas phase and a liquid phase being obtained. For gas / liquid separation, it is possible to use the customary devices known to the person skilled in the art, such as the customary separation containers. The hydrogen-containing gas phase obtained in the phase separation can be discharged from the process and z. B. be supplied to a thermal utilization. The liquid phase obtained in the phase separation, which contains the discharged laden aqueous base is preferably at least partially recycled as a liquid recycle stream in the activation. Preferably, part of the liquid phase obtained in the phase separation, which contains the discharged laden aqueous base, is discharged. Thus, as described above, a Too much dilution and an accumulation of unwanted impurities in the aqueous base used for activation can be avoided.
Zur Kontrolle des Fortschreitens der Aktivierung und zur Bestimmung der aus den Ka- talysatorformkörpern herausgelösten Menge an der zweiten Komponente, z. B. Aluminium, kann die im Verlauf der Aktivierung gebildete Wasserstoffmenge bestimmt werden. Dabei gilt für den Fall, dass Aluminium eingesetzt wird, dass durch das Herauslösen von 2 mol Aluminium jeweils 3 mol Wasserstoff erzeugt werden. Bevorzugt erfolgt die erfindungsgemäße Aktivierung bei einer Temperatur von höchstens 50 °C, bevorzugt bei einer Temperatur von höchstens 40 °C. To control the progress of the activation and to determine the amount of the second component dissolved out of the catalyst tablets, eg. As aluminum, the amount of hydrogen formed during the activation can be determined. In the case in which aluminum is used, in each case 3 mol of hydrogen are produced by dissolving 2 mol of aluminum. The activation according to the invention preferably takes place at a temperature of at most 50 ° C., preferably at a temperature of at most 40 ° C.
Bevorzugt erfolgt die erfindungsgemäße Aktivierung bei einem Druck im Bereich von 0,1 bis 10 bar, besonders bevorzugt von 0,5 bis 5 bar, speziell bei Umgebungsdruck. The activation according to the invention preferably takes place at a pressure in the range from 0.1 to 10 bar, more preferably from 0.5 to 5 bar, especially at ambient pressure.
Behandlung mit einem Waschmedium (auch als optionaler Schritt c) bezeichnet) Treatment with a washing medium (also referred to as optional step c))
Im optionalen Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das in Schritt b) erhaltene aktivierte Katalysatorfestbett einer Behandlung mit einem Waschmedium unterzo- gen, das ausgewählt ist unter Wasser, Ci-C4-Alkanolen und Mischungen davon. In optional step c) of the process according to the invention, the activated catalyst fixed bed obtained in step b) is subjected to a treatment with a washing medium which is selected from water, C 1 -C 4 alkanols and mixtures thereof.
Geeignete Ci-C4-Alkanole sind Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol und Isobutanol. Bevorzugt enthält das in Schritt c) eingesetzte Waschmedium Wasser oder besteht aus Wasser. Suitable C 1 -C 4 -alkanols are methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol and isobutanol. Preferably, the washing medium used in step c) contains water or consists of water.
Bevorzugt wird in Schritt c) die Behandlung mit dem Waschmedium durchgeführt, bis das ablaufende Waschmedium eine Leitfähigkeit bei 20 °C von höchstens 200 mS/cm, besonders bevorzugt von höchstens 100 mS/cm, insbesondere von höchstens The treatment with the washing medium is preferably carried out in step c) until the effluent washing medium has a conductivity at 20 ° C. of at most 200 mS / cm, particularly preferably at most 100 mS / cm, in particular at most
10 mS/cm, aufweist. 10 mS / cm.
Bevorzugt wird in Schritt c) Wasser als Waschmedium eingesetzt und die Behandlung mit dem Waschmedium durchgeführt, bis das ablaufende Waschmedium einen pH- Wert bei 20 °C von höchstens 9, besonders bevorzugt von höchstens 8, insbesondere von höchstens 7, aufweist. In step c), water is preferably used as the washing medium and the treatment with the washing medium is carried out until the effluent washing medium has a pH at 20 ° C. of not more than 9, particularly preferably not more than 8, in particular not more than 7.
Bevorzugt wird in Schritt c) die Behandlung mit dem Waschmedium durchgeführt, bis das ablaufende Waschmedium einen Aluminiumgehalt von höchstens 5 Gew.-%, be- sonders bevorzugt von höchstens 5000 Gew.-ppm, insbesondere von höchstens 500 Gew.-ppm, aufweist. The treatment with the washing medium is preferably carried out in step c) until the effluent washing medium has an aluminum content of at most 5% by weight, more preferably of at most 5000 ppm by weight, in particular of at most 500 ppm by weight.
Bevorzugt wird in Schritt c) die Behandlung mit dem Waschmedium bei einer Tempera- tur im Bereich von 20 bis 100 °C, besonders bevorzugt von 30 bis 80 °C, insbesondere von 40 bis 70 °C, durchführt. In step c), the treatment with the washing medium is preferably carried out at a temperature in the range from 20 to 100.degree. C., particularly preferably from 30 to 80.degree. C., in particular from 40 to 70.degree.
Dotierung (auch als Schritt d) bezeichnet) Eine Dotierung bezeichnet das Einbringen von Fremdatomen in eine Schicht oder in das Grundmaterial eines Katalysators. Die bei diesem Vorgang eingebrachte Menge ist dabei im Allgemeinen klein im Vergleich zum restlichen Katalysatormaterial. Die Dotierung verändert gezielt die Eigenschaften des Ausgangsmaterials Erfindungsgemäß wird das Katalysatorfestbett nach der Aktivierung (d. h. im Anschluss an Schritt b)) und gegebenenfalls nach der Behandlung mit einem Waschmedium (d. h. auch im Anschluss an den Schritt c), falls dieser durchgeführt wird) mit einem Dotiermittel in Kontakt gebracht, das wenigstens ein Element aufweist, das von dem ersten Metall und der zweiten Komponente der in Schritt a) eingesetzten Katalysatorformkör- per verschieden ist. Solche Elemente werden im Folgenden als "Promotorelemente" bezeichnet. Bevorzugt erfolgt das in Kontakt bringen mit dem Dotiermittel während und/oder nach der Behandlung des aktivierten Katalysatorfestbetts mit einem Waschmedium (d. h. während und/oder nach Schritt c)). Das Dotiermittel enthält vorzugsweise wenigstens ein Promotorelement, das ausgewählt ist unter Ti, Ta, Zr, V, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Ce und Bi. Doping (also referred to as step d)) Doping refers to the introduction of foreign atoms in a layer or in the base material of a catalyst. The amount introduced in this process is generally small compared to the rest of the catalyst material. The doping specifically changes the properties of the starting material. According to the invention, the fixed catalyst bed after activation (ie following step b)) and optionally after treatment with a washing medium (ie also following step c), if this is carried out with a Dopant brought into contact, which has at least one element which is different from the first metal and the second component of the catalyst used in step a) molded article. Such elements are referred to hereinafter as "promoter elements". Preferably, contacting with the dopant occurs during and / or after treatment of the activated fixed catalyst bed with a wash medium (i.e., during and / or after step c)). The dopant preferably contains at least one promoter element selected from Ti, Ta, Zr, V, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Ce and Bi.
Es ist möglich, dass das Dotiermittel wenigstens ein Promotorelement enthält, das gleichzeitig die Definition eines ersten Metalls im Sinne der Erfindung erfüllt. Derartige Promotorelemente sind ausgewählt unter Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au und Pd. In diesem Fall enthält der monolithische Formkörper, bezogen auf die reduzierte metallische Form, eine Hauptmenge (d. h. mehr als 50 Gew.-%) des ersten Metalls und eine untergeordnete Menge (d. h. weniger als 50 Gew.-%) eines davon verschiedenen Metalls als Dotiermittel. Bei der Angabe der Gesamtmenge des ersten Metalls den der monolithische Katalysatorformkörper enthält werden jedoch alle Metalle, die die Definition eines ersten Metalls im Sinne der Erfindung erfüllen mit ihrem vollem Gewichtsanteil gerechnet (unabhängig davon, ob sie als hydrieraktive Komponente oder als Promotor fungieren). In einer speziellen Ausführungsform enthält das Dotiermittel kein Promotorelement, das die Definition eines ersten Metalls im Sinne der Erfindung erfüllt. Bevorzugt enthält das Dotiermittel dann ausschließlich ein Promotorelement oder mehr als ein Promoto- relement, das ausgewählt ist unter Ti, Ta, Zr,Ce, V, Mo, W, Mn, Re, Ru, Rh, Ir und Bi. It is possible that the dopant contains at least one promoter element which simultaneously fulfills the definition of a first metal in the sense of the invention. Such promoter elements are selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd. In this case, the monolithic molded article contains, based on the reduced metallic form, a major amount (ie, more than 50% by weight) of the first metal and a minor amount (ie, less than 50% by weight) of a different metal as a dopant , When specifying the total amount of the first metal that contains the monolithic shaped catalyst body, however, all metals that meet the definition of a first metal according to the invention are calculated with their full weight fraction (regardless of whether they act as a hydrogenation-active component or as a promoter). In a specific embodiment, the dopant does not contain a promoter element which fulfills the definition of a first metal in the sense of the invention. The dopant then preferably contains exclusively one promoter element or more than one promoter element which is selected from Ti, Ta, Zr, Ce, V, Mo, W, Mn, Re, Ru, Rh, Ir and Bi.
Bevorzugt enthält das Dotiermittel Mo als Promotorelement. In einer speziellen Ausführungsform enthält das Dotiermittel Mo als einziges Promotorelement. Besonders bevorzugt werden die Promotorelemente zur Dotierung in Form ihrer Salze eingesetzt. Geeignete Salze sind beispielsweise die Nitrate, Sulfate, Acetate, Formiate, Fluoride, Chloride, Bromide, lodide, Oxide oder Carbonate. Die Promotorelemente scheiden sich entweder aufgrund ihres im Vergleich zum Ni edleren Charakters von alleine in ihrer metallischen Form oder können durch in Kontakt bringen mit einem Re- duktionsmittel, wie z. B. Wasserstoff, Hydrazin, Hydroxylamin, etc., in ihre metallische Form reduziert werden. Werden die Promotorelemente während des Aktivierungsvorganges zugegeben, dann können sie sich auch in ihrer metallischen Form befinden. In diesem Falle kann es zur Ausbildung von Metall-Metall-Verbindungen sinnvoll sein, das Katalysatorfestbett nach der Einlagerung der Promotormetalle zunächst einer oxidati- ven Behandlung und anschließend einer reduzierenden Behandlung zu unterziehen. Preferably, the dopant contains Mo as a promoter element. In a specific embodiment, the dopant contains Mo as the sole promoter element. The promoter elements are particularly preferably used for doping in the form of their salts. Suitable salts are, for example, the nitrates, sulfates, acetates, formates, fluorides, chlorides, bromides, iodides, oxides or carbonates. The promoter elements either separate by themselves in their metallic form due to their nobler character compared to Ni or can be brought into contact with a reducing agent such as e.g. As hydrogen, hydrazine, hydroxylamine, etc., are reduced in their metallic form. If the promoter elements are added during the activation process, then they can also be in their metallic form. In this case, it may be useful for the formation of metal-metal compounds to subject the fixed catalyst bed after the storage of the promoter metals first an oxidative treatment and then a reducing treatment.
In einer speziellen Ausführungsform wird das Katalysatorfestbett während und/oder nach der Behandlung mit einem Waschmedium in Schritt c) mit einem Dotiermittel in Kontakt gebracht, das Mo als Promotorelement enthält. Noch spezieller enthält das Dotiermittel Mo als einziges Promotorelement. Geeignete Molybdänverbindungen sind ausgewählt unter Molybdäntrioxid, den Nitraten, Sulfaten, Carbonaten, Chloriden, lodi- den und Bromiden des Molybdäns und den Molybdaten. Bevorzugt ist die Verwendung von Ammoniummolybdat. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Molybdänverbindung eingesetzt, die eine gute Wasserlöslichkeit aufweist. Unter einer guten Wasserlöslichkeit wird dabei eine Löslichkeit von wenigstens 20 g/L bei 20 °C verstanden. Beim Einsatz von Molybdänverbindungen, die eine geringere Wasserlöslichkeit aufweisen, kann es vor ihrem Einsatz als Dotiermittel sinnvoll sein, die Lösung zu filtrieren. Als Lösungsmittel zur Dotierung eignet sich Wasser, von Wasser verschiedene polare und unter den Dotierbedingungen gegenüber dem Katalysator inerte Lösungs- mittel und Mischungen davon. Bevorzugt ist das zur Dotierung eingesetzte Lösungsmittel ausgewählt unter Wasser, Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol und Mischungen davon. Bevorzugt liegt die Temperatur bei der Dotierung in einem Bereich von 10 bis 100 °C, besonders bevorzugt von 20 bis 60 °C, insbesondere von 20 bis 40 °C. In a specific embodiment, the fixed catalyst bed is contacted during and / or after treatment with a wash medium in step c) with a dopant containing Mo as a promoter element. More specifically, the dopant contains Mo as the sole promoter element. Suitable molybdenum compounds are selected from molybdenum trioxide, the nitrates, sulfates, carbonates, chlorides, iodides and bromides of molybdenum and the molybdates. Preference is given to the use of ammonium molybdate. In a preferred embodiment, a molybdenum compound is used which has good water solubility. A good water solubility is understood to mean a solubility of at least 20 g / L at 20 ° C. When using molybdenum compounds, which have a lower water solubility, it may be useful before they are used as a dopant to filter the solution. Suitable solvents for doping are water, polar solvents which are different from water and solvents which are inert to the catalyst under the doping conditions, and mixtures thereof. Preferably, the solvent used for doping is selected from water, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol and mixtures thereof. The temperature during the doping is preferably in a range from 10 to 100 ° C., more preferably from 20 to 60 ° C., in particular from 20 to 40 ° C.
Die Konzentration des Promotorelements in dem Dotiermittel liegt vorzugsweise in ei- nem Bereich von etwa 20 g/L bis zur maximal löslichen Menge des Dotiermittels unter den Dotierungsbedingungen. In der Regel wird man maximal von einer bei Umgebungstemperatur gesättigten Lösung ausgehen. The concentration of the promoter element in the dopant is preferably in a range of about 20 g / L to the maximum soluble amount of the dopant under the doping conditions. As a rule, one will assume a maximum of one solution saturated at ambient temperature.
Die Dauer der Dotierung beträgt vorzugsweise 0,5 bis 24 Stunden. The duration of the doping is preferably 0.5 to 24 hours.
Es kann vorteilhaft sein, dass die Dotierung in Gegenwart eines Inertgases erfolgt. Geeignete Inertgase sind z. B. Stickstoff oder Argon. It may be advantageous for the doping to take place in the presence of an inert gas. Suitable inert gases are for. As nitrogen or argon.
In einer speziellen Ausführungsform zur Dotierung schaumförmiger Katalysatorform- körper wird eine Molybdänquelle in Wasser gelöst und diese Lösung durch den zuvor aktivierten Schaum geleitet. Bei Verwendung von Hydraten des Ammoniummolybdats, wie z. B. (ΝΗ4)6Μθ7θ24 x 4 H2O, wird dieses in Wasser gelöst und diese Lösung verwendet. Die verwendbare Menge hängt dabei stark von der Löslichkeit des Ammoniummolybdats ab und ist prinzipiell nicht kritisch. Praktischerweise werden weniger als 430 g Ammoniummolybdat pro Liter Wasser bei Raumtemperatur (20 °C) gelöst. Wird die Dotierung bei höherer Temperatur als Raumtemperatur durchgeführt, so können auch größere Mengen eingesetzt werden. Die Ammoniummolybdat-Lösung wird anschließend bei einer Temperatur von 20 bis 100 °C, bevorzugt bei einer Temperatur von 20 bis 40 °C, über den aktivierten und gewaschenen Schaum geleitet. Die Behand- lungsdauer beträgt vorzugsweise 0,5 bis 24 h, besonders bevorzugt 1 bis 5 h. In einer speziellen Ausführung erfolgt das in Kontakt bringen in Gegenwart eines Inertgases, wie Stickstoff. Der Druck liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 50 bar, speziell bei etwa 1 bar absolut. Danach kann der dotierte Raney-Nickel-Schaum entweder ohne weitere Aufarbeitung oder nach nochmaligem Waschen für die Hydrierung einge- setzt werden. In a specific embodiment for doping foam-like shaped catalyst bodies, a molybdenum source is dissolved in water and this solution is passed through the previously activated foam. When using hydrates of ammonium molybdate, such as. B. (ΝΗ4) 6Μθ7θ24 x 4 H2O, this is dissolved in water and this solution used. The usable amount depends strongly on the solubility of the ammonium molybdate and is in principle not critical. Conveniently, less than 430 grams of ammonium molybdate are dissolved per liter of water at room temperature (20 ° C). If the doping is carried out at a higher temperature than room temperature, then larger amounts can be used. The ammonium molybdate solution is then passed over the activated and washed foam at a temperature of 20 to 100 ° C, preferably at a temperature of 20 to 40 ° C. The treatment time is preferably 0.5 to 24 hours, more preferably 1 to 5 hours. In a specific embodiment, the contacting takes place in the presence of an inert gas, such as nitrogen. The pressure is preferably in a range of 1 to 50 bar, especially at about 1 bar absolute. Thereafter, the doped Raney nickel foam can be used either without further work-up or after repeated washing for the hydrogenation.
Die dotierten Katalysatorformkörper enthalten vorzugsweise 0,01 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%, Promotorelemente bezogen auf die reduzierte metallische Form der Promotorelemente und das Gesamtgewicht der Katalysatorform- körper. The doped catalyst bodies preferably contain from 0.01 to 10% by weight, particularly preferably from 0.1 to 5% by weight, of promoter elements based on the reduced metallic form of the promoter elements and the total weight of the catalyst moldings.
Das Katalysatorfestbett kann die Promotorelemente bezüglich ihrer Konzentration im Wesentlichen homogen oder heterogen verteilt enthalten. In einer speziellen Ausführungsform weist das Katalysatorfestbett in Fließrichtung einen Gradienten bezüglich der Konzentration der Promotorelemente auf. Insbesondere enthält das Katalysatorfestbett Ni/Al-Katalysatorformkörper, die mit Mo dotiert sind, oder besteht das Katalysatorfestbett aus Ni/Al-Katalysatorformkörpern, die mit Mo dotiert sind, und weist das Katalysatorfestbett einen Gradienten bezüglich der Mo-Konzentration in Fließrichtung auf. The fixed catalyst bed may contain the promoter elements substantially homogeneously or heterogeneously distributed in their concentration. In a specific embodiment, the fixed catalyst bed has a gradient in the flow direction the concentration of the promoter elements. In particular, the fixed catalyst bed contains Ni / Al catalyst bodies doped with Mo, or the fixed catalyst bed is Ni / Al catalyst bodies doped with Mo, and the fixed catalyst bed has a gradient in Mo flow direction.
Es ist möglich, einen Festbettkatalysator zu erhalten, der ortsfest in einem Reaktor eingebaut ist, und der wenigstens ein Promotorelement enthält, das in seiner Konzentration im Wesentlichen homogen verteilt, d. h. nicht in Form eines Gradienten vorliegt. Zur Bereitstellung eines solchen Festbettkatalysators ist es möglich, den Katalysator nicht in eingebauter Form im Festbettreaktor selbst, ggf. mit Kreislauf zu dotieren, wodurch ein Konzentrationsgradient entstehen kann. Bevorzugt erfolgt die Dotierung dann in einem externen Behälter ohne Kreislauf, der unendlich rückvermischt ist, wie z. B. einem Batch-Reaktor ohne kontinuierlichen Zulauf und Ablauf. Nach erfolgter Do- tierung und gegebenenfalls einer Waschung, können solche Katalysatoren in einem Festbettreaktor mit oder ohne Kreislauf eingebaut werden und liegen damit ohne Gradienten vor. It is possible to obtain a fixed bed catalyst which is fixedly installed in a reactor and which contains at least one promoter element which substantially homogeneously distributes in its concentration, i. H. not in the form of a gradient. To provide such a fixed bed catalyst, it is possible not to dope the catalyst in built-in form in the fixed bed reactor itself, possibly with circulation, whereby a concentration gradient can arise. Preferably, the doping is then carried out in an external container without circulation, which is infinitely back-mixed, such. B. a batch reactor without continuous feed and drain. After completion of doping and, if appropriate, a washing, such catalysts can be incorporated in a fixed bed reactor with or without a circulation and are thus without gradients.
Zur Bereitstellung eines Katalysatorfestbetts, das in Fließrichtung einen Gradienten bezüglich der Konzentration der Promotorelemente aufweist, kann man so vorgehen, dass man einen flüssigen Strom des Dotiermittels durch das Katalysatorfestbett leitet. Wenn der Reaktor über einen Kreislaufstrom verfügt, so kann man alternativ oder zusätzlich das Dotiermittel in flüssiger Form in den Kreislaufstrom einspeisen. Bei einer solchen Vorgehensweise bildet sich über die gesamte Länge des Katalysatorfestbetts in Fließrichtung ein Konzentrationsgradient der Promotorelemente aus. Wenn gewünscht ist, dass die Konzentration des Promotorelements in Fließrichtung des Reaktionsmediums der zu katalysierenden Reaktion abnimmt, so wird der flüssige Strom des Dotiermittels in gleicher Richtung wie das Reaktionsmedium der zu katalysierenden Reaktion durch das Katalysatorfestbett geleitet. Wenn gewünscht ist, dass die Konzentration des Promotorelements in Fließrichtung des Reaktionsmediums der zu katalysierenden Reaktion zunimmt, so wird der flüssige Strom des Dotiermittels in entgegengesetzter Richtung wie das Reaktionsmedium der zu katalysierenden Reaktion durch das Katalysatorfestbett geleitet. To provide a fixed catalyst bed having a gradient in the flow direction with respect to the concentration of promoter elements, one can proceed by passing a liquid stream of the dopant through the fixed catalyst bed. If the reactor has a circulation stream, it is alternatively or additionally possible to feed the dopant in liquid form into the circulation stream. In such an approach, a concentration gradient of the promoter elements is formed over the entire length of the fixed catalyst bed in the flow direction. If it is desired that the concentration of the promoter element in the flow direction of the reaction medium of the reaction to be catalyzed decreases, the liquid flow of the dopant is conducted in the same direction as the reaction medium of the reaction to be catalyzed by the fixed catalyst bed. If it is desired that the concentration of the promoter element increases in the direction of flow of the reaction medium of the reaction to be catalyzed, the liquid flow of the dopant is directed in the opposite direction as the reaction medium of the reaction to be catalyzed by the fixed catalyst bed.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform dient das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene aktivierte Katalysatorfestbett bzw. ein Reaktor, der solch ein aktiviertes Katalysatorfestbett enthält, zur Hydrierung von 1 ,4-Butindiol unter Erhalt von 1 ,4-Butandiol. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass bei der Hydrierung eine besonders hohe Selektivität erzielt wird, wenn man ein Katalysatorfestbett aus Ni/Al-Katalysatorformkörpern einsetzt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aktiviert werden und/oder, die mit Mo dotiert sind und wobei die Konzentration des Molybdäns in Fließrichtung des Reaktionsmediums der Hydrierreaktion zunimmt. Bevorzugt beträgt der Molybdängehalt der Katalysatorformkörper am Eintritt des Reaktions- mediums in das Katalysatorfestbett 0 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,05 bis 2,5 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf metallisches Molybdän und das Gesamtgewicht der Katalysatorform körper. Bevorzugt beträgt der Molybdängehalt der Katalysatorformkörper am Austritt des Reaktionsmediums aus dem Katalysatorfestbett 0,1 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 7 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 6 Gew.-%, bezogen auf metallisches Molybdän und das Gesamtgewicht der Katalysatorformkörper. In a first preferred embodiment, the activated catalyst fixed bed obtained by the process according to the invention or a reactor containing such an activated fixed catalyst bed for the hydrogenation of 1, 4-butynediol to give 1, 4-butanediol. It has now surprisingly been found that a particularly high selectivity is achieved in the hydrogenation, if a fixed catalyst bed Ni / Al catalyst moldings are used, which are activated by the method according to the invention and / or which are doped with Mo and wherein the concentration of molybdenum in the flow direction of the reaction medium of the hydrogenation reaction increases. The molybdenum content of the shaped catalyst bodies at the entry of the reaction medium into the fixed catalyst bed is preferably 0 to 3% by weight, more preferably 0.05 to 2.5% by weight, in particular 0.1 to 2% by weight, based on metallic molybdenum and the total weight of the catalyst form body. The molybdenum content of the shaped catalyst bodies at the outlet of the reaction medium from the fixed catalyst bed is preferably from 0.1 to 10% by weight, more preferably from 0.1 to 7% by weight, in particular from 0.2 to 6% by weight, based on metallic molybdenum and the total weight of the shaped catalyst bodies.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform dient das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene aktivierte Katalysatorfestbett bzw. ein Reaktor, der solch ein aktiviertes Katalysatorfestbett enthält, zur Hydrierung von 4-Butyraldehyd unter Erhalt von n-Butanol. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass bei der Hydrierung eine besonders hohe Selektivität erzielt wird, wenn man ein Katalysatorfestbett aus Ni/Al-Katalysatorformkörpern einsetzt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aktiviert werden und/oder, die mit Mo dotiert sind und wobei die Konzentration des Mo- lybdäns in Fließrichtung des Reaktionsmediums der Hydrierreaktion abnimmt. Bevorzugt beträgt der Molybdängehalt der Katalysatorformkörper am Eintritt des Reaktionsmediums in das Katalysatorfestbett 0,5 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 9 Gew.-%, insbesondere 1 bis 7 Gew.-%, bezogen auf metallisches Molybdän und das Gesamtgewicht der Katalysatorformkörper. Bevorzugt beträgt der Molybdängehalt der Katalysatorformkörper am Austritt des Reaktionsmediums aus dem Katalysatorfestbett 0 bis 7 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,05 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 4,5 Gew.-%, bezogen auf metallisches Molybdän und das Gesamtgewicht der Katalysatorformkörper. Es wurde gefunden, dass es für die Effizienz der Dotierung von Raney-Metall-Kataly- satoren und speziell Raney-Nickel-Katalysatoren mit einem Promotorelement, speziell Mo, von Vorteil ist, wenn nach der Aktivierung und vor der Dotierung das aktivierte Katalysatorfestbett einer Behandlung mit einem Waschmedium unterzogen wird. Dies gilt insbesondere, wenn für die Dotierung schaumförmige Raney-Nickel-Katalysatoren ein- gesetzt werden. Es wurde insbesondere gefunden, dass die Adsorption des Molybdäns an die Katalysatorformkörper unvollständig ist, wenn nach Aktivierung der Gehalt an herauswaschbarem Aluminium noch zu hoch ist. Bevorzugt wird daher vor der Dotierung in Schritt d) die Behandlung mit einem Waschmedium in Schritt c) durchgeführt, bis das ablaufende Waschmedium bei einer Temperatur von 20 °C eine Leitfähigkeit von höchstens 200 mS/cm aufweist. Bevorzugt wird in Schritt c) die Behandlung mit dem Waschmedium durchgeführt, bis das ablaufende Waschmedium einen Aluminiumgehalt von höchstens 500 Gew.-ppm aufweist. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen aktivierten Katalysatorfestbetten, die ggf. dotierte Katalysatorformkörper enthalten, zeichnen sich in der Regel durch eine hohe mechanische Stabilität und lange Standzeiten aus. Dennoch wird der Festbettkatalysator mechanisch beansprucht, wenn er mit den zu hydrierenden Komponenten in flüssiger Phase durchströmt wird. Dabei kann es langfristig zu einer Abnutzung bzw. zum Abtrag der äußeren Schichten der aktiven Katalysatorspezies kommen. Wurde der Raney-Nickel-Schaum-Katalysator durch Auslaugen und Dotieren hergestellt, dann befindet sich das nachträglich dotierten Metallelement bevorzugt auf den äußeren aktiven Katalysatorschichten, die ebenfalls durch mechanische Flüssig- oder Gasbelastung abgetragen werden können. Wird das Promotorelement abgetragen, kann dies eine verminderte Aktivität und Selektivität des Katalysators zur Folge haben. Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass sich die ursprüngliche Aktivität wieder herstellen lässt, indem der Dotierungsvorgang erneut durchgeführt wird. Alternativ kann das Dotiermittel auch zur Hydrierung hinzugegeben werden, wobei dann in-situ nachdotiert wird (Methode 4). In a second preferred embodiment, the activated catalyst fixed bed obtained by the process of the present invention or a reactor containing such an activated fixed catalyst bed is used for the hydrogenation of 4-butyraldehyde to give n-butanol. It has now surprisingly been found that a particularly high selectivity is achieved in the hydrogenation, if one uses a fixed catalyst bed of Ni / Al catalyst moldings, which are activated by the novel process and / or which are doped with Mo and wherein the concentration of Molybdenum decreases in the flow direction of the reaction medium of the hydrogenation reaction. Preferably, the molybdenum content of the catalyst molding is at the entry of the reaction medium in the fixed catalyst bed 0.5 to 10 wt .-%, particularly preferably 1 to 9 wt .-%, in particular 1 to 7 wt .-%, based on metallic molybdenum and the total weight of catalyst bodies. Preferably, the molybdenum content of the shaped catalyst bodies at the outlet of the reaction medium from the fixed catalyst bed 0 to 7 wt .-%, particularly preferably 0.05 to 5 wt .-%, in particular 0.1 to 4.5 wt .-%, based on metallic molybdenum and the total weight of the shaped catalyst bodies. It has been found that it is advantageous for the efficiency of the doping of Raney metal catalysts and especially Raney nickel catalysts with a promoter element, especially Mo, if after activation and before doping the activated fixed catalyst bed of a treatment is subjected to a washing medium. This applies in particular if foam-like Raney nickel catalysts are used for the doping. It has been found, in particular, that the adsorption of molybdenum on the shaped catalyst bodies is incomplete if, after activation, the content of washable aluminum is still too high. Preferably, therefore, before the doping in step d), the treatment with a washing medium in step c) is carried out until the effluent washing medium at a temperature of 20 ° C, a conductivity of not more than 200 mS / cm. The treatment with the washing medium is preferably carried out in step c) until the effluent washing medium has an aluminum content of at most 500 ppm by weight. The activated catalyst fixed beds obtained by the process according to the invention, which optionally contain doped shaped catalyst bodies, are generally distinguished by high mechanical stability and long service life. Nevertheless, the fixed bed catalyst is mechanically stressed when it is flowed through in the liquid phase with the components to be hydrogenated. In the long term, wear or removal of the outer layers of the active catalyst species may occur. If the Raney nickel foam catalyst was prepared by leaching and doping, then the subsequently doped metal element is preferably on the outer active catalyst layers, which can also be removed by mechanical liquid or gas loading. Removal of the promoter element may result in reduced activity and selectivity of the catalyst. Surprisingly, it has now been found that the original activity can be restored by the doping process is carried out again. Alternatively, the dopant can also be added to the hydrogenation, which is then post-doped in situ (Method 4).
Hydrierung hydrogenation
Unter Hydrierung versteht man im Rahmen der Erfindung ganz allgemein die Umsetzung einer organischen Verbindung unter H2-Addition an diese Verbindung. Bevorzugt werden funktionelle Gruppen zu den entsprechend hydrierten Gruppen hydriert. Dazu zählt beispielsweise die Hydrierung von Nitrogruppen, Nitrosogruppen, Nitrilgruppen oder Imingruppen zu Amingruppen. Dazu zählt weiterhin beispielsweise die Hydrierung von Aromaten zu gesättigten cyclischen Verbindungen. Dazu zählt weiterhin beispielsweise die Hydrierung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindungen zu Doppelbin- düngen und/oder Einfachbindungen. Dazu zählt weiterhin beispielsweise die Hydrierung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen zu Einfachbindungen. Dazu zählt schließlich beispielsweise die Hydrierung von Ketonen, Aldehyden, Estern, Säuren oder Anhydriden zu Alkoholen. Bevorzugt ist die Hydrierung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindungen, Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen, aromatischen Verbindungen, Carbonylgruppen enthaltende Verbindungen, Nitrilen und Nitroverbindungen. Zur Hydrierung geeignete Carbonylgruppen enthaltende Verbindungen sind Ketone, Aldehyde, Säuren, Ester und Anhydride. Besonders bevorzugt ist die Hydrierung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindungen, Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen, Nitrilen, Ketonen und Aldehyden. Besonders bevorzugt ist die hydrierbare organische Verbindung ausgewählt unter 1 ,4-Butindiol, 1 ,4-Butendiol, 4-Hydroxybutyraldehyd, Hydroxypivalinsaure, Hydroxypivalinaldehyd, n- und iso-Butyraldehyd, n- und iso-Valeraldehyd, 2-Ethylhex-2-enal, 2-Ethylhexanal, Nonanalen, 1 ,5,9-Cyclododecatrien, Benzol, Furan, Furfural, Phthal- säureestern, Acetophenon und alkylsubistituierten Acetophenonen. Ganz besonders bevorzugt ist die hydrierbare organische Verbindung ausgewählt unter 1 ,4-Butindiol, 1 ,4-Butendiol, n- und iso-Butyraldehyd, Hydroxypivalinaldehyd, 2-Ethylhex-2-enal, Nonanalen und 4-lsobutylacetophenon. In the context of the invention, hydrogenation is understood in general to mean the reaction of an organic compound with H 2 addition to this compound. Preferably, functional groups are hydrogenated to the correspondingly hydrogenated groups. These include, for example, the hydrogenation of nitro groups, nitroso groups, nitrile groups or imine groups to amine groups. This includes, for example, the hydrogenation of aromatics to saturated cyclic compounds. This also includes, for example, the hydrogenation of carbon-carbon triple bonds to form double bonds and / or single bonds. This includes, for example, the hydrogenation of carbon-carbon double bonds to single bonds. This includes, for example, the hydrogenation of ketones, aldehydes, esters, acids or anhydrides to alcohols. Preferably, the hydrogenation of carbon-carbon triple bonds, carbon-carbon double bonds, aromatic compounds, carbonyl-containing compounds, nitriles and nitro compounds. Carbonyl-containing compounds suitable for hydrogenation are ketones, aldehydes, acids, esters and anhydrides. Particularly preferred is the hydrogenation of carbon-carbon triple bonds, carbon-carbon double bonds, nitriles, ketones and aldehydes. The hydrogenatable organic compound is particularly preferably selected from 1,4-butynediol, 1,4-butenediol, 4-hydroxybutyraldehyde, hydroxypivalic acid, hydroxypivalaldehyde, n- and isobutyraldehyde, n- and isovaleraldehyde, 2-ethylhex-2-enal , 2-ethylhexanal, nonanals, 1, 5,9-cyclododecatriene, benzene, furan, furfural, phthalic acid esters, acetophenone and alkyl-substituted acetophenones. The hydrogenatable organic compound is most preferably chosen from 1,4-butynediol, 1,4-butenediol, n- and isobutyraldehyde, hydroxypivalaldehyde, 2-ethylhex-2-enal, nonanals and 4-isobutylacetophenone.
Die erfindungsgemäße Hydrierung führt zu hydrierten Verbindungen, die entsprechend die zu hydrierende Gruppe nicht mehr enthalten. Enthält dabei eine Verbindung mindestens zwei unterschiedliche hydrierbare Gruppen, so kann es erwünscht sein, nur eine der ungesättigten Gruppen zu hydrieren, z. B. wenn eine Verbindung einen aromatischen Ring und zusätzlich eine Ketogruppe oder eine Aldehydgruppe aufweist. Dazu zählt z. B. die Hydrierung von 4-lsobutylacetophenon zu 1 -(4'-lsobutylphenyl)- ethanol oder die Hydrierung eines C-C-ungesättigten Esters zum entsprechenden gesättigten Ester. Grundsätzlich kann gleichzeitig oder an Stelle einer Hydrierung im Sinne der Erfindung auch eine unerwünschte Hydrierung anderer hydrierbarer Gruppen erfolgen, z. B. von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einfachbindungen oder von C-OH-Bindun- gen zu Wasser und Kohlenwasserstoffen. Dazu zählt z. B. die Hydrogenolyse von 1 ,4-Butandiol zu Propanol bzw. Butanol. Diese letztgenannten Hydrierungen führen in der Regel zu unerwünschten Nebenprodukten und sind daher nicht erwünscht. Vorzugsweise zeichnet sich die erfindungsgemäße Hydrierung in Gegenwart eines entsprechend aktivierten Katalysators durch eine hohe Selektivität bezüglich der erwünschten Hydrierreaktionen aus. Dazu zählt insbesondere die Hydrierung von 1 ,4-Butindiol oder 1 ,4-Butendiol zu 1 ,4-Butandiol. Dazu zählt weiter insbesondere die Hydrierung von n- und iso-Butyraldehyd zu n- und iso-Butanol. Dazu zählt weiter insbesondere die Hydrierung von Hydroxypivalinaldehyd oder von Hydroxypivalinsäure zu Neopentylglykol. Dazu zählt weiter insbesondere die Hydrierung von 2-Ethylhex-2-enal zu 2-Ethylhexanol. Dazu zählt weiter insbesondere die Hydrierung von Nonanalen zu Nonanolen. Dazu zählt weiter insbesondere die Hydrierung von 4-lsobutylacetophenon zu 1 -(4'-lsobutylphenyl)-ethanol. The hydrogenation according to the invention leads to hydrogenated compounds which accordingly no longer contain the group to be hydrogenated. Contains a compound at least two different hydrogenatable groups, it may be desirable to hydrogenate only one of the unsaturated groups, for. For example, when a compound has an aromatic ring and additionally a keto group or an aldehyde group. This includes z. Example, the hydrogenation of 4-isobutylacetophenone to 1 - (4'-isobutylphenyl) - ethanol or the hydrogenation of a C-C-unsaturated ester to the corresponding saturated ester. In principle, at the same time or instead of a hydrogenation in the context of the invention, an undesired hydrogenation of other hydrogenatable groups can be carried out, for. As carbon-carbon single bonds or C-OH bonds to water and hydrocarbons. This includes z. B. the hydrogenolysis of 1, 4-butanediol to propanol or butanol. These latter hydrogenations usually lead to undesirable by-products and are therefore not desirable. Preferably, the hydrogenation according to the invention in the presence of a suitably activated catalyst is characterized by a high selectivity with respect to the desired hydrogenation reactions. These include in particular the hydrogenation of 1, 4-butynediol or 1, 4-butenediol to 1, 4-butanediol. In particular, this includes the hydrogenation of n- and iso-butyraldehyde to n- and iso-butanol. In particular, this includes the hydrogenation of hydroxypivalaldehyde or of hydroxypivalic acid to neopentyl glycol. In particular, this includes the hydrogenation of 2-ethylhex-2-enal to 2-ethylhexanol. In particular, this includes the hydrogenation of nonanals to nonanols. In particular, this includes the hydrogenation of 4-isobutylacetophenone to give 1- (4'-isobutylphenyl) ethanol.
Die Hydrierung wird vorzugsweise kontinuierlich durchgeführt. Im einfachsten Fall erfolgt die Hydrierung in einem einzelnen Hydrierreaktor. In einer speziellen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Hydrierung in n hintereinander (in Reihe) geschalteten Hydrierreaktoren, wobei n für eine ganze Zahl von wenigstens 2 steht. Geeignete Werte für n sind 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10. Bevor- zugt steht n für 2 bis 6 und insbesondere für 2 oder 3. In dieser Ausführung erfolgt die Hydrierung bevorzugt kontinuierlich. The hydrogenation is preferably carried out continuously. In the simplest case, the hydrogenation takes place in a single hydrogenation reactor. In a specific embodiment of the process according to the invention, the hydrogenation is carried out in n hydrogenation reactors connected in series (in series), n being an integer of at least 2. Suitable values for n are 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10. Preference is given to n for 2 to 6 and in particular for 2 or 3. In this embodiment, the hydrogenation is preferably carried out continuously.
Die zur Hydrierung eingesetzten Reaktoren können ein Katalysatorfestbett aufweisen, das aus gleichen oder verschiedenen Katalysatorformkörpern gebildet ist. Das Kataly- satorfestbett kann eine oder mehrere Reaktionszonen aufweisen. Verschiedene Reaktionszonen können Katalysatorformkörper unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung der katalytisch aktiven Spezies aufweisen. Verschiedene Reaktionszonen können auch Katalysatorformkörper gleicher chemischer Zusammensetzung der katalytisch aktiven Spezies aber in unterschiedlicher Konzentration aufweisen. Werden zur Hydrierung wenigstens zwei Reaktoren eingesetzt, so kann es sich bei den Reaktoren um gleiche oder verschiedene Reaktoren handeln. Diese können z. B. jeweils gleiche oder verschiedene Vermischungscharakteristiken aufweisen und/oder durch Einbauten ein- oder mehrfach unterteilt sein. Geeignete druckfeste Reaktoren für die Hydrierung sind dem Fachmann bekannt. Dazu zählen die allgemein üblichen Reaktoren für Gas-Flüssig-Reaktionen, wie z. B. Rohrreaktoren, Rohrbündelreaktoren, Gasumlaufreaktoren, etc. Eine spezielle Ausführungsform der Rohrreaktoren sind Schachtreaktoren. Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Festbettfahrweise durchgeführt werden. Die Festbettfahrweise kann dabei z. B. in Sumpf- oder in Rieselfahrweise durchgeführt werden. The reactors used for the hydrogenation may have a fixed catalyst bed, which is formed from the same or different shaped catalyst bodies. The fixed catalyst bed may have one or more reaction zones. Various reaction zones may comprise shaped catalyst bodies of different chemical composition of the catalytically active species. Different reaction zones may also have catalyst moldings of the same chemical composition of the catalytically active species but in different concentrations. If at least two reactors are used for the hydrogenation, the reactors may be the same or different reactors. These can be z. B. each have the same or different mixing characteristics and / or be subdivided by internals one or more times. Suitable pressure-resistant reactors for the hydrogenation are known to the person skilled in the art. These include the commonly used reactors for gas-liquid reactions, such as. Pipe reactors, shell and tube reactors, gas recycle reactors, etc. A particular embodiment of the tubular reactors are shaft reactors. The process according to the invention will be carried out in a fixed bed procedure. The fixed bed mode can be z. B. in sump or in trickle run.
Die zur Hydrierung eingesetzten Reaktoren enthalten ein nach den erfindungsgemä- ßen Verfahren aktiviertes Katalysatorfestbett, durch das das Reaktionsmedium strömt. Das Katalysatorfestbett kann dabei aus einer einzigen Sorte Katalysatorformkörpern oder aus verschiedenen Katalysatorformkörpern gebildet sein. Das Katalysatorfestbett kann dabei eine oder mehrere Zonen aufweisen, wobei wenigstens eine der Zonen ein als Hydrierkatalysator aktives Material enthält. Jede Zone kann dabei ein oder mehrere verschiedene katalytisch aktive Materialien aufweisen und/oder ein oder mehrere verschiedene inerte Materialien aufweisen. Verschiedene Zonen können jeweils gleiche oder verschiedene Zusammensetzungen aufweisen. Es ist auch möglich, mehrere katalytisch aktive Zonen vorzusehen, die beispielsweise durch inerte Schüttungen oder Abstandshalter voneinander getrennt sind. Die einzelnen Zonen können auch unter- schiedliche katalytische Aktivität aufweisen. Dazu können verschiedene katalytisch aktive Materialien eingesetzt werden und/oder wenigstens einer der Zonen ein inertes Material beigemischt werden. Das Reaktionsmedium, das durch das Katalysatorfestbett strömt, enthält mindestens eine flüssige Phase. Das Reaktionsmedium kann auch zusätzlich eine gasförmige Phase enthalten. The reactors used for the hydrogenation comprise a catalyst fixed bed activated by the processes according to the invention, through which the reaction medium flows. The fixed catalyst bed can be formed from a single variety of shaped catalyst bodies or from different shaped catalyst bodies. The fixed catalyst bed may have one or more zones, wherein at least one of the zones contains a material active as a hydrogenation catalyst. Each zone can have one or more different catalytically active materials and / or one or more different inert materials. Different zones may each have the same or different compositions. It is also possible to provide a plurality of catalytically active zones, which are separated from each other, for example, by inert beds or spacers. The individual zones can also be have different catalytic activity. For this purpose, various catalytically active materials can be used and / or at least one of the zones an inert material can be added. The reaction medium flowing through the fixed catalyst bed contains at least one liquid phase. The reaction medium may also contain a gaseous phase in addition.
In einer speziellen Ausführungsform erfolgt die Hydrierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Gegenwart von CO. Während der Hydrierung liegt der CO-Gehalt in der Gasphase innerhalb des Reaktors bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 10000 Volumen-ppm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,15 und 5000 Volumen-ppm, insbesondere in einem Bereich von 0,2 bis 1000 Volumen-ppm. Der Gesamt-CO-Gehalt innerhalb des Reaktors setzt sich aus dem CO in der Gas- und Flüssigphase zusammen, die im Gleichgewicht miteinan- der stehen. Bestimmt wird praktischerweise der CO-Gehalt in der Gasphase und die hier angegebenen Werte beziehen sich auf die Gasphase. In a specific embodiment, the hydrogenation is carried out by the process according to the invention in the presence of CO. During the hydrogenation, the CO content in the gas phase within the reactor is preferably in a range from 0.1 to 10,000 ppm by volume, more preferably in a range from 0.15 to 5000 ppm by volume, in particular in a range from 0, 2 to 1000 ppm by volume. The total CO content within the reactor is composed of CO in the gas and liquid phases, which are in equilibrium with each other. Conveniently, the CO content is determined in the gas phase and the values given here refer to the gas phase.
Dabei ist ein Konzentrationsprofil über den Reaktor vorteilhaft, wobei die Konzentration von CO in Strömungsrichtung des Reaktionsmediums der Hydrierung entlang des Re- aktors ansteigen soll. In this case, a concentration profile over the reactor is advantageous, wherein the concentration of CO in the flow direction of the reaction medium of the hydrogenation along the reactor should increase.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass bei der Hydrierung eine besonders hohe Selektivität erzielt wird, wenn die Konzentration des CO in Strömungsrichtung des Reaktionsmediums der Hydrierreaktion zunimmt. Bevorzugt ist der CO-Gehalt am Austritt des Reaktionsmediums aus dem Katalysatorfestbett um wenigstens 5 Mol- % höher, besonders bevorzugt um wenigstens 25 Mol-% höher, insbesondere um wenigstens 75 Mol-% höher, als der CO-Gehalt beim Eintritt des Reaktionsmediums in das Katalysatorfestbett. Zur Erzeugung eines CO-Gradienten in Fließrichtung des Reaktionsmediums durch das Katalysatorfestbett kann beispielsweise CO an einer oder mehreren Stellen in das Katalysatorfestbett eingespeist werden. It has now surprisingly been found that a particularly high selectivity is achieved in the hydrogenation, when the concentration of CO in the flow direction of the reaction medium of the hydrogenation reaction increases. The CO content at the outlet of the reaction medium from the fixed catalyst bed is preferably at least 5 mol% higher, more preferably at least 25 mol% higher, in particular at least 75 mol% higher, than the CO content when the reaction medium enters the fixed catalyst bed. To generate a CO gradient in the flow direction of the reaction medium through the fixed catalyst bed, for example, CO can be fed into the fixed catalyst bed at one or more points.
Der Gehalt an CO wird beispielsweise mittels Gaschromatographie über Entnahme einzelner Proben oder bevorzugt durch online-Messung bestimmt. Werden Proben entnommen, so ist es insbesondere vor dem Reaktor vorteilhaft, sowohl Gas- als auch Flüssigkeit zu entnehmen und zu entspannen, damit gewährleistet ist, dass sich ein Gleichgewicht zwischen Gas- und Flüssigkeit ausgebildet hat; CO wird dann aus der Gasphase bestimmt. Die online Messung kann direkt im Reaktor erfolgen, z. B. vor Eintritt des Reaktionsmediums in das Katalysatorfestbett und nach Austritt des Reaktionsmediums aus dem Katalysatorfestbett. Der CO-Gehalt kann z. B. durch die Zugabe von CO zu dem für die Hydrierung verwendeten Wasserstoff eingestellt werden. Selbstverständlich kann CO auch separat vom Wasserstoff in den Reaktor eingespeist werden. Wenn das Reaktionsgemisch der Hydrierung zumindest teilweise in einem flüssigen Kreislaufstrom geführt wird, kann CO auch in diesen Kreislaufstrom eingespeist werden. CO kann auch aus Komponen- ten gebildeten werden, die im Reaktionsgemisch der Hydrierung enthalten sind, z. B. als zu hydrierende Edukte oder als bei der Hydrierung anfallende Zwischen- oder Nebenprodukte. So kann CO z. B. durch im Reaktionsgemisch der Hydrierung vorhandene Ameisensäure, Formiate oder Formaldehyd durch Decarbonylierung gebildet werden. Ebenso kann CO auch durch Decarbonylierung von anderen Aldehyden als For- maldehyd oder durch Dehydrierung von primären Alkoholen zu Aldehyden und anschließende Decarbonylierung gebildet werden. Zu diesen unerwünschten Nebenreaktionen zählen z. B. C-C- oder C-X-Spaltungen, wie die Propanol-Bildung oder Butanol- Bildung aus 1 ,4-Butandiol. Es wurde weiterhin gefunden, dass der Umsatz in der Hydrierung nur noch ungenügend sein kann, wenn der CO-Gehalt in der Gasphase inner- halb des Reaktors zu hoch ist, d. h. speziell oberhalb von 10000 Volumen-ppm liegt. The content of CO is determined, for example, by gas chromatography via removal of individual samples or preferably by online measurement. When samples are taken, it is advantageous, in particular in front of the reactor, to remove both gas and liquid and to relax in order to ensure that a balance between gas and liquid has formed; CO is then determined from the gas phase. The online measurement can be done directly in the reactor, z. B. before the reaction medium enters the fixed catalyst bed and after the exit of the reaction medium from the fixed catalyst bed. The CO content may, for. B. be adjusted by the addition of CO to the hydrogen used for the hydrogenation. Of course, CO can also be fed separately from the hydrogen in the reactor. If the hydrogenation reaction mixture is at least partly conducted in a liquid circulation stream, CO can also be fed into this circulation stream. CO can also be formed from components which are contained in the hydrogenation reaction mixture, eg. B. as starting materials to be hydrogenated or as incurred in the hydrogenation intermediates or by-products. So can CO z. B. be formed by decarbonylation present in the reaction mixture of the hydrogenation formic acid, formates or formaldehyde. Likewise CO can also be formed by decarbonylation of aldehydes other than formaldehyde or by dehydrogenation of primary alcohols to aldehydes and subsequent decarbonylation. These undesirable side reactions include, for. As CC or CX cleavages, such as the formation of propanol or butanol formation of 1, 4-butanediol. It has furthermore been found that the conversion in the hydrogenation can only be insufficient if the CO content in the gas phase within the reactor is too high, ie especially above 10,000 ppm by volume.
Der Umsatz in der Hydrierung beträgt vorzugsweise wenigstens 90 Mol-%, besonders bevorzugt wenigstens 95 Mol-%, insbesondere wenigstens 99 Mol-%, speziell wenigstens 99,5 Mol-%, bezogen auf das Gesamtgewicht an hydrierbaren Komponenten in dem zur Hydrierung eingesetzten Ausgangsmaterial. Der Umsatz bezieht sich auf die erhaltene Menge an der angestrebten Zielverbindung unabhängig davon, wieviel Moläquivalente Wasserstoff die Ausgangsverbindung aufgenommen hat, um zur Zielverbindung zu gelangen. Wenn eine in der Hydrierung eingesetzte Ausgangsverbindung mehrere hydrierbare Gruppen enthält oder eine hydrierbare Gruppe enthält die mehre- re Äquivalente Wasserstoff aufnehmen kann (z. B. eine Alkingruppe), so kann die angestrebte Zielverbindung sowohl das Produkt einer Teilhydrierung (z. B. Alkin zu Alken) oder einer vollständigen Hydrierung (z. B. Alkin zu Alkan) sein. The conversion in the hydrogenation is preferably at least 90 mol%, particularly preferably at least 95 mol%, in particular at least 99 mol%, especially at least 99.5 mol%, based on the total weight of hydrogenatable components in the starting material used for the hydrogenation , The conversion refers to the amount of target compound obtained, regardless of how many molar equivalents of hydrogen have taken up the starting compound to reach the target compound. When a starting compound used in the hydrogenation contains a plurality of hydrogenatable groups or contains a hydrogenatable group capable of accepting hydrogen (eg, an alkyne group), the intended target compound may be both the product of partial hydrogenation (eg, alkyne Alkene) or a complete hydrogenation (eg alkyne to alkane).
Wie zuvor bereits für die erfindungsgemäße Aktivierung des Katalysatorfestbetts aus- geführt, ist es für das Gelingen der erfindungsgemäßen Hydrierung wichtig, dass das Reaktionsgemisch der Hydrierung (d. h. Gas- und Flüssigstrom) ganz überwiegend durch den strukturierten Katalysator hindurch strömt und nicht an ihm vorbei fließt, wie es beispielsweise bei gewöhnlichen, geschütteten Festbettkatalysatoren der Fall ist. Bevorzugt sollten über 90 % des Stoffstroms (d. h. der Summe aus Gas- und Flüssigstrom) durch das Katalysatorfestbett hindurch strömen, bevorzugt über 95 %, besonders bevorzugt > 99 %. Wie zuvor ausgeführt, weisen die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatorfestbetten an einem beliebigen Schnitt in Normalebene zur Strömungsrichtung (d. h. horizontal) durch das Katalysatorfestbett, bezogen auf die Gesamtfläche des Schnittes, bevorzugt höchstens 5 %, besonders bevorzugt höchstens 1 %, insbesondere höchstens 0,1 % freie Fläche auf, die nicht Bestandteil der Katalysatorformkörper ist. Als freie Fläche, die Bestandteil der Katalysatorformkörper ist, wird die Fläche der Poren und Kanäle der Katalysatorformkörper verstanden. Diese Angabe bezieht sich auf Schnitte durch das Katalysatorfestbett im Bereich der Katalysatorformkörper und nicht etwaiger Einbauten, wie Stromverteiler. Wenn die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatorfestbetten Katalysatorformkörper enthalten, die Poren und/oder Kanäle aufweisen, dann weisen vorzugsweise an einem beliebigen Schnitt in Normalebene zur Strömungsrichtung durch das Katalysatorfestbett mindestens 90 % der Poren und Kanäle, besonders bevorzugt mindestens 98 % der Poren und Kanäle, eine Fläche von höchstens 3 mm2 auf. As already explained above for the activation of the fixed catalyst bed according to the invention, it is important for the success of the hydrogenation according to the invention that the reaction mixture of the hydrogenation (ie gas and liquid stream) predominantly flows through the structured catalyst and does not flow past it, as is the case for example with ordinary, packed fixed-bed catalysts. Preferably, more than 90% of the material stream (ie the sum of gas and liquid stream) should flow through the fixed catalyst bed, preferably over 95%, more preferably> 99%. As stated above, the fixed catalyst beds used according to the invention have, at an arbitrary section in the normal plane to the flow direction (ie, horizontal) through the fixed catalyst bed, preferably at most 5%, particularly preferably at most 1%, in particular at most 0.1%, based on the total area of the section Surface on which is not part of the catalyst bodies. As a free surface, which is part of the shaped catalyst body, the surface of the pores and channels of the shaped catalyst body is understood. This information refers to cuts through the fixed catalyst bed in the region of the shaped catalyst bodies and not any internals, such as power distribution. If the catalyst fixed beds used in accordance with the invention comprise shaped catalyst bodies which have pores and / or channels, then at least 90% of the pores and channels, more preferably at least 98% of the pores and channels, have an area at any section in the normal plane to the flow direction through the fixed catalyst bed of not more than 3 mm 2 .
Wenn die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatorfestbetten Katalysatorformkörper enthalten, die Poren und/oder Kanäle aufweisen, dann weisen vorzugsweise an einem beliebigen Schnitt in Normalebene zur Strömungsrichtung durch das Katalysatorfestbett mindestens 90 % der Poren und Kanäle, besonders bevorzugt mindestens 98 % der Poren und Kanäle, eine Fläche von höchstens 1 mm2 auf. If the catalyst fixed beds used in accordance with the invention comprise shaped catalyst bodies which have pores and / or channels, then at least 90% of the pores and channels, more preferably at least 98% of the pores and channels, have an area at any section in the normal plane to the flow direction through the fixed catalyst bed of at most 1 mm 2 .
Wenn die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatorfestbetten Katalysatorformkörper enthalten, die Poren und/oder Kanäle aufweisen, dann weisen vorzugsweise an einem beliebigen Schnitt in Normalebene zur Strömungsrichtung durch das Katalysatorfest- bett mindestens 90 % der Poren und Kanäle, besonders bevorzugt mindestens 98 % der Poren und Kanäle, eine Fläche von höchstens 0,7 mm2 auf. If the fixed catalyst beds used in accordance with the invention comprise shaped catalyst bodies which have pores and / or channels, then at least 90% of the pores and channels, particularly preferably at least 98% of the pores and channels, preferably have an arbitrary section in the normal plane to the flow direction through the catalyst bed. an area of at most 0.7 mm 2 .
Bei den erfindungsgemäßen Katalysatorfestbetten ist vorzugsweise auf mindestens 90 % Länge in Strömungsrichtung durch das Katalysatorfestbett wenigstens 95 % des Reaktorquerschnitts, besonders bevorzugt wenigstens 98 % des Reaktorquerschnitts, insbesondere wenigstens 99 % des Reaktorquerschnitts mit Katalysatorformkörpern ausgefüllt. Damit ein guter Stoffaustausch in den strukturierten Katalysatoren stattfindet, sollte die Geschwindigkeit, mit der das Reaktionsgemisch durch das Katalysatorfestbett strömt, nicht zu gering sein. Bevorzugt beträgt die Fließgeschwindigkeit des Reaktionsgemischs durch den das Katalysatorfestbett enthaltenden Reaktor wenigstens 30 m/h, bevorzugt wenigstens 50 m/h, insbesondere wenigstens 80 m/h. Bevorzugt beträgt die Fließgeschwindigkeit des Reaktionsgemischs durch den das Katalysatorfestbett enthaltenden Reaktor höchstens 1000 m/h, besonders bevorzugt höchstens 500 m/h, insbesondere höchstens 400 m/h. Die Strömungsrichtung des Reaktionsgemischs ist, speziell bei einem aufrecht stehenden Reaktor, prinzipiell nicht von kritischer Bedeutung. Die Hydrierung kann somit in Sumpf- oder Rieselfahrweise erfolgen. Die Sumpffahrweise, wobei das zu hydrierende Reaktionsgemisch sumpfseitig des Katalysatorfestbetts eingespeist und nach Durchtritt durch das Katalysatorfestbett kopfseitig abgeführt wird, kann vorteilhaft sein. Dies gilt vor allem dann, wenn die Gasbelastung nur gering sein sollte (z. B. < 50 m/h). Diese Strömungsgeschwindigkeiten erzielt man im Allgemeinen dadurch, dass ein Teil des den Reaktor verlassenden flüssigen Stroms wieder rückgeführt wird, wobei sich der rückgeführte Strom mit dem Eduktstrom entweder vor dem Reaktor oder auch im Reaktor vereint. Der Eduktstrom kann auch über die Länge und/oder Breite des Reaktors verteilt zugeführt werden. In the case of the fixed catalyst beds according to the invention, at least 95% of the reactor cross-section, more preferably at least 98% of the reactor cross-section, in particular at least 99% of the reactor cross-section, is filled with shaped catalyst bodies for at least 90% length in the direction of flow through the fixed catalyst bed. In order for good mass transfer to take place in the structured catalysts, the rate at which the reaction mixture flows through the fixed catalyst bed should not be too low. The flow rate of the reaction mixture through the reactor containing the fixed catalyst bed is preferably at least 30 m / h, preferably at least 50 m / h, in particular at least 80 m / h. The flow rate of the reaction mixture through the reactor containing the fixed catalyst bed is preferably at most 1000 m / h, particularly preferably at most 500 m / h, in particular at most 400 m / h. The flow direction of the reaction mixture is, in principle in an upright reactor, not of critical importance. The hydrogenation can thus be carried out in bottoms or Rieselfahrweise. The upflow mode, wherein the reaction mixture to be hydrogenated is fed to the marsh side of the fixed catalyst bed and is discharged at the top end after passing through the fixed catalyst bed, may be advantageous. This is especially true when the gas load should be low (eg <50 m / h). These flow rates are generally achieved by recycling a portion of the liquid stream leaving the reactor, with the recycle stream combining with the reactant stream either before the reactor or in the reactor. The educt stream can also be supplied distributed over the length and / or width of the reactor.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Reaktionsgemisch der Hydrierung zumindest teilweise in einem flüssigen Kreislaufstrom geführt. Das Verhältnis von im Kreislaufstrom geführten Reaktionsgemisch zu frisch zugeführtem Edukt-Strom liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 : 1 bis 1000 : 1 , bevorzugt von 2 : 1 bis 500 : 1 , insbesondere von 5 : 1 bis 200 : 1. In a preferred embodiment, the hydrogenation reaction mixture is at least partially conducted in a liquid recycle stream. The ratio of reaction mixture conducted in the circulation stream to freshly fed educt stream is preferably in a range from 1: 1 to 1000: 1, preferably from 2: 1 to 500: 1, in particular from 5: 1 to 200: 1.
Bevorzugt wird aus dem Reaktor ein Austrag entnommen und einer Gas/Flüssig- Trennung unterzogen, wobei eine wasserstoffhaltige Gasphase und eine produkthalti- ge Flüssigphase erhalten werden. Zur Gas/Flüssig-T rennung können die dafür üblichen und dem Fachmann bekannten Vorrichtungen eingesetzt werden, wie die üblichen Trennbehälter (Abscheider). Die Temperatur bei der Gas/Flüssig-T rennung ist vorzugsweise gleich hoch wie oder geringer als die Temperatur im Reaktor. Der Druck bei der Gas/Flüssig-T rennung ist vorzugsweise gleich hoch wie oder geringer als der Druck im Reaktor. Bevorzugt erfolgt die Gas/Flüssig-T rennung im Wesentlichen bei demselben Druck wie im Reaktor. Die Druckdifferenz zwischen Reaktor und A discharge is preferably taken from the reactor and subjected to a gas / liquid separation, a hydrogen-containing gas phase and a product-containing liquid phase being obtained. For gas / liquid separation, it is possible to use the customary devices known to the person skilled in the art, such as the customary separation containers (separators). The temperature in the gas / liquid separation is preferably equal to or lower than the temperature in the reactor. The pressure in the gas / liquid separation is preferably equal to or less than the pressure in the reactor. The gas / liquid separation preferably takes place essentially at the same pressure as in the reactor. The pressure difference between reactor and
Gas/Flüssig-T rennung beträgt vorzugsweise höchstens 10 bar, insbesondere höchstens 5 bar. Es ist auch möglich, die Gas/Flüssig-T rennung zweistufig auszugestalten. Der absolute Druck bei der zweiten Gas/Flüssig-T rennung liegt dann vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 2 bar. Gas / liquid separation is preferably at most 10 bar, in particular at most 5 bar. It is also possible to design the gas / liquid separation in two stages. The absolute pressure in the second gas / liquid T rennung is then preferably in a range of 0.1 to 2 bar.
Die bei der Gas/Flüssig-T rennung erhaltene produkthaltige Flüssigphase wird im All- gemeinen zumindest teilweise ausgetragen. Aus diesem Austrag kann, ggf. nach einer weiteren Aufarbeitung, das Produkt der Hydrierung isoliert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die produkthaltige Flüssigphase zumindest teilweise als flüssiger Kreislaufstrom in die Hydrierung zurückgeführt. Die bei der Phasentrennung erhaltene wasserstoffhaltige Gasphase kann zumindest teilweise als Abgas ausgetragen werden. Weiterhin kann die bei der Phasentrennung erhaltene wasserstoffhaltige Gasphase zumindest teilweise in die Hydrierung zurückgeführt werden. Die über die Gasphase ausgeschleuste Menge Wasserstoff beträgt vorzugsweise 0 bis 500 Mol-% der Wasserstoffmenge, die molar an Wasserstoff bei der Hydrierung verbraucht wird. Beispielsweise können bei einem Verbrauch von einem Mol Wasserstoff, 5 Mol Wasserstoff als Abgas ausgeschleust werden. Besonders bevorzugt beträgt die über die Gasphase ausgeschleuste Menge Wasserstoff höchstens 100 Mol-%, insbesondere höchstens 50 Mol-% der Wasserstoffmenge, die molar an Wasserstoff bei der Hydrierung verbraucht wird. Mittels dieses Ausschleusstroms kann man den CO-Gehalt in der Gasphase im Reaktor steuern. In einer speziellen Ausführung wird die bei der Phasentrennung erhaltene wasserstoffhaltige Gasphase nicht zurückgeführt. Sollte es aber doch erwünscht werden, so ist dies bevorzugt bis zu 1000 % der Menge bezogen auf den chemisch zur Umsetzung benötigten Gasmenge, besonders bevorzugt bis zu 200 %. The product-containing liquid phase obtained in the gas / liquid separation is generally at least partially discharged. From this discharge, the product of the hydrogenation can be isolated, if appropriate after a further work-up. In a preferred embodiment, the product-containing liquid phase is at least partially recycled as a liquid circulation stream in the hydrogenation. The hydrogen-containing gas phase obtained in the phase separation can be at least partially discharged as exhaust gas. Furthermore, the hydrogen-containing gas phase obtained in the phase separation can be at least partially attributed to the hydrogenation. The amount of hydrogen discharged via the gas phase is preferably 0 to 500 mol% of the amount of hydrogen which is consumed in molar amounts of hydrogen in the hydrogenation. For example, with a consumption of one mole of hydrogen, 5 moles of hydrogen can be discharged as exhaust gas. Particularly preferably, the amount of hydrogen discharged via the gas phase is at most 100 mol%, in particular at most 50 mol%, of the amount of hydrogen which is consumed by molar amount of hydrogen in the hydrogenation. By means of this discharge stream can control the CO content in the gas phase in the reactor. In a specific embodiment, the hydrogen-containing gas phase obtained in the phase separation is not recycled. However, if it should be desired, this is preferably up to 1000% of the amount based on the amount of gas required chemically for the reaction, more preferably up to 200%.
Die Gasbeladung, ausgedrückt durch die Gasleerrohrgeschwindigkeit am Reaktorausgang beträgt unter Reaktionsbedingungen im Allgemeinen unter 200 m/h, bevorzugt unter 100 m/h besonders bevorzugt unter 70 m/h, ganz besonders bevorzugt unter 50 m/h. Die Gasbeladung besteht dabei im Wesentlichen aus Wasserstoff, vorzugs- weise zu wenigstens 60 Volumen-%. Die Gasgeschwindigkeit zu Beginn des Reaktors ist extrem variabel, da Wasserstoff auch in Zwischeneinspeisungen hinzugeführt werden kann. Sofern aber aller Wasserstoff zu Beginn zugegeben werden sollte, so ist die Gasgeschwindigkeit generell höher als am Reaktorende. Der absolute Druck bei der Hydrierung liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 330 bar, besonders bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 100 bar, insbesondere in einem Bereich von 10 bis 60 bar. Die Temperatur bei der Hydrierung liegt vorzugsweise in einem Bereich von 60 bis 300 °C, besonders bevorzugt von 70 bis 220 °C, insbesondere von 80 bis 200 °C. The gas loading, expressed by the gas empty tube velocity at the reactor outlet, under reaction conditions is generally below 200 m / h, preferably below 100 m / h, more preferably below 70 m / h, most preferably below 50 m / h. The gas loading consists essentially of hydrogen, preferably at least 60% by volume. The gas velocity at the beginning of the reactor is extremely variable, since hydrogen can also be added to intermediate feeds. However, if all hydrogen should be added at the beginning, the gas velocity is generally higher than at the reactor end. The absolute pressure in the hydrogenation is preferably in a range from 1 to 330 bar, particularly preferably in a range from 5 to 100 bar, in particular in a range from 10 to 60 bar. The temperature in the hydrogenation is preferably in a range of 60 to 300 ° C, particularly preferably from 70 to 220 ° C, in particular from 80 to 200 ° C.
In einer speziellen Ausführung weist das Katalysatorfestbett während der Hydrierung einen Temperaturgradienten auf. Vorzugsweise wird die Temperaturdifferenz zwischen der kältesten Stelle des Katalysatorfestbetts und der wärmsten Stelle des Katalysatorfestbetts bei maximal 50 K gehalten wird. Vorzugsweise wird die Temperaturdifferenz zwischen der kältesten Stelle des Katalysatorfestbetts und der wärmsten Stelle des Katalysatorfestbetts in einem Bereich von 0,5 bis 40 K, bevorzugt in einem Bereich 1 bis 30 K, gehalten. In a specific embodiment, the fixed catalyst bed has a temperature gradient during the hydrogenation. Preferably, the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed is maintained at a maximum of 50 K. Preferably, the temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed is maintained in a range of 0.5 to 40K, preferably in a range of 1 to 30K.
Die folgenden Beispiele dienen der Verdeutlichung der Erfindung, ohne sie in irgendeiner Weise zu beschränken. BEISPIELE The following examples serve to illustrate the invention without limiting it in any way. EXAMPLES
Die eingesetzten Edukte und erhaltenen Produkte wurden unverdünnt mittels üblicher Gaschromatographie und FID Detektor analysiert. Die folgenden Mengenangaben sind GC-Angaben in Flächen-% (es wurde kein Wasser berücksichtigt). The educts used and the products obtained were analyzed undiluted using standard gas chromatography and FID detector. The following quantities are GC data in area% (no water included).
Die in den Anwendungsbeispielen verwendeten Nickel-Aluminium-Katalysatorformkörper wurden in Anlehnung an die in der EP 2 764 916 A1 enthaltenen Beispiele zur Herstellung von schaumförmigen Katalysatoren wie folgt hergestellt: Variante a): The nickel-aluminum catalyst moldings used in the application examples were prepared as follows, following the examples in EP 2 764 916 A1 for the preparation of foam-form catalysts: Variant a):
0,5 g Polyvinylpyrrolidon (Molmasse: 40000 g/mol) wurden in 29,5 g vollentsalztem Wasser gelöst und 20 g Aluminiumpulver (Teilchengröße 75 μηη) hinzugefügt. Die erhaltene Mischung wurde anschließend geschüttelt, so dass eine homogene Suspensi- on entstand. Danach wurde ein Nickel-Schaum mit einer durchschnittlichen Porengröße von 580 μηη, einer Dicke von 1 ,9 mm und einem Flächengewicht von 1000 g/m2 in die Suspension gegeben und erneut stark geschüttelt. Der so beschichtete Schaum wurde auf ein Papiertuch gelegt und die überschüssige Suspension vorsichtig abgetupft. In einem Drehrohrofen wurde der so beschichtete Schaum mit einer Heizrate von 5 °C/min auf 300 °C aufgeheizt, dann für 30 min isotherm bei 300 °C gehalten, weiter mit 5 °C/min auf 600 °C aufgeheizt, für 30 min isotherm gehalten und weiter mit 5 °C/min auf 700 °C aufgeheizt und für 30 min isotherm gehalten. Das Aufheizen erfolgte in einem Gasstrom, der aus 20 NL/h Stickstoff und 20 NL/h Wasserstoff bestand. Die Abkühlphase bis auf eine Temperatur von 200 °C erfolgte ebenfalls in einem Gasstrom aus 20 NL/h N2 und 20 NL/h H2. Danach wurde weiter in einem Strom von 100 NL/h Stickstoff auf Raumtemperatur abgekühlt. Der so hergestellte Schaum wies eine Gewichtszunahme von 42 % gegenüber dem ursprünglich eingesetzten Nickel- Schaum auf. 0.5 g of polyvinylpyrrolidone (molecular weight: 40,000 g / mol) were dissolved in 29.5 g of demineralized water and 20 g of aluminum powder (particle size 75 μηη) was added. The resulting mixture was then shaken so that a homogeneous suspension was formed. Thereafter, a nickel foam having an average pore size of 580 μηη, a thickness of 1, 9 mm and a weight per unit area of 1000 g / m 2 was added to the suspension and again shaken vigorously. The thus coated foam was placed on a paper towel and the excess suspension carefully blotted. In a rotary kiln, the thus coated foam was heated at a heating rate of 5 ° C / min to 300 ° C, then kept isothermally at 300 ° C for 30 min, further heated at 5 ° C / min to 600 ° C, for 30 min kept isothermal and further heated at 5 ° C / min to 700 ° C and kept isothermic for 30 min. The heating was carried out in a gas stream consisting of 20 NL / h nitrogen and 20 NL / h hydrogen. The cooling phase up to a temperature of 200 ° C was also in one Gas flow from 20 NL / h N2 and 20 NL / h H2. Thereafter, nitrogen was further cooled to room temperature in a stream of 100 NL / h. The foam produced in this way had a weight increase of 42% compared to the originally used nickel foam.
Variante b): Variant b):
Ein Nickel-Schaum mit einer durchschnittlichen Porengröße von 580 μηη, einer Dicke von 1 ,9 mm und einem Flächengewicht von 1000 g/m2 wurde in eine 1 Gew.-%ige Po- lyvinylpyrrolidon-Lösung (Molmasse: 40.000 g/mol) getaucht. Nach dem Eintauchen wurde der Schaum auf einem Fließtuch ausgedrückt, um das Bindemittels aus den Hohlräumen der Poren zu entfernen. Der mit dem Bindemittel beladene Schaum wurde dann in ein Rüttelgerät eingespannt und mit Aluminiumpulver (Partikelgröße < 75 μηη) beschichtet. Durch das Rütteln wurde eine gleichmäßige Verteilung des Pulvers auf der Oberfläche der offenporigen Schaumstruktur erhalten und anschließend überschüssiges Aluminiumpulver entfernt. In einem Drehrohrofen wurde der so beschichtete Schaum mit einer Heizrate von 5 °C/min auf 300 °C aufgeheizt, dann für 30 min isotherm bei 300 °C gehalten, weiter mit 5 °C/min auf 600 °C aufgeheizt, für 30 min isotherm gehalten und weiter mit 5 °C/min auf 700 °C aufgeheizt und für 30 min isotherm gehalten. Das Aufheizen erfolgte in einem Gasstrom, der aus 20 NL/h Stickstoff und 20 NL/h Wasserstoff bestand. Die Abkühlphase bis auf eine Temperatur von 200 °C erfolgte ebenfalls in einem Gasstrom aus 20 NL/h N2 und 20 NL/h H2. Danach wurde weiter in einem Strom von 100 NL/h Stickstoff bis auf Raumtemperatur abgekühlt. Der so hergestellte Schaum wies eine Gewichtszunahme von 36 % gegenüber dem ursprünglich eingesetzten Nickel-Schaum auf. A nickel foam with an average pore size of 580 μm, a thickness of 1.9 mm and a weight per unit area of 1000 g / m 2 was poured into a 1% strength by weight polyvinylpyrrolidone solution (molecular weight: 40 000 g / mol). dipped. After immersion, the foam was squeezed out on a flow cloth to remove the binder from the voids of the pores. The foam laden with the binder was then clamped in a shaker and coated with aluminum powder (particle size <75 μηη). By shaking, a uniform distribution of the powder was obtained on the surface of the open-pore foam structure and then removed excess aluminum powder. In a rotary kiln, the thus coated foam was heated at a heating rate of 5 ° C / min to 300 ° C, then kept isothermally at 300 ° C for 30 min, further heated at 5 ° C / min to 600 ° C, for 30 min kept isothermal and further heated at 5 ° C / min to 700 ° C and kept isothermic for 30 min. The heating was carried out in a gas stream consisting of 20 NL / h nitrogen and 20 NL / h hydrogen. The cooling phase up to a temperature of 200 ° C was also carried out in a gas stream of 20 NL / h N2 and 20 NL / h H2. Thereafter, nitrogen was further cooled to room temperature in a stream of 100 NL / h. The foam produced in this way had a weight increase of 36% compared to the originally used nickel foam.
Die Hydrierung von 1 ,4-Butindiol (BID) zu 1 ,4-Butandiol (BDO) wird großtechnisch typischerweise kontinuierlich mit einem Kreislaufstrom durchgeführt, wobei das BID in den Kreislaufstrom dosiert und damit verdünnt wird. Im Folgenden wurden keine BID- Lösungen eingesetzt, die mehr als 50 Gew.-% BID in Wasser enthielten. Das wässrige Bl D-Einsatzmaterial wurde nach Beispiel 1 der EP 2 121 549 A1 hergestellt. Das Einsatzmaterial wurde mit Natronlauge auf einen pH von 7,5 eingestellt und enthielt neben BID und Wasser noch ca. 1 Gew.-% Propinol, 1 ,2 Gew.-% Formaldehyd sowie eine Reihe anderer Nebenprodukte mit Mengenanteilen von deutlich unter 1 Gew.-%. The hydrogenation of 1,4-butynediol (BID) to 1,4-butanediol (BDO) is typically carried out on an industrial scale, continuously with a recycle stream, with the BID being metered into and diluted with the recycle stream. In the following, no BID solutions were used which contained more than 50% by weight of BID in water. The aqueous Bl D feedstock was prepared according to Example 1 of EP 2 121 549 A1. The feedstock was adjusted to a pH of 7.5 with sodium hydroxide solution and contained in addition to BID and water about 1 wt .-% propynol, 1, 2 wt .-% formaldehyde and a number of other by-products with proportions of well below 1 wt. -%.
Die folgenden Beispiele wurden in einer kontinuierlichen Hydrierapparatur durchgeführt, bestehend aus einem Rohrreaktor, einem Gas-Flüssig-Abscheider, einem Wärmetauscher und einem Kreislaufstrom mit einer Zahnradpumpe. Die in den Beispielen genannten Katalysatorbelastungen sind bezogen auf das komplette Volumen, das von den in den Reaktor eingebauten Nickel-Aluminium-Katalysatorformkörpern eingenommen wird. The following examples were carried out in a continuous hydrogenation apparatus consisting of a tubular reactor, a gas-liquid separator, a heat exchanger and a circulation stream with a gear pump. The catalyst loadings referred to in the examples are based on the total volume of taken in the reactor built nickel-aluminum catalyst moldings.
Anwendungsbeispiel 1 : Application Example 1
Schritt a): Step a):
Es wurde eine Vorrichtung mit einem Rohrreaktor mit einem Innendurchmesser von 25 mm eingesetzt. 35 ml_ eines Nickel-Aluminium-Katalysatorformkörpers in Form von Schaumplatten (hergestellt nach Variante a))wurde mit einem Wasserstrahlschneider in runde Scheiben mit einem Durchmesser von 25 mm geschnitten. Die Scheiben wurden aufeinander gestapelt und in den Rohrreaktor eingebaut. Damit die Scheiben gegenüber der Reaktorwand keinen Leerraum aufwiesen, wurde nach jeweils 5 Scheiben ein PTFE-Dichtungsring eingebaut. A device with a tubular reactor with an internal diameter of 25 mm was used. 35 ml_ of a nickel-aluminum catalyst shaped body in the form of foam plates (prepared according to variant a)) was cut with a water jet cutter into round disks with a diameter of 25 mm. The disks were stacked and installed in the tubular reactor. So that the disks had no space in front of the reactor wall, a PTFE sealing ring was installed after every 5 disks.
Schritt b): Step b):
Der Reaktor und der Kreislaufstrom wurden mit vollentsalztem Wasser gefüllt und dann eine 0,5 Gew.-%ige NaOH-Lösung in Sumpffahrweise zugeführt und das Katalysator- festbett über einen Zeitraum von 2 Stunden bei 25 °C aktiviert. Die Zulaufgeschwindigkeit der NaOH-Lösung betrug 0,54 mL/min pro mL Katalysatorformkörper. Die Kreislaufgeschwindigkeit wurde auf 18 kg/h eingestellt, so dass ein Zulauf-zu-Kreislauf- Verhältnis von 1 : 16 erhalten wurde. Die Fließgeschwindigkeit der wässrigen Base durch den Reaktor betrug 37 m/h. The reactor and the circulation stream were filled with demineralized water and then fed to a 0.5 wt .-% NaOH solution in the upflow mode and the fixed catalyst bed over a period of 2 hours at 25 ° C activated. The feed rate of the NaOH solution was 0.54 mL / min per mL of shaped catalyst body. The circulation rate was adjusted to 18 kg / h, so that a feed-to-circulation ratio of 1:16 was obtained. The flow rate of the aqueous base through the reactor was 37 m / h.
Während der Aktivierung wurde kein aktives Raney-Nickel in Form von feinen freien Partikeln im Kreislaufstrom oder im Reaktoraustrag detektiert. Die Elementaranalyse der Aktivierungslösung ergab einen Nickelgehalt von weniger als 1 ppm. Der Aluminiumgehalt der Aktivierungslösung betrug zu Anfang der Aktivierung etwa 4,1 % und nahm über die Aktivierungsdauer auf 0,02 % ab. Der maximale Temperaturgradient des Katalysatorfestbetts während der Aktivierung betrug 8 K. During activation, no active Raney nickel in the form of fine free particles was detected in the recycle stream or in the reactor effluent. Elemental analysis of the activating solution showed a nickel content of less than 1 ppm. The aluminum content of the activation solution was about 4.1% at the beginning of activation and decreased to 0.02% over the activation period. The maximum temperature gradient of the fixed catalyst bed during activation was 8 K.
Schritt c): Nach ca. 2 h Aktivierung ließ die Wasserstoffentwicklung merklich nach und die Zufuhr von Natronlauge wurde gestoppt und anschließend so lange bei 40 °C mit vollentsalztem Wasser gespült, bis eine Probe der im Kreislauf geführten Flüssigkeit bei 20 °C einen pH von 7,5 und eine Leitfähigkeit von 1 14 με/οηη aufwies. Die Flussrate des vollentsalzten Wassers betrug 380 mL/h bei einer Kreislaufgeschwindigkeit von 18 kg/h, d. h. es wurde ein Zulauf-zu-Kreislauf-Verhältnis von 1 : 47 erhalten. Die Fließgeschwindigkeit der Waschlösung durch den Reaktor betrug 37 m/h. Step c): After about 2 hours of activation, the evolution of hydrogen dropped significantly and the supply of sodium hydroxide solution was stopped and then rinsed at 40 ° C with demineralized water until a sample of circulating liquid at 20 ° C, a pH of 7.5 and a conductivity of 1 14 με / ηηη had. The flow rate of deionized water was 380 mL / h at a cycle rate of 18 kg / h, ie a feed-to-circulation ratio of 1: 47 was obtained. The flow rate of the washing solution through the reactor was 37 m / h.
Schritt d): Step d):
Anschließend wurde eine wässrige Lösung von 0,40 g (ΝΗ4)Μθ7θ24 x 4 H2O in 20 ml Wasser über einen Zeitraum von 1 Stunde bei 25 °C in Rieselfahrweise zugeführt. Nach vollständiger Zugabe wurde die Flüssigkeit für 3 Stunden im Kreislaufstrom bei einer Kreislaufgeschwindigkeit von 15 kg/h umgepumpt. Subsequently, an aqueous solution of 0.40 g (ΝΗ4) Μθ7θ24 x 4 H2O in 20 ml of water over a period of 1 hour at 25 ° C in trickle mode supplied. After complete addition, the liquid was recirculated for 3 hours in the circulation stream at a circulation rate of 15 kg / h.
Hydrierung: hydrogenation:
Die Hydrierung erfolgte mit einer wässrigen 50 Gew.-%igen Bl D-Lösung bei 155 °C, einem Wasserstoffdruck von 45 bar Wasserstoff und einer Katalysatorbelastung von 0,5 kgBiD (Lkataiysatorformkör er x h) bei einer Kreislaufstrommenge von 23 kg/h in Sumpffahrweise. Die Hydrierung ergab über einen Zeitraum von 15 Tagen 94,7 % BDO, 1 ,7 % n-Butanol, 0,7 % Methanol, 1 ,8 % Propanol und 2000 ppm 2-Methylbutan- 1 ,4-diol im Austrag. Anschließend wurde die Katalysatorbelastung auf The hydrogenation was carried out with an aqueous 50 wt .-% strength Bl D solution at 155 ° C, a hydrogen pressure of 45 bar hydrogen and a catalyst loading of 0.5 kgBiD (Lkataiysatorformkör xh) at a cycle flow rate of 23 kg / h in the upflow mode , Hydrogenation yielded 94.7% BDO, 1.7% n-butanol, 0.7% methanol, 1.8% propanol and 2000 ppm 2-methylbutane-1,4-diol in the effluent over 15 days. Subsequently, the catalyst load on
1 ,0 kgBiD (Lkataiysatorformkör er x h) bei gleichbleibender Kreislaufstrommenge erhöht. Der Produktstrom bestand dabei aus (wasserfrei gerechnet) 94,8 % BDO, 1 ,7 % n-Butanol, 0,7 % Methanol, 1 ,4 % Propanol, 3200 ppm 2-Methylbutan-1 ,4-diol und etwa 1 % an weiteren Nebenkomponenten. 1, 0 kgBiD (Lkataiysatorformkör x x h) increased at a constant cycle flow amount. The product stream consisted of (anhydrous) 94.8% BDO, 1.7% n-butanol, 0.7% methanol, 1.4% propanol, 3200 ppm 2-methylbutan-1, 4-diol and about 1% on additional secondary components.
Die Katalysatorformkörper wiesen einen Molybdän-Gradienten auf, der in Fließrichtung des Reaktionsgemischs der Hydrierung durch das Katalysatorfestbett über die gesamte Reaktorlänge von 0,54 Gew.-% auf 1 ,0 Gew.-% zunahm. The shaped catalyst bodies had a molybdenum gradient, which increased in the direction of flow of the hydrogenation reaction mixture through the fixed catalyst bed over the entire reactor length of 0.54 wt .-% to 1, 0 wt .-%.
Vergleichsbeispiel 1 a: Schritt a): Comparative Example 1 a: Step a):
Es wurde eine Vorrichtung mit einem Rohrreaktor mit einem Innendurchmesser von 25 mm, wie zuvor beschrieben, eingesetzt. 35 mL eines Nickel-Aluminium-Katalysatorformkörpers in Form von Schaumplatten (hergestellt nach Variante a)) wurde mit einem Wasserstrahlschneider in runde Scheiben mit einem Durchmesser von 25 mm geschnitten. Die Scheiben wurden aufeinander gestapelt und in den Rohrreaktor eingebaut. Damit die Scheiben gegenüber der Reaktorwand keinen Leerraum aufwiesen, wurde nach jeweils 5 Scheiben ein PTFE-Dichtungsring eingebaut. Schritt b): A device was used with a tube reactor having an inner diameter of 25 mm as described above. 35 ml of a nickel-aluminum catalyst molding in the form of foam boards (prepared according to variant a)) was cut with a water jet cutter into round disks with a diameter of 25 mm. The disks were stacked and installed in the tubular reactor. So that the disks had no space in front of the reactor wall, a PTFE sealing ring was installed after every 5 disks. Step b):
Der Reaktor und der Kreislaufstrom wurden mit vollentsalztem Wasser (VE-Wasser) gefüllt und dann eine 30 Gew.-%ige NaOH-Lösung in Sumpffahrweise zugeführt und das Katalysatorfestbett über einen Zeitraum von 2 Stunden bei 100 °C aktiviert. Die Zulaufgeschwindigkeit der NaOH-Lösung betrug 0,54 mL/min pro mL Katalysatorformkörper. Die Kreislaufgeschwindigkeit wurde auf 15 kg/h eingestellt, so dass ein Zulauf- zu-Kreislauf-Verhältnis von 1 : 13 erhalten wurde. Die Fließgeschwindigkeit der wässri- gen Base durch den Reaktor betrug 31 m/h. The reactor and the recycle stream were charged with demineralized water (DI water) and then fed to a 30 wt% NaOH solution in the bulk mode and the fixed catalyst bed activated at 100 ° C over a period of 2 hours. The feed rate of the NaOH solution was 0.54 mL / min per mL of shaped catalyst body. The circulation rate was adjusted to 15 kg / h, so that a feed-to-circulation ratio of 1:13 was obtained. The flow rate of the aqueous base through the reactor was 31 m / h.
Während der Aktivierung wurde eine deutliche Menge an aktivem Raney-Nickel in Form von feinen freien Partikeln im Kreislaufstrom und im Austrag detektiert. During activation, a significant amount of active Raney nickel in the form of fine free particles was detected in the recycle stream and in the effluent.
Schritt c): Step c):
Nach ca. 2 h Aktivierung ließ die Wasserstoffentwicklung merklich nach und die Zufuhr von Natronlauge wurde gestoppt und anschließend so lange bei 40 °C mit vollentsalztem Wasser gespült, bis eine Probe der im Kreislauf geführten Flüssigkeit bei 20 °C einen pH von 7,5 und eine Leitfähigkeit von 467 με/οηη aufwies. Die Flussrate des voll- entsalzten Wassers betrug 380 mL/h bei einer Kreislaufgeschwindigkeit von 18 kg/h, d.h. es wurde ein Zulauf-zu-Kreislauf-Verhältnis von 1 : 47 erhalten. Die Fließgeschwindigkeit der Waschlösung durch den Reaktor betrug 37 m/h. After about 2 hours of activation, the evolution of hydrogen dropped significantly and the supply of sodium hydroxide solution was stopped and then rinsed at 40 ° C with demineralized water until a sample of circulating liquid at 20 ° C has a pH of 7.5 and had a conductivity of 467 με / ηηη. The flow rate of demineralised water was 380 mL / hr at a cycle rate of 18 kg / hr, i. an inlet to circulation ratio of 1: 47 was obtained. The flow rate of the washing solution through the reactor was 37 m / h.
Schritt d): Step d):
Anschließend wurde eine wässrige Lösung von 0,40 g (ΝΗ4)Μθ7θ24 x 4 H2O in 20 ml Wasser über einen Zeitraum von 1 Stunde bei 25 °C in Rieselfahrweise zugeführt. Nach vollständiger Zugabe wurde die Flüssigkeit für 3 Stunden im Kreislaufstrom bei einer Kreislaufgeschwindigkeit von 15 kg/h umgepumpt. Subsequently, an aqueous solution of 0.40 g (ΝΗ4) Μθ7θ24 x 4 H2O in 20 ml of water over a period of 1 hour at 25 ° C in trickle mode supplied. After complete addition, the liquid was recirculated for 3 hours in the circulation stream at a circulation rate of 15 kg / h.
Hydrierung: hydrogenation:
Die Hydrierung erfolgte mit einer wässrige 50 Gew.-%igen Bl D-Lösung bei 155 °C, einem Wasserstoffdruck von 45 bar Wasserstoff und einer Katalysatorbelastung von 0,3 kgBiD/(Lkataiysatorformkör er x h) mit einer Kreislaufstrommenge von 23 kg/h in Sumpffahrweise. Die Hydrierung ergab über einen Zeitraum von 15 Tagen 91 ,0 % BDO, 3,6 % n-Butanol, 1 ,8 % Methanol, 2,2 % Propanol und 5500 ppm 2-Methylbutan- 1 ,4-diol. Vergleichsbeispiel 1 b: The hydrogenation was carried out with an aqueous 50 wt .-% strength Bl D solution at 155 ° C, a hydrogen pressure of 45 bar hydrogen and a catalyst loading of 0.3 kgBiD / (Lkataiysatorformkör xh) with a cycle flow rate of 23 kg / h in upflow mode. Hydrogenation gave 91.0% BDO, 3.6% n-butanol, 1.8% methanol, 2.2% propanol and 5500 ppm 2-methyl-butane-1,4-diol over 15 days. Comparative Example 1 b:
Schritt a): 35 ml_ eines Nickel-Aluminium-Katalysatorformkörpers in Form von Schaumplatten (hergestellt nach Variante a)) wurde in Stücke von 2 x 2 mm geschnitten und in den ebenfalls in Beispiel 1 beschriebenen Reaktor eingebracht. Die geringere Packungsdichte führte zu einen Katalysatorschüttung von 53 ml_. Schritt b): Step a): 35 ml_ of a nickel-aluminum catalyst shaped body in the form of foam sheets (prepared according to variant a)) was cut into pieces of 2 × 2 mm and introduced into the reactor likewise described in Example 1. The lower packing density resulted in a catalyst bed of 53 ml_. Step b):
Der Reaktor und der Kreislaufstrom wurden mit vollentsalztem Wasser (VE-Wasser) gefüllt und dann eine 30 Gew.-%ige NaOH-Lösung in Sumpffahrweise zugeführt und das Katalysatorfestbett über einen Zeitraum von 2 Stunden bei 100 °C aktiviert. Die Zulaufgeschwindigkeit der NaOH-Lösung betrug 0,54 mL/min pro mL Katalysatorformkörper. Die Kreislaufgeschwindigkeit wurde auf 15 kg/h eingestellt, so dass ein Zulauf- zu-Kreislauf-Verhältnis von 1 : 13 erhalten wurde. Die Fließgeschwindigkeit der wässri- gen Base durch den Reaktor betrug 31 m/h. Während der Aktivierung wurde eine große Menge an aktivem Raney-Nickel in Form von feinen freien Partikeln im Kreislaufstrom und im Austrag detektiert. Über den Aktivierungszeitraum nahm die Mengen an Nickel im Kreislaufstrom von 300 ppm auf 10 ppm und die Menge an Aluminium im Kreislaufstrom von 3,7 % auf 220 ppm ab. Schritt c): The reactor and the recycle stream were charged with demineralized water (DI water) and then fed to a 30 wt% NaOH solution in the bulk mode and the fixed catalyst bed activated at 100 ° C over a period of 2 hours. The feed rate of the NaOH solution was 0.54 mL / min per mL of shaped catalyst body. The circulation rate was adjusted to 15 kg / h, so that a feed-to-circulation ratio of 1:13 was obtained. The flow rate of the aqueous base through the reactor was 31 m / h. During activation, a large amount of active Raney nickel in the form of fine free particles was detected in the recycle stream and in the effluent. Over the activation period, the amounts of nickel in the recycle stream decreased from 300 ppm to 10 ppm and the amount of aluminum in the recycle stream decreased from 3.7% to 220 ppm. Step c):
Nach ca. 2 h Aktivierung ließ die Wasserstoffentwicklung merklich nach und die Zufuhr von Natronlauge wurde gestoppt und anschließend so lange bei 40 °C mit vollentsalztem Wasser gespült, bis eine Probe der im Kreislauf geführten Flüssigkeit bei 20 °C einen pH von 7,5 und eine Leitfähigkeit von 653 με/οηη aufwies. Die Flussrate des vollentsalzten Wassers betrug 380 mL/h bei einer Kreislaufgeschwindigkeit von 15 kg/h, d. h. es wurde ein Zulauf-zu-Kreislauf-Verhältnis von 1 : 37 erhalten. Die Fließgeschwindigkeit der Waschlösung durch den Reaktor betrug 37 m/h. Schritt d): After about 2 hours of activation, the evolution of hydrogen dropped significantly and the supply of sodium hydroxide solution was stopped and then rinsed at 40 ° C with demineralized water until a sample of circulating liquid at 20 ° C has a pH of 7.5 and had a conductivity of 653 με / ηηη. The flow rate of deionized water was 380 mL / h at a circulatory rate of 15 kg / h, d. H. an inlet to circulation ratio of 1:37 was obtained. The flow rate of the washing solution through the reactor was 37 m / h. Step d):
Anschließend wurde eine wässrige Lösung von 0,40 g (ΝΗ4)Μθ7θ24 x 4 H2O in 20 ml Wasser innerhalb von 1 Stunde bei 25 °C in Rieselfahrweise zugeführt. Nach vollstän- diger Zugabe wurde die Flüssigkeit für 3 Stunden im Kreislaufstrom bei einer Kreislaufgeschwindigkeit von 15 kg/h umgepumpt. Subsequently, an aqueous solution of 0.40 g (ΝΗ 4 ) Μθ7θ2 4 x 4 H2O in 20 ml of water within 1 hour at 25 ° C in trickle mode supplied. After completing After addition, the liquid was recirculated for 3 hours in the circulation stream at a circulation rate of 15 kg / h.
Hydrierung: hydrogenation:
Die Hydrierung erfolgte mit einer wässrigen 50 Gew.-%igen Bl D-Lösung bei 155 °C, einem Wasserstoffdruck von 45 bar Wasserstoff und einer Katalysatorbelastung von 0,3 kgBiD/(Lkataiysatorformkör er x h) mit einer Kreislaufstrommenge von 23 kg/h in Sumpffahrweise. Die Hydrierung ergab über einen Zeitraum von 2 Tagen 88,5 % BDO, 1 ,3 % 2-Buten-1 ,4-diol, 6,0 % n-Butanol, 0,8 % Methanol, 0,5 % Propanol und 7600 ppm 2- Methylbutan-1 ,4-diol. Vollständiger Umsatz wurde nur bei einen reduzierten Katalysatorbelastung von 0,17 kgBiD (Lkataiysatorformkör er x h) mit 91 ,6 % BDO, 5,5 % n-Butanol, 0,9 % Methanol, 0,7 % Propanol und 4500 ppm 2-Methylbutan-1 ,4-diol erzielt. Die ausgebauten Katalysatorformkörper zeigten nach dem Hydrieren einen Molybdän- Gradienten der in Fließrichtung des Reaktionsgemischs der Hydrierung durch das Katalysatorfestbett über die gesamte Reaktorlänge von 0,4 Gew.-% auf 0,9 Gew.-% zunahm. Vergleichsbeispiel 1 c) The hydrogenation was carried out with an aqueous 50 wt .-% strength Bl D solution at 155 ° C, a hydrogen pressure of 45 bar hydrogen and a catalyst loading of 0.3 kgBiD / (Lkataiysatorformkör xh) with a cycle flow rate of 23 kg / h in upflow mode. Hydrogenation gave 88.5% BDO, 1.3% 2-butene-1, 4-diol, 6.0% n-butanol, 0.8% methanol, 0.5% propanol and 7600 over 2 days ppm 2-methylbutane-1, 4-diol. Complete conversion was only at a reduced catalyst loading of 0.17 kg B iD (Lkataiysatorformkör xh) with 91, 6% BDO, 5.5% n-butanol, 0.9% methanol, 0.7% propanol and 4500 ppm 2 -Methylbutane-1, 4-diol achieved. The removed catalyst moldings after hydrogenation showed a gradient of molybdenum which increased in the direction of flow of the hydrogenation reaction mixture through the fixed catalyst bed over the entire reactor length from 0.4% by weight to 0.9% by weight. Comparative Example 1 c)
Die Schritte a) bis c) wurden analog dem Beispiel 1 durchgeführt. Schritt d): The steps a) to c) were carried out analogously to Example 1. Step d):
Der Katalysator wurde unter Argon-Atmosphäre aus dem Rohrreaktor wieder ausgebaut und die Katalysatorplättchen in einen Metallkorb eingefüllt. Der Metallkorb mit den Katalysatorplättchen wurde in ein Rührgefäß mit 400 ml VE-Wasser gestellt. Danach wurde eine wässrige Lösung von 0,40 g (ΝΗ4)Μθ7θ24 x 4 H2O in 20 ml Wasser hinzu- gefügt und für 3 Stunden bei 25 °C gerührt. Danach wurde der Katalysator unter Argon-Atmosphäre wieder in den Rohrreaktor eingebaut. The catalyst was removed under argon atmosphere from the tube reactor and filled the catalyst plates in a metal basket. The metal basket with the catalyst platelets was placed in a stirred vessel with 400 ml deionized water. Thereafter, an aqueous solution of 0.40 g (ΝΗ 4 ) Μθ7θ2 4 x 4 H2O in 20 ml of water was added and stirred for 3 hours at 25 ° C. Thereafter, the catalyst was re-installed under argon atmosphere in the tube reactor.
Hydrierung: Die Hydrierung erfolgte mit einer wässrigen 50 Gew.-%igen Bl D-Lösung bei 155 °C, einem Wasserstoffdruck von 45 bar Wasserstoff und einer Katalysatorbelastung von 0,5 kgBiD/(Lkataiysatorformkör er x h) bei einer Kreislaufmenge von 23 kg/h in Sumpffahrweise. Die Hydrierung ergab über einen Zeitraum von 15 Tagen 93,8 % BDO, 2,1 % n-Butanol, 1 ,2 % Methanol, 1 ,8 % Propanol und 3500 ppm 2-Methylbutan-1 ,4-diol im Austrag. Hydrogenation: The hydrogenation was carried out with an aqueous 50% strength by weight BlD solution at 155 ° C., a hydrogen pressure of 45 bar hydrogen and a catalyst loading of 0.5 kgBiD / (Lkataiysatorformkör xh) at a circulation rate of 23 kg / h in the swamp way. Hydrogenation yielded 93.8% BDO over a period of 15 days, 2.1% n-butanol, 1, 2% methanol, 1, 8% propanol and 3500 ppm of 2-methylbutane-1, 4-diol in the discharge.
Die Katalysatorkörper wiesen einen Molybdän-Gehalt von 0,6 % auf, der homogen über das Katalysatorbett verteilt war. The catalyst bodies had a molybdenum content of 0.6%, which was homogeneously distributed over the catalyst bed.
Anwendungsbeispiel 2: Application Example 2:
Schritt a): Step a):
Es wurde eine Vorrichtung mit einem Rohrreaktor mit einem Innendurchmesser von 25 mm eingesetzt. 600 mL eines Nickel-Aluminium-Katalysatorformkörpers in Form von Schaumplatten (hergestellt nach Variante a)) wurde mit einem Wasserstrahlschneider in runde Scheiben mit einem Durchmesser von 25 mm geschnitten. Die Scheiben wurden aufeinander gestapelt und in den Rohrreaktor eingebaut. Damit die Scheiben gegenüber der Reaktorwand keinen Leerraum aufwiesen, wurde nach jeweils 5 Scheiben ein PTFE-Dichtungsring eingebaut. A device with a tubular reactor with an internal diameter of 25 mm was used. 600 ml of a nickel-aluminum catalyst molding in the form of foam boards (prepared according to variant a)) was cut with a water jet cutter into round disks with a diameter of 25 mm. The disks were stacked and installed in the tubular reactor. So that the disks had no space in front of the reactor wall, a PTFE sealing ring was installed after every 5 disks.
Schritt b): Step b):
Der Reaktor und der Kreislaufstrom wurden mit vollentsalztem Wasser (VE-Wasser) gefüllt und dann eine 0,5 Gew.-%ige NaOH-Lösung in Sumpffahrweise zugeführt und das Katalysatorfestbett über einen Zeitraum von 7 Stunden bei 25 °C aktiviert. Die Zulaufgeschwindigkeit der NaOH-Lösung betrug 0,14 mL/min pro mL Katalysatorformkör- per. Die Kreislaufgeschwindigkeit wurde auf 19 kg/h eingestellt, so dass ein Zulauf-zuKreislauf-Verhältnis von 1 : 4 erhalten wurde. Die Fließgeschwindigkeit der wässrigen Base durch den Reaktor betrug 39 m/h. Der maximale Temperaturgradient des Katalysatorfestbetts, gemessen zwischen Reaktorzulauf und Reaktorauslauf während der Aktivierung betrug 15 K. The reactor and the recycle stream were charged with demineralized water (DI water) and then fed to a 0.5 wt% NaOH solution in the bulk mode and the fixed catalyst bed activated at 25 ° C over a period of 7 hours. The feed rate of the NaOH solution was 0.14 mL / min per mL of shaped catalyst. The circulation rate was adjusted to 19 kg / h, so that a feed-to-circulation ratio of 1: 4 was obtained. The flow rate of the aqueous base through the reactor was 39 m / h. The maximum temperature gradient of the fixed catalyst bed, measured between reactor inlet and reactor outlet during the activation was 15 K.
Während der Aktivierung wurde kein aktives Raney-Nickel in Form von feinen freien Partikeln im Kreislaufstrom oder im Reaktoraustrag detektiert. Die Elementaranalyse der Aktivierungslösung ergab einen Nickelgehalt von weniger als 1 ppm. Der Aluminiumgehalt der Aktivierungslösung betrug zu Anfang der Aktivierung etwa 4,5 % und nahm über die Aktivierungsdauer auf 0,7 % ab. During activation, no active Raney nickel in the form of fine free particles was detected in the recycle stream or in the reactor effluent. Elemental analysis of the activating solution showed a nickel content of less than 1 ppm. The aluminum content of the activation solution was about 4.5% at the beginning of activation and decreased to 0.7% over the activation period.
Schritt c): Nach 7 h Aktivierung ließ die Wasserstoffentwicklung merklich nach und die Zufuhr von Natronlauge wurde gestoppt und anschließend so lange bei 40 °C vollentsalztem Wasser gespült, bis eine Probe der im Kreislauf geführten Flüssigkeit bei 20 °C einen pH von 7,5 und eine Leitfähigkeit von 5 με/οηη aufwies. Die Flussrate des vollentsalzten Wassers betrug 1 L/h bei einer Kreislaufgeschwindigkeit von 15 kg/h, d. h. es wurde ein Zulauf-zu-Kreislauf-Verhältnis von 1 : 15 erhalten. Die Fließgeschwindigkeit der Waschlösung durch den Reaktor betrug 31 m/h. Step c): After 7 hours of activation, the evolution of hydrogen dropped significantly and the supply of caustic soda was stopped and then rinsed at 40 ° C demineralized water until a sample of recirculated liquid at 20 ° C has a pH of 7.5 and a conductivity of 5 με / ηηη had. The flow rate of deionized water was 1 L / h at a circulation rate of 15 kg / h, ie, a feed-to-circulation ratio of 1:15 was obtained. The flow rate of the washing solution through the reactor was 31 m / h.
Schritt d): Step d):
Anschließend wurde eine wässrige Lösung von 6,86 g (ΝΗ4)Μθ7θ24 x 4 H2O in 300 ml Wasser über einen Zeitraum von 7 Stunden bei 25 °C in Rieselfahrweise zugeführt. Nach vollständiger Zugabe wurde die Flüssigkeit über Nacht im Kreislaufstrom bei einer Kreislaufgeschwindigkeit von 15 kg/h umgepumpt. Subsequently, an aqueous solution of 6.86 g (ΝΗ4) Μθ7θ24 x 4 H2O in 300 ml of water over a period of 7 hours at 25 ° C in trickle mode supplied. After complete addition, the liquid was recirculated overnight in the circulation stream at a circulation rate of 15 kg / h.
Hydrierung: hydrogenation:
Die Hydrierung erfolgte mit einer wässrigen 50 Gew.-%igen Bl D-Lösung bei 155 °C, einem Wasserstoffdruck von 45 bar Wasserstoff und unterschiedlichen Katalysatorbelastungen und Kreislaufstrommengen, wie in Tabelle 1 angegeben. Die CO-Konzen- trationen sind in Vol.-ppm am Reaktoreingang und Reaktorausgang angegeben. The hydrogenation was carried out with an aqueous 50 wt .-% strength Bl D solution at 155 ° C, a hydrogen pressure of 45 bar hydrogen and different catalyst loads and cycle flow amounts, as shown in Table 1. The CO concentrations are given in ppm by volume at the reactor inlet and outlet.
Tabelle 1 : Table 1 :
5 BDO = 1 ,4-Butandiol 5 BDO = 1, 4-butanediol
MeOH = Methanol  MeOH = methanol
BuOH = n-Butanol  BuOH = n-butanol
PrOH = n-Propanol  PrOH = n-propanol
MBDO = 2-Methylbutan-1 ,4-diol MBDO = 2-methylbutane-1, 4-diol
10 BED = 2-Buten-1 ,4-diol 10 BED = 2-butene-1, 4-diol
Die ausgebauten Katalysatorformkörper zeigten nach dem Hydrieren einen Molybdän- Gradienten der in Fließrichtung über die gesamte Reaktorlänge von 0,4 Gew.-% auf 1 ,0 Gew.-%. The expanded catalyst bodies showed after hydrogenation a molybdenum gradient in the flow direction over the entire reactor length of 0.4 wt .-% to 1, 0 wt .-%.
Anwendungsbeispiel 3: Schritte a) - d): Analog zu Anwendungsbeispiel 1 wurden 35 ml_ eines Nickel-Aluminium-Katalysatorformkörpers (hergestellt nach Variante b)) in einen Rohrreaktor mit 25 mm Innendurchmesser eingebracht, aktiviert und mit vollentsalztem Wasser gewaschen. Bei der Dotierung wurde wiederum eine wässrige Lösung von 0,40 g (ΝΗ4)Μθ7θ24 x 4 H2O in 20 ml_ Wasser über einen Zeitraum von 1 Stunde bei 25 °C zugegeben und im Kreis- lauf in Sumpffahrweise gepumpt. Dadurch wurde ein Molybdängradient erhalten, der in Fließrichtung des Reaktionsgemischs der Hydrierung durch das Katalysatorfestbett abnimmt. Nach vollständiger Zugabe wurde die Flüssigkeit für 3 Stunden im Kreislauf bei einer Kreislaufgeschwindigkeit von 15 kg/h umgepumpt. Hydrierung: Use Example 3: Steps a) -d): Analogously to Application Example 1, 35 ml of a nickel-aluminum catalyst molding (prepared according to variant b)) were introduced into a tubular reactor having an internal diameter of 25 mm, activated and washed with demineralized water. During the doping, in turn, an aqueous solution of 0.40 g (ΝΗ4) Μθ7θ24 x 4 H2O in 20 ml of water was added over a period of 1 hour at 25 ° C and pumped in the circulation in the upflow mode. Thereby, a molybdenum gradient was obtained, which decreases in the flow direction of the reaction mixture of the hydrogenation through the fixed catalyst bed. After complete addition, the liquid was recirculated for 3 hours in the circulation at a circulation rate of 15 kg / h. hydrogenation:
Die Hydrierung von unverdünntem n-Butyraldehyd (n-BA) wurde bei 140 °C, 40 bar Wasserstoffdruck und einen Katalysatorbelastung von 1 ,5 kgn-BA/(Lkataiysatorformkör er x h) durchgeführt mit einer Kreislaufmenge von 23 kg/h in Sumpffahrweise. Die Hydrierung ergab über einen Zeitraum von 8 Tagen 99,6 % n-Butanol, 0,08 % Butylacetat, 0,01 % Dibutylether, 0,01 % Butylbutyrat, 0,07 % Ethylhexandiol und 0,03 % Acetal. Die ausgebauten Katalysatorformkörper zeigten nach dem Hydrieren einen Molybdän-Gradienten der in der Fließrichtung des Reaktionsgemischs der Hydrierung durch das Katalysatorfestbett über die gesamte Reaktorlänge von 1 ,0 Gew.-% auf 0,3 Gew.-% abnahm. The hydrogenation of undiluted n-butyraldehyde (n-BA) was carried out at 140 ° C, 40 bar hydrogen pressure and a catalyst loading of 1, 5 kg n -BA / (Lkataiysatorformkör xh) performed with a loop rate of 23 kg / h in the upflow mode. Hydrogenation afforded 99.6% n-butanol, 0.08% butyl acetate, 0.01% dibutyl ether, 0.01% butyl butyrate, 0.07% ethylhexanediol and 0.03% acetal over a period of 8 days. The removed catalyst moldings after hydrogenation showed a molybdenum gradient which decreased in the direction of flow of the hydrogenation reaction mixture through the fixed catalyst bed over the entire reactor length from 1.0% by weight to 0.3% by weight.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zur Bereitstellung eines Katalysatorfestbetts, das monolithische Katalysatorformkörper enthält oder aus monolithischen Katalysatorformkörpern besteht, die wenigstens ein erstes Metall enthalten, das ausgewählt ist unter Ni, Fe, Co,1 . Process for providing a fixed catalyst bed containing monolithic shaped catalyst bodies or consisting of monolithic shaped catalyst bodies containing at least one first metal selected from Ni, Fe, Co,
Cu, Cr, Pt, Ag, Au und Pd, und die wenigstens eine zweite Komponente enthalten, die ausgewählt ist unter AI, Zn und Si, wobei man das Katalysatorfestbett zur Aktivierung einer Behandlung mit einer maximal 3,5 Gew.-%igen, wässrigen Base unterzieht und das nach der Aktivierung erhaltene Katalysatorfestbett mit einem Dotiermittel in Kontakt bringt, das wenigstens ein Promotorelement aufweist, das von dem ersten Metall und der zweiten Komponente verschieden ist. Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, and containing at least one second component selected from Al, Zn and Si, wherein the fixed catalyst bed for activating a treatment with a maximum of 3.5 wt .-%, aqueous base and contacting the fixed catalyst bed obtained after activation with a dopant having at least one promoter element different from the first metal and the second component.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem man in einen Reaktor ein Katalysatorfestbett einbringt, das monolithische Katalysatorformkörper enthält oder aus monolithischen Katalysatorformkörpern besteht, die wenigstens ein erstes Metall enthalten, das ausgewählt ist unter Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au und Pd, und die wenigstens eine zweite Komponente enthalten, die ausgewählt ist unter AI, Zn und Si, das Katalysatorfestbett zur Aktivierung einer Behandlung mit einer maximal 3,5 Gew.-%igen, wässrigen Base unterzieht, gegebenenfalls das in Schritt b) erhaltene aktivierte Katalysatorfestbett einer Behandlung mit einem Waschmedium unterzieht, das ausgewählt ist unter Wasser, Ci-C4-Alkanolen und Mischungen davon, das nach der Aktivierung in Schritt b) oder nach der Behandlung in Schritt c) erhaltene Katalysatorfestbett mit einem Dotiermittel in Kontakt bringt, das wenigstens ein Element aufweist, das von dem ersten Metall und der zweiten Komponente der in Schritt a) eingesetzten Katalysatorformkörper verschieden ist. 2. The method of claim 1, wherein introducing into a reactor a fixed catalyst bed containing monolithic shaped catalyst body or consists of monolithic catalyst moldings containing at least one first metal selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, and containing at least one second component selected from Al, Zn and Si, the catalyst fixed bed for activating a treatment with a maximum of 3.5 wt .-%, aqueous base, optionally in step b) subjecting the activated fixed catalyst bed to a treatment with a wash medium selected from water, C 1 -C 4 alkanols and mixtures thereof, the fixed catalyst bed obtained after activation in step b) or after the treatment in step c), contacting with a dopant which has at least one element selected from the first metal and the second component of the catalyst used in step a) Torformkörper is different.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Katalysatorfestbett in Fließrichtung einen Gradienten bezüglich der Konzentration der Promotorelemente aufweist. Method according to one of the preceding claims, wherein the fixed catalyst bed in the flow direction has a gradient with respect to the concentration of the promoter elements.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eingesetzten monolithischen Katalysatorformkörper, bezogen auf den gesamten Formkörper, eine kleinste Abmessung in einer Richtung von wenigstens 1 cm, bevorzugt wenigstens 2 cm, insbesondere wenigstens 5 cm, aufweisen. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the monolithic shaped catalyst bodies used, based on the entire molded body, have a smallest dimension in a direction of at least 1 cm, preferably at least 2 cm, in particular at least 5 cm.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Katalysator- festbett während der Aktivierung einen Temperaturgradienten aufweist und die5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the catalyst fixed bed during activation has a temperature gradient and the
Temperaturdifferenz zwischen der kältesten Stelle des Katalysatorfestbetts und der wärmsten Stelle des Katalysatorfestbetts bei maximal 50 K, bevorzugt bei maximal 40 K, insbesondere bei maximal 25 K, gehalten wird. Temperature difference between the coldest point of the fixed catalyst bed and the warmest point of the fixed catalyst bed at a maximum of 50 K, preferably at a maximum of 40 K, in particular at a maximum of 25 K is maintained.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zur Aktivierung eingesetzte wässrige Base zumindest teilweise in einem flüssigen Kreislaufstrom geführt wird, wobei das Verhältnis von im Kreislaufstrom geführter wässriger Base zu frisch zugeführter wässriger Base in einem Bereich von 1 : 1 bis 1000 : 1 , bevorzugt von 2 : 1 bis 500 : 1 , insbesondere von 5 : 1 bis 200 : 1 , liegt. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the aqueous base used for activation is at least partially conducted in a liquid circulation stream, wherein the ratio of recycled aqueous base to freshly supplied aqueous base in a range of 1: 1 to 1000: 1 , preferably from 2: 1 to 500: 1, in particular from 5: 1 to 200: 1, is located.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die monolithischen Katalysatorformkörper in Form eines Schaums vorliegen, wobei man zur Bereitstellung der monolithischen Katalysatorformkörper: a1 ) einen Metallschaum-Formkörper bereitstellt, der wenigstens ein erstes Metall enthält, das ausgewählt ist unter Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au und Pd, a2) auf die Oberfläche des Metallschaum-Formkörpers wenigstens eine zweite Komponente aufträgt, die ein Element enthält, das ausgewählt ist unter AI, Zn und Si, und a3) durch Legieren des in Schritt a2) erhaltenen Metallschaum-Formkörpers zumindest auf einem Teil der Oberfläche eine Legierung bildet. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the monolithic shaped catalyst bodies are in the form of a foam, wherein to provide the monolithic shaped catalyst body: a1) provides a metal foam molded body containing at least one first metal, which is selected from Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Pt, Ag, Au and Pd, a2) applies to the surface of the metal foam molded body at least a second component containing an element selected from Al, Zn and Si, and a3) by alloying the formed in step a2) metal foam molding forms an alloy at least on a part of the surface.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Metall Ni enthält oder aus Ni besteht und wobei die zweite Komponente AI enthält oder aus AI besteht. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first metal contains Ni or consists of Ni and wherein the second component contains Al or consists of Al.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dotiermittel wenigstens ein Promotorelement enthält, das ausgewählt ist unter Ti, Ta, Zr, V,9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the dopant contains at least one promoter element which is selected from Ti, Ta, Zr, V,
Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Ce und Bi, bevorzugt unter Ti, Ce, V, Mo, W, Mn, Re, Ru, Rh, Ir, Pt und Bi. Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Ce and Bi, preferably under Ti, Ce, V, Mo, W, Mn, Re, Ru, Rh, Ir, Pt and Bi.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Katalysatorfestbett Katalysatorformkörper enthält oder aus Katalysatorform körpern besteht, die Nickel und Aluminium enthalten und die mit Mo dotiert sind und wobei das Katalysatorfestbett in Fließrichtung einen Gradienten bezüglich der Mo-Konzentra- tion aufweist. 10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the fixed catalyst bed contains shaped catalyst bodies or consists of catalyst form containing nickel and aluminum and which are doped with Mo and wherein the fixed catalyst bed in the flow direction has a gradient with respect to the Mo concentration.
Reaktor, enthaltend ein Katalysatorfestbett, erhältlich durch ein Verfahren, einem der Ansprüche 1 bis 10 definiert. 12. Verfahren zur Hydrierung von hydrierbaren organischen Verbindungen, insbesondere von organischen Verbindungen, die mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, Kohlenstoff-Stickstoff-Doppelbindung, Kohlenstoff-Sauerstoff-Doppelbindung, Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindung, Kohlenstoff-Stickstoff-Dreifachbindung oder Stickstoff-Sauerstoff-Doppelbindung aufweisen, in Gegenwart eines aktivierten Katalysatorfestbetts, erhältlich durch ein Verfahren, wie in einem der Ansprüche 1 bis 10 definiert, oder in einem Reaktor, wie in Anspruch 1 1 definiert. A reactor containing a fixed catalyst bed obtainable by a process as defined in any one of claims 1 to 10. 12. A process for the hydrogenation of hydrogenatable organic compounds, in particular organic compounds containing at least one carbon-carbon double bond, carbon-nitrogen double bond, carbon-oxygen double bond, carbon-carbon triple bond, carbon-nitrogen triple bond or nitrogen Oxygen double bond, in the presence of an activated fixed catalyst bed, obtainable by a process as defined in any one of claims 1 to 10, or in a reactor as defined in claim 11.
Verfahren nach Anspruch 12 zur Hydrierung von 1 ,4-Butindiol unter Erhalt von 1 ,4-Butandiol, wobei das Katalysatorfestbett Katalysatorformkörper enthält oder aus Katalysatorformkörpern besteht, die Nickel und Aluminium enthalten und die mit Mo dotiert sind und wobei die Konzentration des Molybdäns in Fließrichtung des Reaktionsmediums der Hydrierreaktion zunimmt. A process as claimed in claim 12 for the hydrogenation of 1,4-butynediol to give 1,4-butanediol, wherein the fixed catalyst bed contains shaped catalyst bodies or consists of shaped catalyst bodies which contain nickel and aluminum and which are doped with Mo and where the concentration of molybdenum in the flow direction the reaction medium of the hydrogenation reaction increases.
Verfahren nach Anspruch 12 zur Hydrierung von 4-Butyraldehyd unter Erhalt von n-Butanol, wobei das Katalysatorfestbett Katalysatorformkörper enthält oder aus Katalysatorformkörpern besteht, die Nickel und Aluminium enthalten und die mit Mo dotiert sind und wobei die Konzentration des Molybdäns in Fließrichtung des Reaktionsmediums der Hydrierreaktion abnimmt. A process according to claim 12 for the hydrogenation of 4-butyraldehyde to give n-butanol, wherein the fixed catalyst bed contains shaped catalyst bodies or consists of shaped catalyst bodies containing nickel and aluminum doped with Mo and wherein the concentration of molybdenum in the direction of flow of the reaction medium of the hydrogenation reaction decreases.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Hydrierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Gegenwart von CO erfolgt. Method according to one of claims 12 to 14, wherein the hydrogenation is carried out according to the inventive method in the presence of CO.
EP17764838.3A 2016-09-23 2017-09-13 Method for providing a fixed catalyst bed containing a doped structured shaped catalyst body Withdrawn EP3515594A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16190425 2016-09-23
PCT/EP2017/073015 WO2018054740A1 (en) 2016-09-23 2017-09-13 Method for providing a fixed catalyst bed containing a doped structured shaped catalyst body

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3515594A1 true EP3515594A1 (en) 2019-07-31

Family

ID=57003391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP17764838.3A Withdrawn EP3515594A1 (en) 2016-09-23 2017-09-13 Method for providing a fixed catalyst bed containing a doped structured shaped catalyst body

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20190344248A1 (en)
EP (1) EP3515594A1 (en)
JP (1) JP2019530570A (en)
KR (1) KR20190058486A (en)
CN (1) CN109789400A (en)
SG (1) SG11201901336RA (en)
WO (1) WO2018054740A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11173479B2 (en) 2017-09-20 2021-11-16 Basf Se Method for producing a shaped catalyst body

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3300798A1 (en) 2016-09-30 2018-04-04 Evonik Degussa GmbH Catalyst fixed bed containing metal foam body
EP3300799A1 (en) 2016-09-30 2018-04-04 Evonik Degussa GmbH Method and catalyst for producing 1,4-butanediol
JP2019536774A (en) 2016-11-30 2019-12-19 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se Method for converting monoethanolamine to ethylenediamine using copper-modified zeolite having a MOR skeleton structure
US11401224B2 (en) 2018-02-14 2022-08-02 Evonik Operations Gmbh Method for the preparation of C3—C12-alcohols by catalytic hydrogenation of the corresponding aldehydes
JP7405828B2 (en) 2019-09-25 2023-12-26 エボニック オペレーションズ ゲーエムベーハー catalytic reactor
ES2896334T3 (en) * 2019-09-25 2022-02-24 Evonik Operations Gmbh Metal foam bodies and process for their production
KR20230069085A (en) * 2020-07-09 2023-05-18 커먼웰쓰 사이언티픽 앤 인더스트리알 리서치 오거니제이션 Methods of making catalytically active scaffolds
CN114870851A (en) * 2022-06-15 2022-08-09 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 Synthetic method of 3,3, 5-trimethylcyclohexanol

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1563587A (en) 1924-09-20 1925-12-01 Raney Murray Method of preparing catalytic material
US1628190A (en) 1926-05-14 1927-05-10 Raney Murray Method of producing finely-divided nickel
US1915473A (en) 1930-12-31 1933-06-27 Raney Murray Method of preparing catalytic material
US2948687A (en) 1955-12-13 1960-08-09 Gen Electric Hydrogenation catalyst
US2953604A (en) 1957-08-01 1960-09-20 Gen Aniline & Film Corp Partial hydrogenation of 1, 4-butynediol
GB832141A (en) 1957-08-01 1960-04-06 Gen Aniline & Film Corp Hydrogenation catalyst and its use in partial hydrogenation of 1,4-butynediol
US2895819A (en) 1957-09-03 1959-07-21 Bjorksten Res Lab Inc Method for preparing a catalytic metal foam and use thereof
US2950260A (en) * 1957-12-09 1960-08-23 Du Pont Process of activating nickel-aluminum catalysts
US2953605A (en) 1957-12-23 1960-09-20 Gen Aniline & Film Corp Hydrogenation of 1, 4-butynediol to 1, 4-butanediol
US2950326A (en) 1957-12-31 1960-08-23 Gen Aniline & Film Corp Hydrogenation of 1, 4-butynediol to 1, 4-butanediol
US2967893A (en) 1958-12-30 1961-01-10 Gen Aniline & Film Corp Hydrogenation of 2-butyne-1, 4-diol to 1, 4-butanediol
US3448060A (en) 1966-05-02 1969-06-03 Inst Gas Technology Supported skeletal nickel catalyst
ES425701A1 (en) * 1974-04-05 1976-06-16 Nalco Chemical Co Method of making a Raney copper catalyst and the catalyst so made
CA1122961A (en) 1978-07-12 1982-05-04 Eugene V. Hort Process for preparing butanediol of high quality
US4153578A (en) 1978-07-31 1979-05-08 Gaf Corporation Catalyst comprising Raney nickel with adsorbed molybdenum compound
CA1146148A (en) 1981-06-30 1983-05-10 James Den Hartog Ordered bed packing module
US4513149A (en) * 1982-04-05 1985-04-23 Olin Corporation Raney nickel alloy expanded mesh hydrogenation catalysts
DE3513726A1 (en) 1985-04-17 1986-10-23 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen METHOD FOR PRODUCING CATALYSTS FOR EXHAUST GAS DETECTING
EP0201614B1 (en) 1985-05-14 1989-12-27 GebràœDer Sulzer Aktiengesellschaft Reactor for carrying out heterogeneous catalytic chemical reactions
US4885410A (en) 1987-11-27 1989-12-05 Gaf Corporation Hydrogenation catalyst
EP0448884B1 (en) 1990-03-30 1995-05-24 Koch Engineering Company Inc Structure and method for catalytically reacting fluid streams in mass transfer apparatus
DE4333293A1 (en) 1993-09-30 1995-04-06 Basf Ag Process for the selective hydrogenation of butynediol-1,4 to butene-2-diol-1,4 and suitable catalyst
DE4400837A1 (en) * 1994-01-14 1995-07-20 Basf Ag Process for the preparation of n-butyraldehyde and / or n-butanol
DE19526473A1 (en) 1995-07-20 1997-01-23 Basf Ag Process for the preparation of alkenes by partial hydrogenation of alkynes on fixed bed palladium catalysts
DE19643126A1 (en) 1996-10-18 1998-04-23 Basf Ag Raney metal fixed bed catalyst, process for its preparation and a process for the hydrogenation of polymers using this catalyst
DE19704460A1 (en) * 1997-02-06 1998-08-13 Huels Chemische Werke Ag Continuous process for the production of 4-aminopiperidines
DE19721898A1 (en) * 1997-05-26 1998-12-03 Degussa Molded, activated metal fixed bed catalyst
TW379214B (en) * 1997-10-03 2000-01-11 Basf Ag Preparation of 1, 4-butanediol by catalytic hydrogenation of 1, 4-butanediol
DE19933450A1 (en) 1999-07-16 2001-01-18 Degussa Metal catalysts
US6573213B1 (en) 1999-07-16 2003-06-03 Degussa Ag Metal catalysts
AU2002240870A1 (en) * 2000-12-23 2002-07-08 Degussa Ag Method for producing alcohols by hydrogenating carbonyl compounds
FR2834984B1 (en) * 2002-01-21 2005-08-19 Rhodia Polyamide Intermediates CONTINUOUS PROCESS FOR THE HYDROGENATION OF NITRILES OR NITROGEN COMPOUNDS IN AMINES
US6919489B1 (en) * 2004-03-03 2005-07-19 Eastman Chemical Company Process for a cyclohexanedimethanol using raney metal catalysts
DE102004014076B3 (en) 2004-03-19 2005-12-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Metal foam body with open-pore structure and process for its preparation
WO2007028411A1 (en) 2005-09-08 2007-03-15 Evonik Degussa Gmbh The production and use of supported activated base metal catalysts for organic transformation
US7759531B2 (en) 2007-02-15 2010-07-20 Basf Aktiengesellschaft Process for preparing 1,4-butanediol
JP5449140B2 (en) 2007-05-29 2014-03-19 エボニック デグサ ゲーエムベーハー Activated base metal catalyst
CN101306368B (en) * 2008-07-09 2010-06-02 山西大学 Preparation method of butanediol secondary hydrogenation catalyst by butynediol two-step hydrogenation
US20110313188A1 (en) * 2009-02-09 2011-12-22 Basf Se Method for improving the catalytic activity of monolithic catalysts
CN101927176B (en) * 2009-06-26 2012-05-30 中国石油天然气股份有限公司 Hydrogenation catalyst showing gradient increase distribution of concentration of active metal and acid additive and preparation method thereof
CN103289736B (en) * 2012-03-01 2015-09-23 中国石油天然气股份有限公司 Improve the inferior heavy oil catalyst combination hydroprocessing technique of catalyst utilization to greatest extent
EP2764916B1 (en) * 2013-02-06 2017-06-28 Alantum Europe GmbH Surface modified metallic foam body, process for its production and use thereof
CN104341269A (en) * 2013-08-02 2015-02-11 胡小军 Preparation method of 1,4-butanediol solution
EP3515597A1 (en) * 2016-09-23 2019-07-31 Basf Se Method for the hydrogenation of organic compounds in the presence of co and a fixed catalyst bed which contains monolithic shaped catalyst body

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11173479B2 (en) 2017-09-20 2021-11-16 Basf Se Method for producing a shaped catalyst body

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018054740A1 (en) 2018-03-29
SG11201901336RA (en) 2019-04-29
CN109789400A (en) 2019-05-21
KR20190058486A (en) 2019-05-29
US20190344248A1 (en) 2019-11-14
JP2019530570A (en) 2019-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3515594A1 (en) Method for providing a fixed catalyst bed containing a doped structured shaped catalyst body
EP3515593A1 (en) Method for activating a fixed catalyst bed which contains monolithic shaped catalyst bodies or consists of monolithic shaped catalyst bodies
EP3515597A1 (en) Method for the hydrogenation of organic compounds in the presence of co and a fixed catalyst bed which contains monolithic shaped catalyst body
WO2019057533A1 (en) Method for producing a shaped catalyst body
EP3515595A1 (en) Method for providing a catalytically active fixed bed for hydrogenating organic compounds
DE2511364A1 (en) CATALYST AND METHOD FOR ITS MANUFACTURING
EP2114859B1 (en) Method for production of trimethylhexamethylenediamine
DE19721601A1 (en) Polybetain-stabilized, palladium-containing nanoparticles, a process for their production and catalysts made therefrom for the production of vinyl acetate
DE10050709A1 (en) Structured catalyst support, useful for the hydrogenation of aromatic compounds, contains a promoter comprising a Group I, II or IV metal or Group I-IV or VI metal and sulfur, selenium and carbon
EP3300798A1 (en) Catalyst fixed bed containing metal foam body
EP3585515A1 (en) Silver catalyst system having a reduced pressure drop for the oxidative dehydrogenation of alcohols
EP0761593A1 (en) Process for the production of chlorine
DE19827385A1 (en) Impregnation process for applying active material to structured supports or monoliths
DE19815639A1 (en) Process for the production of sugar alcohols
EP4021885A1 (en) Method for the hydrogenation of aromatic nitro compounds
WO2015173018A1 (en) Method for producing hydrogen peroxide
DE19755347A1 (en) Process for the hydrogenation of alkynols using a macroporous catalyst
WO1999021792A1 (en) Method for hydrogenating an anthraquinone compound
DE102012202621A1 (en) Process for filling a reactor with a catalyst
WO2010046110A1 (en) Method for activating a catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20190423

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20210401