ES2344100T3 - Procedimiento para la deshidrogenacion de compuestos organicos en presencia de un catalizador bimetalico. - Google Patents
Procedimiento para la deshidrogenacion de compuestos organicos en presencia de un catalizador bimetalico. Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento para la deshidrogenación de compuestos orgánicos consistente en poner en contacto una carga hidrocarbonada con un catalizador, en el estado reducido, que contiene al menos un soporte, al menos un metal del grupo VIII y al menos estaño, una parte al menos del cual está en forma de una especie reducida en el estado de oxidación 0 cuando dicho catalizador está en el estado parcialmente oxidado, cuya especie presenta un desplazamiento isomérico IS comprendido entre 0,80 y 2,60 mm/s y un estallido cuadripolar comprendido entre 0,65 y 2,00 mm/s, caracterizándose dicho procedimiento por el hecho de que, en el estado parcialmente oxidado del catalizador, dicha especie de estaño reducida en el estado de oxidación 0 representa al menos un 10% del estaño presente en la masa catalítica.
Description
Procedimiento para la deshidrogenación de
compuestos orgánicos en presencia de un catalizador bimetálico.
La presente invención se relaciona con un
procedimiento para la deshidrogenación de compuestos orgánicos, en
particular de parafinas y de naftenos, con vistas a producir
alquenos y compuestos aromáticos con rendimientos óptimos. El
procedimiento de la invención es realizado en presencia de un
catalizador bimetálico soportado que lleva un metal del grupo VIII
y al menos un metal adicional constituido por el estaño, estando al
menos una parte del estaño en fuerte interacción con dicho metal
del grupo VIII.
Los aromáticos y los alquenos constituyen una
carga de elección para la industria petroquímica.
Los procedimientos de deshidrogenación de
parafinas ligeras permiten valorizar hidrocarburos alifáticos de
bajo punto de ebullición, tales como, por ejemplo, los butanos e
isobutanos, los pentanos e isopentanos, que se pueden recuperar
tras la extracción de los insaturados de las fracciones de
vapocraqueo o de craqueo catalítico. El procedimiento de
deshidrogenación de parafinas más largas es un procedimiento
comercial importante debido a la actual demanda de monoolefinas
para la preparación de detergentes biodegradables o de productos
farmacéuticos, por ejemplo.
Si las principales fuentes de alquenos son los
procedimientos de craqueo catalítico y de vapocraqueo, estos dos
procedimientos producen también subproductos y, al estar orientada
la creciente demanda hacia alquenos específicos, sería poco
económico producirlos por craqueo.
Es por ello que la producción directa de
alquenos sigue siendo en ciertos casos una etapa ineludible. Es el
caso del propileno, del isobuteno o de los alquenos lineales de
cadena larga para la producción de polipropileno, de MTBE y de LAB
(Linear Alkyl Benzene), respectivamente.
Las principales especificidades de la reacción
de deshidrogenación de las parafinas residen en el hecho de que el
equilibrio termodinámico limita la razón de conversión por pase y de
que la reacción es fuertemente endotérmica. Estas dos
características son determinantes en las elecciones tecnológicas a
nivel del procedimiento, pero también en la composición, la
estructura y la concepción del catalizador.
El hecho de trabajar a alta temperatura es
necesario para mantener un nivel de conversión próximo al equilibrio
termodinámico, pero estas altas temperaturas favorecen igualmente
un cierto número de reacciones parásitas que dan lugar a un
producto de menor calidad. Entre estas reacciones, existen
reacciones que conducen a la formación de productos ligeros
(craqueo, hidrogenolisis) y de compuestos altamente insaturados
precursores de depósitos carbonados y, por lo tanto, iniciadores de
desactivación (deshidrociclación, deshidrogenación profunda), como
los compuestos aromáticos o las diolefinas, y reacciones de
isomerización de esqueleto responsables de la formación de
moléculas ramificadas. En estas condiciones operativas
particularmente severas, es muy difícil mantener una actividad
elevada durante períodos importantes debido a estas reacciones
secundarias.
Los medios para limitar estas reacciones
secundarias pueden basarse en el procedimiento y/o en la formulación
catalítica. Así, con vistas a mejorar los rendimientos de sistemas
catalíticos, y especialmente su estabilidad, la patente EE.UU.
4.716.143 describe un catalizador a base de platino soportado tal
que la distribución del platino se limite a la superficie externa
del soporte en un espesor máximo de 400 \mum. La ventaja de tal
elección reside en el hecho de que una distribución en la periferia
del soporte permite limitar las reacciones parásitas y por
consiguiente mejorar los rendimientos del catalizador. Sin embargo,
este tipo de distribución no permite más que raramente la obtención
de las razones atómicas platino/modificadores homogéneas a escala
de las partículas (nanómetro). Además, una sobreconcentración de
fase activa puede generar limitaciones de difusión a nivel del
grano del catalizador (difusión extragranular) y reducir por ello el
rendimiento global de la reacción.
Las patentes y publicaciones que demuestran que
la adición de promotores a un metal de base mejora los rendimientos
de los catalizadores son muy numerosas. Estos elementos son añadidos
bajo diferentes formas, tales como sales o compuestos
organometálicos. Se obtienen generalmente catalizadores más activos
o más selectivos, a veces más estables, que el catalizador
monometálico correspondiente.
Así, la formulación de catalizadores utilizados
en los procedimientos de transformación de hidrocarburos, en
particular la de los catalizadores de deshidrogenación de parafinas,
ha sido objeto de un número muy grande de estudios. Entre los
promotores frecuentemente empleados, el estaño permite especialmente
incrementar la selectividad y la estabilidad de los catalizadores.
Así, se han descrito catalizadores a base de PtSn soportados sobre
alúmina y utilizados en deshidrogenación de parafinas o en
refinadura catalítica, por ejemplo, en las patentes
FR-B-2.031.984 y
US-A-3.531.543.
En particular, los catalizadores a base de PtSn
contienen diferentes formas de estaño. En el estado reducido, estos
catalizadores, soportados sobre alúmina, contienen esencialmente
especies de estaño en el estado oxidado, a saber, especies del
estaño divalente Sn^{II} y del estaño tetravalente Sn^{IV}, y
cantidades minoritarias de estaño en el estado reducido Sn^{0}
(M.C. Hobson et al., J. Catal., 142,
641-654 (1993); L.D Sharma et al., Appl.
Catal. A Genneral, 168, 251-259, (1998)).
Estos catalizadores son generalmente preparados a partir de una
solución de cloruro de estaño en medio ácido (HCl, HNO_{3}) y de
una solución de ácido hexacloroplatínico. El papel del estaño
presente en la superficie del catalizador en el estado de oxidación
+2 o más preferentemente +4 es minimizar las reacciones de
isomerización y de craqueo que se producen a nivel de los sitios
ácidos del soporte, así como limitar la formación de coque, lo que
permite obtener una mejor estabilidad del catalizador.
Una técnica que permite examinar la estructura
electrónica local del estaño (grado de oxidación, ambiente, unión
química) es la espectroscopía Mössbauer, que proporciona
directamente dos parámetros fundamentales: "el desplazamiento
isomérico \delta" (IS) y "el estallido cuadripolar
\Delta" (QS). El desplazamiento isomérico \delta, que mide
la posición en energía de la absorción Mössbauer, función de la
densidad s en el núcleo, caracteriza directamente el grado de
oxidación del estaño. El estallido cuadripolar \Delta, que define
la forma de la absorción, función del reparto de las cargas
circundantes, caracteriza la unidad de coordinación y, por lo
tanto, el tipo de unión química en la que está implicado el estaño.
Cada especie de estaño se caracteriza por un subespectro definido
por los dos parámetros IS y QS. La espectroscopía Mössbauer da
también acceso a la amplitud de ranura LW, por comparación con la
amplitud natural de emisión (0,64 mm/s): la amplitud de ranura LW
aporta informaciones sobre el grado de orden y sobre la distribución
de los sitios ocupados por el estaño. La intensidad de la absorción
relativa a cada especie es proporcional al número de átomos de
estaño y al factor de Lamb Mössbauer f, que representa la
probabilidad de absorción resonante sin efecto de retroceso ni de
ensanchamiento térmico. Este factor f está, pues, directamente
ligado a la rigidez de la red y su valor aumenta por una
disminución de la temperatura de medición. Puede ser bajo a
temperatura ambiente (0,06 para la fase metálica \beta del
estaño) y necesitar, pues, mediciones a baja temperatura. La
proporción de cada especie es estimada a partir de su contribución
a la absorción total, a condición de que las fracciones f de
absorción resonante sin retroceso no sean demasiado diferentes.
El conjunto de las caracterizaciones por
espectroscopía Mössbauer de catalizadores reducidos a base de PtSn
soportados sobre alúmina o sobre sílice mencionan la existencia de
una especie Sn^{0} contenida en una fase de tipo Pt_{x}Sn_{y}
(variando x e y de 1 a 4) para la cual el estaño está en el estado
de oxidación 0 (variando IS de 1,4 a 1,8 mm/s con respecto a
BaSnO_{3}) en una forma muy próxima a las aleaciones másicas
caracterizadas por un estallido cuadripolar bajo o nulo (M.C. Hobson
et al., J. Catal., 142, 641-654 (1993); Z.
Huang et al., J. Catal., 159, 340-352 (1993);
J.L. Margitfalvi et al., J. Catal., 190,
474-477 (2000); V.I. Kuznetov et al., J.
Catal., 99, 159 (1986); R. Bacaud et al., J. Catal., 69, 399
(1981); R. Srinivasan et al., Catal. Today, 21, 83 (1994)).
Sobre alúmina, la formación de estaño metálico, en el estado
reducido, favorecida para los tamaños mayores de partículas
metálicas, superiores a 2 nm, sería responsable de la pérdida de
rendimientos de catalizadores PtSn soportados sobre alúmina (Z.
Huang et al., J. Catal., 159, 340-352,
(1993), F. Yining et al., Stud. Surf. Sci. Catal., 68,
683-690, (1991)). Así, diversos documentos describen
la utilización de catalizadores que contienen una fase PtSn
dispersa sobre alúmina donde el estaño está esencialmente en un
estado de oxidación superior al del estaño metálico (EE.UU.
3.846.243, EE.UU. 3.847.794). En tales condiciones, los métodos de
preparación clásicamente utilizados no permiten garantizar una
asociación estrecha entre el estaño y el platino, buscándose, por
lo tanto, generalmente una asociación íntima entre estos metales en
el catalizador en el estado reducido para explotar lo mejor posible
el efecto bimetálico en procedimientos de transformación de los
compuestos orgánicos.
La invención se relaciona con un procedimiento
para la deshidrogenación de compuestos orgánicos realizado en
presencia de un nuevo catalizador soportado que contiene al menos un
metal del grupo VIII de la clasificación periódica de los elementos
y al menos estaño, del que al menos una parte está en fuerte
interacción con dicho metal del grupo VIII. El catalizador
soportado utilizado en el procedimiento de la invención se
caracteriza por contener partículas metálicas de pequeño tamaño,
inferior a 2 nm, y por estar al menos un 10% de las especies de
estaño, presentes sobre el catalizador en el estado parcialmente
reoxidado, en forma de una especie de estaño reducida en el estado
de oxidación 0. Dicha especie de estaño reducida está en una forma
particular, evidenciada por espectroscopía Mössbauer de ^{119}Sn,
y se caracteriza por un valor muy elevado de estallido cuadripolar,
superior a 0,65 mm/s, y por un desplazamiento isomérico IS
comprendido entre 0,8 y 2,6 mm/s con respecto a BaSnO_{3}. Esta
especie es revelada sometiendo el catalizador reducido a una
oxidación perfectamente controlada mediante pulsos de oxígeno. Esta
especie particular de estaño está muy estrechamente asociada al
metal del grupo VIII y es reveladora de una muy fuerte interacción
entre los átomos del metal del grupo VIII y al menos una fracción
del estaño en el catalizador en el estado reducido. Por ejemplo, en
el caso en que el metal del grupo VIII es el platino, se forma una
fase Pt_{x}Sn_{y} en la que el estaño presenta valores de IS y
de QS determinados. Preferentemente, el catalizador contiene también
un metal alcalino o alcalinotérreo.
El catalizador utilizado en el procedimiento de
la invención presenta propiedades catalíticas netamente mejoradas
con respecto a los catalizadores de la técnica anterior,
especialmente en lo que se relaciona con la actividad y la
estabilidad. En efecto, se ha descubierto sorprendentemente que la
presencia en gran cantidad de una especie de estaño reducida en el
estado de oxidación 0 y estrechamente asociada a un metal del grupo
VIII, en un catalizador bimetálico parcialmente oxidado por una
oxidación realizada en condiciones perfectamente controladas bajo
pulsos de oxígeno, es reveladora de una fuerte interacción, en el
estado reducido del catalizador, entre el metal del grupo VIII y al
menos una fracción del estaño, garantizando un efecto bimetálico
beneficioso sobre los rendimientos catalíticos de las unidades de
deshidrogenación de compuestos orgánicos, en términos de actividad
y de estabilidad, una mejor actividad y una mejor estabilidad, que
permiten, en efecto, aumentar muy sensiblemente los rendimientos en
alquenos y aromáticos, productos diana de las reacciones de
deshidrogenación de parafinas y de naftenos.
El procedimiento para la deshidrogenación de
compuestos orgánicos según la invención comprende el contacto de
una carga hidrocarbonada con un catalizador soportado que lleva al
menos un metal del grupo VIII de la clasificación periódica de los
elementos y estaño, al menos una parte del cual está en fuerte
interacción con el metal del grupo VIII en el catalizador en el
estado reducido. Se distinguirá, en lo que sigue de la descripción,
el catalizador en el estado reducido del catalizador parcialmente
oxidado en que la cantidad de estaño reducido en el estado de
oxidación 0 y en asociación íntima con un metal del grupo VIII es
más importante en el catalizador parcialmente oxidado.
La invención se relaciona con la
deshidrogenación de todo tipo de compuesto orgánico. Más
concretamente, se relaciona con la deshidrogenación de parafinas
cortas, es decir, de compuestos orgánicos alifáticos saturados de 2
a 5 átomos de carbono, y con la deshidrogenación de parafinas
largas, es decir, de compuestos orgánicos alifáticos saturados de 6
a 22 átomos de carbono, así como con la deshidrogenación de
naftenos, es decir, de compuestos orgánicos cíclicos saturados.
En el marco de la invención, los naftenos son
preferentemente seleccionados entre el grupo constituido por el
metilciclohexano y el ciclohexano.
La carga hidrocarbonada que se pone en contacto
con el catalizador puede incluir otros compuestos aparte de los que
se han de deshidrogenar, y en particular puede contener
aromáticos.
El soporte del catalizador utilizado para la
práctica del procedimiento de la invención lleva al menos un óxido
refractario, que es generalmente seleccionado entre los óxidos de
metales de los grupos IIA, IIIA, IIIB, IVA o IVB de la
clasificación periódica de los elementos, tales como, por ejemplo,
los óxidos de magnesio, de aluminio, de silicio, de niobio, de
titanio, de zirconio y de torio, tomados solos o en mezcla entre sí
o en mezcla con óxidos de otros elementos de la clasificación
periódica. Para las reacciones de deshidrogenación de compuestos
orgánicos, el soporte preferido es la alúmina, cuya superficie
específica está ventajosamente comprendida entre 5 y 400 m^{2}
por gramo, y preferentemente entre 50 y 350 m^{2} por gramo. Se
pueden utilizar también como soporte del catalizador utilizado en
el procedimiento de la invención zeolitas o cribas moleculares de
tipo X, Y, mordenita, faujasita, ZSM-5,
ZSM-4, ZSM-8, MFI, EUO o mazzita,
así como las mezclas de óxidos de metales de los grupos IIA, IIIA,
IIIB, IVA y IVB con material zeolítico, y en particular las mezclas
de óxidos de aluminio-zeolitas.
El metal del grupo VIII es el metal de base
catalíticamente activo del catalizador utilizado para la realización
del procedimiento de la invención. Preferentemente, se trata de un
metal noble de la familia del platino (Pt, Pd, Rh, Ir). Muy
preferiblemente, el metal noble es el platino. Ventajosamente, el
catalizador contiene un primer metal noble (tal como Pt) al que se
añade iridio. En las reacciones de deshidrogenación de compuestos
orgánicos y en particular de parafinas, el platino y el iridio son
los metales preferidos. El porcentaje ponderal es entonces
seleccionado entre el 0,01 y el 10% y preferentemente entre el 0,05
y el 5%.
El estaño desempeña el papel de promotor. El
porcentaje ponderal de estaño contenido en el catalizador en el
estado reducido, incluyendo todas las especies (reducida y
oxidadas), con respecto al peso total de catalizador, es
seleccionado, por ejemplo, entre el 0,01 y el 2%. El catalizador
utilizado en el procedimiento de la invención contiene muy
ventajosamente al menos un 0,1% en peso de estaño. Según la
invención, el estaño está presente en el catalizador reducido
esencialmente en el estado oxidado (Sn^{II} y Sn^{IV}). Una
característica esencial del procedimiento de la invención es la
utilización de un catalizador que tiene una gran proporción de
estaño metálico Sn^{0} con respecto a las especies oxidadas del
estaño, cuando el catalizador está en un estado parcialmente
oxidado, es decir, cuando el catalizador reducido ha sido sometido a
una oxidación perfectamente controlada por pulsos de oxígeno. Esta
especie de estaño metálico Sn^{0} esta en una forma muy
particular de aleación metal VIII-Sn, donde dicho
metal del grupo VIII y el estaño están íntimamente asociados y
están en fuerte interacción con el oxígeno. Esta especie presenta
valores muy elevados de QS comprendidos entre 0,65 y 2,00 mm/s y se
revela cuando el catalizador está parcialmente oxidado. Así, el
catalizador, puesto en contacto con una carga hidrocarbonada, se
caracteriza por el hecho de que, en el estado parcialmente oxidado,
al menos un 10% del estaño con respecto al estaño introducido está
en forma de una especie reducida en el estado de oxidación 0, es
decir, que esta especie reducida en el estado de oxidación 0
representa al menos un 10% del estaño presente en la masa
catalítica. Ventajosamente, dicha especie de estaño reducida en el
estado de oxidación 0 representa al menos un 12% del estaño
presente en la masa catalítica. Preferentemente, representa al
menos un 15% del mismo, muy preferiblemente representa al menos un
20% del mismo y aún más preferiblemente representa al menos un 25%
del mismo. Muy preferentemente, representa al menos un
30% del mismo.
30% del mismo.
En el estado parcialmente oxidado del
catalizador, dicha especie de estaño reducida no representa
generalmente más de un 90% de la masa catalítica. Preferentemente,
no representa más de un 70% de la misma y muy preferiblemente no
representa más de un 60% de la misma.
Por "catalizador en el estado parcialmente
oxidado", se entiende un catalizador que ha sido oxidado de
manera perfectamente controlada por pulsos de oxígeno. Según la
invención, la oxidación perfectamente controlada del catalizador en
el estado reducido permite revelar por espectroscopía Mössbauer la
presencia de una gran cantidad de estaño metálico en asociación
íntima con el metal del grupo VIII, especialmente con el platino, y
el oxígeno, traduciendo la presencia de esta especie de estaño
reducida la existencia de una fuerte interacción entre el metal del
grupo VIII, preferentemente el platino, y al menos una fracción del
estaño en el catalizador en el estado reducido. El catalizador de
la invención en el estado parcialmente oxidado contiene especies
Sn^{2+} y dicha especie de estaño reducida en el estado de
oxidación 0 (Sn^{0}) está en una forma particular de aleación
metal VIII-Sn, preferentemente en la forma
particular de aleación Pt-Sn.
En el caso en que la oxidación del catalizador
reducido es realizada en condiciones no controladas, tales como,
por ejemplo, una reoxidación bajo aire a fuerte presión parcial de
oxígeno, el contenido en la especie de estaño metálico Sn^{0} en
la forma de la aleación metal VIII-Sn,
preferentemente en la forma de la aleación PtSn, disminuye de
manera muy sensible en beneficio de la formación de especies
Sn^{4+}. El catalizador está entonces fuertemente oxidado e
incluye esencialmente especies Sn^{4+}. Ya no contiene especies
Sn^{2+}. Esta formación de especies Sn^{4+} perturba la
cuantificación de especies Sn en fuerte interacción con el metal
del grupo VIII, preferentemente con el platino, presente desde el
estado reducido, no permitiendo, pues, apreciar los rendimientos
del catalizador en el estado reducido. La oxidación controlada por
pulso permite, por el contrario, la formación selectiva de dicha
especie de estaño reducida Sn^{0} con las características
Mössbauer antes descritas evitando la formación de especies
Sn^{4+}.
El catalizador contiene eventualmente también de
un 0,1 a un 3% en peso de al menos un metal alcalino o
alcalinotérreo. La deshidrogenación de parafinas es muy
preferentemente realizada con un catalizador que contiene tal
elemento (alcalino o alcalinotérreo). Para la deshidrogenación de
parafinas cortas, se utiliza preferiblemente el potasio y para la
deshidrogenación de parafinas largas, se utiliza preferiblemente el
litio.
El catalizador puede contener además al menos un
elemento del grupo IIIA. El metal del grupo IIIA es seleccionado
entre el indio, el galio y el talio, preferentemente el indio, en un
contenido comprendido entre el 0,005 y el 3% con respecto al peso
total del catalizador, y más preferiblemente entre el 0,1 y el 1%.
El catalizador utilizado para la deshidrogenación de parafinas
largas contiene muy ventajosamente indio. El catalizador puede
además contener eventualmente, por ejemplo, al menos un halógeno o
un compuesto halogenado en proporciones del orden del 0,1 al 3% en
peso del catalizador. Puede también eventualmente contener al menos
un metaloide, tal como el azufre, en proporciones del orden del
0,01 al 2% en peso del catalizador. Puede también contener al menos
otro elemento químico, por ejemplo el renio o el niobio, en
proporciones del orden del 0,01 al 3% en peso del catalizador,
pudiendo dicho elemento ser introducido en el catalizador por
cualquier método y en todas las formas conocidas por el experto en
la técnica.
El catalizador puede presentarse en forma de
bolas, extrusionados o trilobulados o en cualquier forma comúnmente
utilizada. El catalizador utilizado en el procedimiento de la
invención contiene partículas metálicas de pequeños tamaños, es
decir, de un tamaño inferior a 2 nm. Estas partículas metálicas
contienen el metal noble y el estaño, encontrándose el estaño
mayoritariamente en el estado de oxidación 0 en proporciones tales
como las descritas anteriormente.
Los análisis que permiten examinar la estructura
electrónica local del estaño son realizados en un espectrómetro
Mössbauer clásico equipado con una fuente de rayos
\gammaBa^{119m}SnO_{3} con una actividad nominal de 10 mCi.
El espectrómetro opera en transmisión con un transductor de
velocidad a aceleración constante que funciona en modo triangular
en relación con un analizador multicanal de 512 canales, controlado
por un microordenador. El detector es un escintilador con cristal
de NaI(T1) con un espesor de 0,1 mm. La escala de las
velocidades es calibrada utilizando el espectro estándar de 6
ranuras de \alpha-Fe obtenido con una fuente de
^{57}Co(Rh). Todos los desplazamientos isoméricos IS son
dados con respecto al estándar BaSnO_{3}. Los espectros
experimentales son descompuestos en perfiles Lorentzianos y los
diferentes parámetros afinados por mínimos cuadrados con ayuda del
logicial ISO (W. Künding, Nucl. Instrum. Methods, 75, 336
(1969)).
Para determinados análisis efectuados a baja
temperatura, es ventajoso utilizar un criostato de circulación y de
temperatura variable (de 4 a 300 K). Tales medidas son necesarias
para caracterizar los valores de f relativos a una especie
dada.
Los análisis son efectuados sobre catalizadores
en polvo, previamente reducidos, bajo un caudal de hidrógeno a
entre 450 y 550ºC. Después de retornar a la temperatura ambiente
bajo hidrógeno y de barrido bajo gas neutro, como el helio, el
catalizador reducido es sometido al número de pulsos de oxígeno
necesarios para saturarlo. Se continúan las inyecciones por pulsos
hasta la obtención de al menos 10 picos de superficie constante
(análisis cromatográfico), se somete después el catalizador a un
barrido bajo gas neutro, como el helio, y se sella la celda de
tratamiento directamente sin ponerla al aire. La cantidad de
catalizador necesaria teniendo en cuenta el contenido en estaño es
de al menos 2 g. Esta celda puede ser utilizada indistintamente a
temperatura ambiente o a baja temperatura. El catalizador estudiado
por espectroscopía Mössbauer está en el estado parcialmente
reoxidado.
El catalizador utilizado en el procedimiento de
la invención y analizado por espectroscopía Mössbauer en el estado
parcialmente oxidado contiene estaño en forma oxidada (estaño
divalente y tetravalente) y en forma reducida. Según la invención,
las especies Sn^{IV} se caracterizan por un valor de
desplazamiento isomérico IS comprendido entre 0 y 0,25 mm/s y un
valor del estallido cuadripolar QS comprendido entre 0 y 0,80 mm/s.
Las especies Sn^{II} se caracterizan por un IS comprendido entre
2,70 y 3,40 mm/s y un QS comprendido entre 1,60 y 2,60 mm/s. Las
especies Sn^{0} se caracterizan por un IS comprendido entre 0,80 y
2,60 mm/s y un QS comprendido entre 0,65 y 2,00 mm/s.
Según la invención, dicha especie de estaño
reducida en el estado de oxidación 0 (Sn^{0}) es una forma
particular de aleación metal VIII-Sn, especialmente
una forma particular de aleación PtSn, con valores de IS
comprendidos entre 0,80 y 2,60 mm/s, preferentemente entre 0,80 y
1,50 mm/s y aún más preferiblemente entre 1,10 y 1,40 mm/s, y con
valores de QS comprendidos entre 0,65 y 2,00 mm/s, preferentemente
entre 0,80 y 2,00 mm/s, preferiblemente entre 0,90 y 1,90 mm/s y
aún más preferiblemente entre 0,95 y 1,50 mm/s. Ventajosamente,
dicha especie de estaño reducida en el estado de oxidación 0
(Sn^{0}), en forma particular de aleación metal
VIII-Sn, y especialmente en forma de la aleación
PtSn, y que presenta los valores de IS y QS tales como los definidos
anteriormente, no está presente más que en el catalizador en el
estado parcialmente oxidado.
Los valores de los parámetros Mössbauer
obtenidos para el catalizador en el estado parcialmente oxidado
traducen la existencia de una fuerte interacción entre el estaño y
el metal del grupo VIII, revelándose esta interacción por una
oxidación perfectamente controlada del catalizador reducido.
La muy estrecha asociación entre estos dos
metales en el catalizador utilizado para la realización del
procedimiento de la invención permite explotar lo mejor posible las
propiedades intrínsecas de cada metal y genera así un efecto
sinérgico, tanto más notable cuanto más importante sea la cantidad
en que esté la especie de estaño reducido en el estado de oxidación
0 y cuanto más elevado sea el QS que presente. Por ejemplo, cuando
el metal del grupo VIII es el platino, la especie de estaño
reducida está contenida en una fase particular del tipo
Pt_{x}Sn_{y} donde dicha especie de estaño reducida y el platino
están en íntima asociación. El precursor de estaño puede ser
seleccionado, sin que esta lista sea limitativa, entre el grupo de
los compuestos halogenados, de los hidróxidos, de los óxidos, de
los carbonatos, de los carboxilatos, de los nitratos y de los
sulfatos de estaño. Puede ser introducido en forma de al menos un
compuesto orgánico seleccionado entre el grupo formado por los
complejos de estaño y los hidrocarbilestaño, tales como los alquil-,
los cicloalquil, los aril-, los alquilaril- y los arilalquil-
estaño. El precursor del estaño puede ser seleccionado, sin que esta
lista sea limitativa, entre el grupo de los compuestos halogenados,
de los hidróxidos, de los óxidos, de los carbonatos, de los
carboxilatos, de los nitratos y de los sulfatos de compuestos
organometálicos del estaño. Estos compuestos contienen al menos un
enlace carbono-Sn. Por ejemplo, el precursor del
estaño puede ser seleccionado entre los haluros de polialquilo, por
ejemplo los haluros de trimetilo (Me_{3}SnX) o de
tri-etilo (Et_{3}SnX), los dihaluros de dimetilo
(Me_{2}SnX_{2}), de dietilo (Et_{2}SnX_{2}), de diisopropilo
(iPr_{2}SnX_{2}) o de
di-n-propilo
(n-Pr_{2}SnX_{2}) y los trihaluros de metilo
(MeSnX_{3}), de etilo (EtSnX_{3}), de isopropilo (iPrSnX_{3})
o de di-n-propilo
(n-PrSnX_{3}); los hidróxidos de polialquilo, por
ejemplo los hidróxidos de trimetilo (Me_{3}SnOH) o de
tri-etilo (Et_{3}SnOH), los dihidróxidos de
dimetilo (Me_{2}Sn(OH)_{2}), de dietilo
(Et_{2}Sn(OH)_{2}), de diisopropilo
(iPr_{2}Sn(OH)_{2}) o de n-propilo
(n-Pr_{2}Sn(OH)_{2}) y los
trihidróxidos de metilo (MeSn(OH)_{3}), de etilo
(EtSn(OH)_{3}), de diisopropilo
(iPrSn(OH)_{3}) o de n-propilo
(n-PrSn(OH)_{3}); los acetatos de
polialquilo, por ejemplo los acetatos de trimetilo
(Me_{3}SnOC(O)Me), de trietilo
(Et_{3}SnOC(O)Me) o de tributilo
(Bu_{3}SnOC(O)Me); los óxidos de polialquilo, por
ejemplo los óxidos de bistrimetilo
([Me_{3}Sn]_{2}O),
de bistrietilo ([Et_{3}Sn]_{2}O), de bistripropilo ([Pr_{3}Sn]_{2}O) o de bistributilo ([Bu_{3}Sn]_{2}O); los sulfatos de polialquilo, por ejemplo los sulfatos de bistrimetilo ([Me_{3}Sn]_{2}SO_{4}) o de bisdimetilo ([Me_{2}Sn]SO_{4}); y los metiltrioxo (MeSnO_{3}), donde X representa un halógeno seleccionado entre el grupo constituido por el flúor, el cloro, el bromo y el yodo. El precursor del estaño puede ser seleccionado entre los compuestos de fórmula general (R1)_{x}M(R2)_{y}(R3)_{z}, siendo x+y+z = valencia del estaño, y donde R1 es seleccionado entre el grupo de los radicales alquilo, cicloalquilo, nitrilo (CN), carbonilo (CO), arilo, alquilarilo y aril-alquilo, donde R2 es una función de la forma C_{a}H_{b}R'_{c}, donde R' representa una función hidróxido, haluro, carboxilato, PO_{3}H o SO_{3}H, y donde R3 es un grupo acuo, oxo (MO), alcóxido (O-alquilo), hidruro, hidroxilo, alquilsulfonato, alquilsulfato, tioalquilo, N(SO_{3}R'')_{2}, PR''_{2} y PR''_{3}, donde R'' es un grupo alquilo. (Handbook of Physics and Chemistry, 63ª edición, 1982-83).
de bistrietilo ([Et_{3}Sn]_{2}O), de bistripropilo ([Pr_{3}Sn]_{2}O) o de bistributilo ([Bu_{3}Sn]_{2}O); los sulfatos de polialquilo, por ejemplo los sulfatos de bistrimetilo ([Me_{3}Sn]_{2}SO_{4}) o de bisdimetilo ([Me_{2}Sn]SO_{4}); y los metiltrioxo (MeSnO_{3}), donde X representa un halógeno seleccionado entre el grupo constituido por el flúor, el cloro, el bromo y el yodo. El precursor del estaño puede ser seleccionado entre los compuestos de fórmula general (R1)_{x}M(R2)_{y}(R3)_{z}, siendo x+y+z = valencia del estaño, y donde R1 es seleccionado entre el grupo de los radicales alquilo, cicloalquilo, nitrilo (CN), carbonilo (CO), arilo, alquilarilo y aril-alquilo, donde R2 es una función de la forma C_{a}H_{b}R'_{c}, donde R' representa una función hidróxido, haluro, carboxilato, PO_{3}H o SO_{3}H, y donde R3 es un grupo acuo, oxo (MO), alcóxido (O-alquilo), hidruro, hidroxilo, alquilsulfonato, alquilsulfato, tioalquilo, N(SO_{3}R'')_{2}, PR''_{2} y PR''_{3}, donde R'' es un grupo alquilo. (Handbook of Physics and Chemistry, 63ª edición, 1982-83).
Se entiende por grupos alquilo grupos que
contienen átomos de carbono y de hidrógeno y que son saturados y
lineales, ramificados o cíclicos. Se entiende por grupos arilo los
grupos aromáticos.
Se puede reemplazar en los compuestos antes
citados al menos un grupo alquilo por un grupo alquenilo, es decir,
un grupo que contiene átomos de carbono y de hidrógeno y que es
insaturado y lineal, ramificado o cíclico, por ejemplo un grupo
alilo.
Los precursores preferidos del estaño son los
compuestos organometálicos de tipo SnR_{4} (R = grupo alquilo), o
también los haluros de polialquilo, tales como Me_{3}SnCl,
Me_{2}SnCl_{2}, MeSnCl_{3}, Et_{3}SnCl, Et_{2}SnCl_{2},
EtSnCl_{3} o iPrSnCl_{2}, y los hidróxidos Me_{3}SnOH,
Me_{2}Sn(OH)_{2}, Et_{3}SnOH o
Et_{2}Sn(OH)_{2}, los óxidos
[Bu_{3}Sn]_{2}O y el acetato
Bu_{3}SnOC(O)Me. Estos haluros de polialquilo
llevan al menos un enlace carbono-Sn y al menos una
función hidrosoluble, lo que los hace solubles en solventes
acuosos, facilitando así la utilización en la preparación del
catalizador.
El compuesto del metal del grupo VIII puede ser
introducido en forma de un complejo mineral u orgánico y
seleccionado, por ejemplo en el caso en que el metal del grupo VIII
es el platino, entre el ácido hexacloroplatínico, el ácido
hexahidroxiplatínico, la platino dihidroxitetraamina o el
diaminonitrito de platino, o entre complejos organometálicos tales
como el bisacetilacetonato de platino.
La preparación del catalizador incluye la
introducción, simultánea o sucesiva, en no importa qué orden, del
metal del grupo VIII, del estaño, eventualmente del metal alcalino o
alcalinotérreo, eventualmente del halógeno o del compuesto
halogenado, eventualmente del metaloide y eventualmente de otro
elemento químico. Durante una introducción sucesiva de los metales,
cuando se introduce el primer metal, el experto en la técnica sabe
adaptar después las condiciones de introducción de los otros
elementos para obtener un catalizador que tenga las características
tales como las definidas anteriormente.
La introducción de los metales puede ser
realizada en todas las etapas de fabricación del catalizador según
las técnicas del estado de la técnica. Por ejemplo, se puede añadir
el estaño a un sol de alúmina
(US-A-3.929.683) o durante la
conformación del soporte según, por ejemplo, los procedimientos de
conformación por extrusión
(US-A-3.917.808) o por coagulación
en gotas (US-A-3.558.508).
Según un modo de realización preferido de
preparación del catalizador, se impregna preferiblemente el soporte
en primer lugar con ayuda de una solución de un metal alcalino o
alcalinotérreo, se filtra la mezcla y luego se seca y calcina el
producto recuperado. Se impregna el sólido obtenido con una solución
acuosa saturada con CO_{2} que contiene al menos un precursor del
estaño en forma de SnCl_{2} o preferentemente en forma de
compuestos organometálicos que tienen al menos un enlace
carbono-estaño, tales como, por ejemplo, los haluros
de polialquilo tales como Me_{3}SnCl, Me_{2}SnCl_{2},
MeSnCl_{3}, Et_{3}SnCl, Et_{2}SnCl_{2}, EtSnCl_{3} o
iPrSnCl_{2} y los hidróxidos Me_{3}SnOH,
Me_{2}Sn(OH)_{2}, Et_{3}SnOH o
Et_{2}Sn(OH)_{2}, los óxidos
[Bu_{3}Sn]_{2}O y el acetato
Bu_{3}SnOC(O)Me. Después de haber dejado en contacto
el sólido y la solución de impregnación durante varias horas, se
filtra el producto y se somete luego eventualmente a una etapa de
secado a 120ºC y eventualmente de calcinación a entre 300 y 600ºC,
preferentemente a entre 450 y 550ºC. Se impregna el sólido así
obtenido preferentemente con una solución orgánica de al menos un
compuesto de metal del grupo VIII, estando en exceso el volumen de
la solución con respecto al volumen de retención del soporte. Tras
varias horas de contacto, se seca luego el producto obtenido y se
calcina después bajo aire a entre 300 y 600ºC, preferentemente
efectuando un barrido de aire durante varias horas.
Según otro modo de realización preferido de
preparación del catalizador, se deposita el metal de base
catalíticamente activo, tal como el platino, en varias etapas antes
del depósito de estaño, para depositar selectivamente el estaño
sobre partículas de tamaño controlado, es decir, sobre partículas de
tamaño superior a las del catalizador final. Por ejemplo, se
impregna el soporte con una solución orgánica que contiene al menos
un compuesto organometálico de platino, tal como el
bisacetilacetonato de platino (Pt(acac)_{2}),
estando el volumen de la solución preferentemente en exceso con
respecto al volumen de retención del soporte. Tras haber dejado en
contacto el sólido y la solución de impregnación durante varias
horas, se filtra el producto y después se seca y se calcina bajo
aire a entre 300 y 600ºC, preferentemente a entre 400 y 500ºC,
efectuando ventajosamente un barrido de aire durante varias horas.
Se reduce después bajo un barrido de hidrógeno a entre 300 y 600ºC,
preferentemente a entre 350 y 500ºC. Se transfiere entonces el
catalizador sin volver a ponerlo al aire al reactor de impregnación
para depositar de nuevo platino siguiendo exactamente el mismo
procedimiento que antes. Se puede practicar esto varias veces. Para
el depósito de estaño, se transfiere después el sólido obtenido sin
volverlo a poner al aire a un reactor en el que se realiza la
impregnación de estaño por contacto durante varias horas de una
solución acuosa u orgánica de un compuesto organometálico de estaño,
estando el volumen de la solución preferentemente en exceso con
respecto al volumen de retención del soporte. La reacción es
ventajosamente efectuada asegurando un barrido de hidrógeno en la
solución de impregnación. Se filtra el sólido así obtenido, se seca
y se reduce después bajo corriente de hidrógeno a entre 300 y
600ºC. Si el catalizador contiene un metal alcalino o
alcalinotérreo, éste puede ser añadido en no importa qué momento de
la preparación. Preferentemente, se introduce una vez que ha tenido
lugar la impregnación del estaño. Finalmente, se calcina el
catalizador.
Para la deshidrogenación de parafinas cortas, se
somete el catalizador, sea cual sea la manera en que se preparó, a
una etapa final consistente en un tratamiento de oxicloración. El
tratamiento de oxicloración es generalmente realizado bajo un
caudal de gas consistente en oxígeno, cloro y eventualmente agua,
según cualquier técnica conocida por el experto en la materia
(US-A-3.875.049).
Por el contrario, para procedimientos de
deshidrogenación de parafinas largas, no se aconseja realizar un
tratamiento de oxicloración del catalizador, ya que la presencia de
cloro disminuye los rendimientos de tales procedimientos. Es por
otra parte preferible utilizar precursores de los metales incluidos
en el catalizador que contengan poco, o incluso nada, de cloro. Por
ejemplo, como precursor del platino se utiliza bisacetilacetonato
de platino y como precursor del estaño se utilizan Me_{3}SnCl o
Me_{3}SnOH.
Antes de la utilización y sea cual sea el tipo
de compuestos que se han de deshidrogenar, se reduce el catalizador
bajo hidrógeno, por ejemplo a entre 200 y 600ºC, con el fin de
obtener una fase metálica activa. El procedimiento de este
tratamiento consiste, por ejemplo, en una subida lenta de la
temperatura bajo corriente de hidrógeno hasta la temperatura máxima
de reducción, comprendida, por ejemplo, entre 200 y 600ºC,
preferiblemente entre 250 y 550ºC y más preferiblemente entre 350 y
550ºC, seguido de un mantenimiento, por ejemplo durante 1 a 6 horas
a esta temperatura.
Esta reducción puede ser efectuada enseguida
después de una calcinación o posteriormente por el usuario. Es
también posible reducir directamente el producto secado por parte
del usuario. Conviene cualquier otro método de preparación que dé
lugar a un catalizador reducido que presente una fuerte interacción
entre al menos una fracción del estaño y un metal del grupo VIII y
que contenga en el estado parcialmente oxidado al menos un 10% del
estaño en forma de una especie de estaño reducida en el estado de
oxidación 0, donde la especie reducida de estaño Sn^{0} presente
un desplazamiento isomérico comprendido entre 0,80 y 2,60 mm/s y un
estallido cuadripolar comprendido entre 0,65 y 2,00 mm/s.
En caso de que el catalizador de la presente
invención contenga azufre, el azufre es introducido en el
catalizador conformado, calcinado, que contiene el o los metales
antes citados, ya sea in-situ antes de la
reacción catalítica, ya sea ex-situ. La
sulfuración eventual interviene después de la reducción. En el caso
de una sulfuración in-situ, la reducción, si
no se ha reducido previamente el catalizador, interviene antes de
la sulfuración. En el caso de una sulfuración
ex-situ, se efectúa la reducción y luego la
sulfuración. La sulfuración se efectúa en presencia de hidrógeno
utilizando cualquier agente sulfurante bien conocido por el experto
en la técnica, tal como, por ejemplo, el sulfuro de dimetilo o el
sulfuro de hidrógeno. Por ejemplo, se trata el catalizador con una
carga que contiene sulfuro de dimetilo en presencia de hidrógeno,
con una concentración tal que la razón atómica azufre/metal sea de
1,5. Se mantiene luego el catalizador durante aproximadamente 3
horas a aproximadamente 400ºC bajo un caudal de hidrógeno antes de
la inyección de la carga.
Los diferentes procedimientos de
deshidrogenación de parafinas y de naftenos se diferencian por la
elección de las condiciones operativas y de la composición de la
carga. Se hace el ajuste de las condiciones operativas, en función
de la naturaleza de la carga que se ha de tratar, de manera que se
obtenga la mejor adecuación
presión-temperatura-rendimiento y
actividad de un modo conocido por el experto en la técnica.
La reacción de deshidrogenación de las parafinas
se efectúa, en general, a una presión comprendida entre 0,02 y 2
MPa, preferentemente entre 0,1 y 1 MPa, y a una temperatura
comprendida entre 400 y 800ºC en función de la naturaleza de la
carga. La temperatura está ventajosamente comprendida entre 400 y
550ºC para una carga que contiene esencialmente isopentano. La
temperatura está ventajosamente comprendida entre 450 y 550ºC para
una carga que contiene principalmente parafinas que llevan de 9 a 22
átomos de carbono por molécula. La carga puede también contener
hidrocarburos insaturados de 3 a 22 átomos de carbono por molécula.
El caudal de masa de carga tratada por unidad de masa de
catalizador está generalmente comprendido entre 0,5 y 100 kg/kg/h.
Puede ser ventajoso utilizar hidrógeno como diluyente. La razón
molar hidrógeno/hidrocarburo está generalmente comprendida entre 0
y 20, preferentemente entre 0 y 6.
La reacción de deshidrogenación de los naftenos
se efectúa en general a una presión comprendida entre 0,1 y 2 MPa,
preferentemente entre 0,1 y 1 MPa, y a una temperatura comprendida
entre 200 y 400ºC en función de la naturaleza de la carga. El
caudal de masa de carga tratada por unidad de masa de catalizador
está generalmente comprendido entre 0,5 y 100 kg/kg/h.
Los ejemplos que se dan a continuación ilustran
la invención sin, no obstante, limitar su alcance.
\vskip1.000000\baselineskip
(No conforme a la
invención)
Se prepara un catalizador A que contiene un
0,35% en peso de platino, un 0,55% en peso de estaño, un 1% en peso
de cloro y un 1% en peso de potasio depositado sobre un soporte de
alúmina gamma cuya superficie específica es de 200 m^{2}/g.
A 100 g de soporte de alúmina, se añaden 500
cm^{3} de una solución acuosa que contiene cloruro de estaño en
presencia de ácido clorhídrico y de ácido nítrico. Se deja en
contacto durante 3 horas, se filtra, se seca a 120ºC y se calcina
luego durante 2 horas a 500ºC bajo un caudal de aire de 100 litros
por hora. Se pone después el sólido en contacto con 500 cm^{3} de
una solución acuosa de ácido hexacloroplatínico y de ácido
clorhídrico. Se deja en contacto durante 3 horas y se escurre
después. Se seca durante 1 hora a 120ºC y se calcina luego durante
2 horas a 500ºC bajo un caudal de aire de 100 litros por hora. Se
añaden a continuación 100 cm^{3} de una solución acuosa de
carbonato de potasio, se seca luego durante 1 h a 120ºC y se calcina
después durante 2 horas a 500ºC bajo un caudal de aire de 100
litros por hora.
Se reduce a continuación el catalizador A a
500ºC durante 4 horas bajo un caudal de hidrógeno de 100 litros por
hora. El análisis por microscopía electrónica de barrido (MEB)
muestra la muy buena dispersión de la fase metálica, con tamaños de
partícula inferiores a 1,2 nm.
\vskip1.000000\baselineskip
(Según la
invención)
Se prepara un catalizador B de la misma
formulación que el catalizador A.
Se prepara el catalizador B por depósito de
platino en dos etapas antes del estaño. Se ponen en contacto 100 g
de soporte de alúmina con 500 cm^{3} de una solución orgánica de
bisacetilacetonato de platino. Se dejan en contacto durante 12
horas y se escurre después. Se seca durante 1 h a 120ºC y se calcina
luego durante 2 horas a 350ºC bajo un caudal de aire de 100 litros
por hora. Se reduce entonces el catalizador a 450ºC durante 4 horas
bajo un caudal de hidrógeno de 100 litros por hora. Tras esta etapa
de reducción, se transfiere el sólido sin volverlo a poner al aire
a un reactor que contiene 500 cm^{3} de una solución orgánica de
bisacetilacetonato de platino. Se dejan en contacto durante 12
horas y luego se escurre. Se seca durante 1 h a 120ºC y se calcina
después durante 2 horas a 350ºC bajo un caudal de aire de 100 litros
por hora. Se reduce entonces el catalizador a 450ºC durante 4 horas
bajo un caudal de hidrógeno de 100 litros por hora. Se transfiere
luego el sólido así obtenido sin volverlo a poner al aire a un
reactor que contiene 500 cm^{3} de una solución orgánica que
contiene una cantidad necesaria de tetrabutilestaño para depositar
un 0,55% en peso de estaño sobre el catalizador en presencia de un
burbujeo de hidrógeno a 20ºC. Tras 24 horas de contacto, se filtra
la mezcla de reacción, se lava y se seca después a 70ºC. Se reduce
entonces el catalizador durante 4 horas a 450ºC bajo 100 litros por
hora de hidrógeno. Se añaden a continuación 100 cm^{3} de una
solución acuosa de carbonato de potasio, se seca luego durante 1 h
a 120ºC y se calcina después durante 2 horas a 500ºC bajo un caudal
de aire de 100 litros por hora. Se somete entonces el catalizador a
un tratamiento de oxicloración a 500ºC durante 4 horas bajo un
caudal de 100 litros por hora de aire que contiene la cantidad de
cloro necesaria para inyectar en total un 1% en peso de cloro y una
cantidad de agua correspondiente a la razón molar H_{2}O/Cl de
20.
Se reduce a continuación el catalizador B a
500ºC durante 4 horas bajo un caudal de hidrógeno de 100 litros por
hora. El análisis por microscopía electrónica de barrido (MEB)
muestra la muy buena dispersión de la fase metálica, con tamaños de
partícula inferiores a 1,2 nm.
\vskip1.000000\baselineskip
Para la caracterización por espectrometría
Mössbauer de ^{119}Sn, se tratan los catalizadores A y B reducidos
obtenidos anteriormente con ayuda de un equipo \chisorb, que
permite practicar mediciones de quimisorción de oxígeno en dinámica
junto con un análisis cromatográfico en línea que proporciona el
consumo de oxígeno. El volumen de la celda utilizada es de
aproximadamente 10 cm^{3}.
En cada caso, se activan 2 gramos de catalizador
a 500ºC durante 4 horas bajo caudal de hidrógeno. Después de
retornar a la temperatura ambiente bajo hidrógeno y de realizar un
barrido bajo caudal de helio, se somete el catalizador al número de
pulsos de oxígeno necesario para saturar el catalizador, es decir,
hasta que aparecen picos de superficie constante que indican el
consumo total del oxígeno. El volumen de un pulso de oxígeno puro
es de 0,22 cm^{3}. Se continúa con las inyecciones por pulsos
hasta la obtención de al menos 10 picos de superficie constantes,
correspondientes al oxígeno que no ha reaccionado con el
catalizador. Inmediatamente después del barrido bajo helio a
temperatura ambiente, se sella la celda de tratamiento directamente
sin volver a poner al aire. Se realizan los análisis por
espectrometría Mössbauer con esta celda, que es luego enfriada a la
temperatura del nitrógeno líquido en el criostato de circulación. Se
realiza entonces el registro del espectro en transmisión según el
dispositivo antes descrito. Se selecciona el tiempo de adquisición
de los datos para tener la mejor razón señal/ruido. En los ejemplos
presentados, es de 48 horas.
En la tabla 1 se reúnen los resultados que
conllevan la identificación, las características y los contenidos
de las diferentes especies de estaño presentes para los
catalizadores A y B reducidos y luego parcialmente reoxidados de
manera controlada por pulsos de oxígeno:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
\newpage
En la tabla 1 se reúnen los resultados que
conllevan la identificación, las características y los contenidos
de las diferentes especies de estaño presentes en los catalizadores
A y B reducidos:
Como puede constatarse, para una misma
formulación, el catalizador B según la invención tiene un contenido
en la especie Sn^{0} contenida en la fase Pt_{x}Sn_{y} (QS de
1,19 mm/s) muy superior al determinado para el catalizador A no
conforme a la invención y que corresponde a los catalizadores de la
técnica anterior.
\vskip1.000000\baselineskip
Se someten los catalizadores A y B, en el estado
reducido, descritos anteriormente a una prueba de deshidrogenación
de isobutano en un reactor tubular isotérmico de cuarzo. Se reduce 1
g de catalizador a 550ºC durante 2 horas bajo un caudal de
hidrógeno de 2 litros por hora. Tras inyección de la carga, se
estabiliza la temperatura a 550ºC. Se realiza el análisis de los
efluentes gaseosos en línea por cromatografía en fase gaseosa. Las
condiciones operativas son las siguientes:
- Carga
- iC4 Aire Líquido N35
- Temperatura
- 550ºC
- Presión total
- 0,1 MPa
- Caudal de carga
- 200 g por g de catalizador
- Hidrógeno/carga
- 1 (molar).
\newpage
En la tabla 2 se dan los rendimientos
obtenidos:
Los rendimientos en isobuteno producidos por el
catalizador B para diferentes duraciones de reacción son netamente
superiores a los del catalizador A. La elevada conversión del
isobutano con el catalizador B demuestra la mejor actividad y la
mejor estabilidad del catalizador B con respecto al catalizador
A.
Claims (23)
1. Procedimiento para la deshidrogenación de
compuestos orgánicos consistente en poner en contacto una carga
hidrocarbonada con un catalizador, en el estado reducido, que
contiene al menos un soporte, al menos un metal del grupo VIII y al
menos estaño, una parte al menos del cual está en forma de una
especie reducida en el estado de oxidación 0 cuando dicho
catalizador está en el estado parcialmente oxidado, cuya especie
presenta un desplazamiento isomérico IS comprendido entre 0,80 y
2,60 mm/s y un estallido cuadripolar comprendido entre 0,65 y 2,00
mm/s, caracterizándose dicho procedimiento por el hecho de
que, en el estado parcialmente oxidado del catalizador, dicha
especie de estaño reducida en el estado de oxidación 0 representa al
menos un 10% del estaño presente en la masa catalítica.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que, en el estado parcialmente
oxidado, dicha especie de estaño reducida en el estado de oxidación
0 representa al menos un 12% del estaño presente.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que, en
el estado parcialmente oxidado, dicha especie de estaño reducida en
el estado de oxidación 0 representa al menos un 15% del estaño
presente.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que, en
el estado parcialmente oxidado, dicha especie de estaño reducida en
el estado de oxidación 0 representa al menos un 20% del estaño
presente.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que, en
el estado parcialmente oxidado, dicha especie de estaño reducida en
el estado de oxidación 0 representa al menos un 25% del estaño
presente.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que, en
el estado parcialmente oxidado, dicha especie de estaño reducida en
el estado de oxidación 0 representa al menos un 30% del estaño
presente.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por presentar dicha
especie de estaño reducida en el estado de oxidación 0 un
desplazamiento isomérico comprendido entre 0,80 y 1,50 mm/s.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por presentar dicha
especie de estaño reducida en el estado de oxidación 0 un estallido
cuadripolar comprendido entre 0,80 y 2,00 mm/s.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por presentar dicha
especie de estaño reducida en el estado de oxidación 0 un estallido
cuadripolar comprendido entre 0,90 y 1,90 mm/s.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por presentar dicha
especie de estaño reducida en el estado de oxidación 0 un estallido
cuadripolar comprendido entre 0,95 y 1,50 mm/s.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por el hecho de que,
en el estado parcialmente oxidado, el catalizador contiene especies
Sn^{2+}.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por incluir el
catalizador al menos un metal alcalino o alcalinotérreo.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por incluir el
catalizador al menos un halógeno o un compuesto halogenado.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por incluir el
catalizador al menos un metaloide.
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por ser el metal del
grupo VIII presente en el catalizador el platino.
16. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por ser el soporte del
catalizador la alúmina.
17. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado por contener el
catalizador partículas metálicas de tamaño inferior a 2 nm.
18. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 17, caracterizado por ser los compuestos
orgánicos parafinas cortas de 2 a 5 átomos de carbono.
\newpage
19. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 17, caracterizado por ser los compuestos
orgánicos parafinas largas de 6 a 22 átomos de carbono.
20. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 18 a 19, caracterizado por poner en contacto
la carga hidrocarbonada que se ha de tratar con el catalizador bajo
una presión comprendida entre 0,02 y 2 MPa, a una temperatura
comprendida entre 400 y 800ºC y con un caudal de masa de carga
tratada por unidad de catalizador comprendido entre 0,5 y 100
kg/kg/hora.
21. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 17, caracterizado por ser los compuestos
orgánicos naftenos.
22. Procedimiento según la reivindicación 21,
caracterizado por seleccionar los naftenos entre el grupo
constituido por el metilciclohexano y el ciclohexano.
23. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 21 a 22, caracterizado por poner en contacto
la carga hidrocarbonada que se ha de tratar con el catalizador bajo
una presión comprendida entre 0,1 y 2 MPa, a una temperatura
comprendida entre 200 y 400ºC y con un caudal de masa de carga
tratada por unidad de catalizador comprendida entre 0,5 y 100
kg/kg/hora.
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