FR2595092A1 - CATALYST FOR HYDROGENATION BY HYDROGEN OF UNSATURATED HYDROCARBONS AND METHOD FOR PREPARING THE SAME - Google Patents
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Abstract
LE CATALYSEUR POUR L'HYDROGENATION PAR L'HYDROGENE D'HYDROCARBURES NON SATURES EST UNE MEMBRANE REALISEE EN ALLIAGE A 80-95 MASSIQUES DE PALLADIUM ET A 5-20 MASSIQUES DE RUTHENIUM OU DE RHODIUM ET COMPOSEE D'UNE COUCHE NON POREUSE ET D'UNE COUCHE POREUSE DISPOSEE SUR UNE FACE OU SUR LES DEUX FACES DE LA PREMIERE COUCHE; LA SURFACE POREUSE COMPORTE 150-820 CM DE PORES AU CM DE LA SURFACE DE LA MEMBRANE, LE RAPPORT DE L'EPAISSEUR DE LA COUCHE POREUSE A L'EPAISSEUR DE LA COUCHE NON POREUSE ETANT DE 1(5-1000), RESPECTIVEMENT. LE PROCEDE DE PREPARATION DU CATALYSEUR CONSISTE A APPLIQUER A LA SURFACE DE LA MEMBRANE REALISEE EN ALLIAGE SUSDIT, SUR UNE FACE OU SUR DEUX FACES, DU CUIVRE OU DU MERCURE, A ABANDONNER LA MEMBRANE AVEC LE CUIVRE APPLIQUE DESSUS A 300-800 C, ET AVEC LE MERCURE APPLIQUE DESSUS A UNE TEMPERATURE DE - 10 A 150 C, ET A REALISER L'EXTRACTION CHIMIQUE DU CUIVRE OU DU MERCURE.THE CATALYST FOR HYDROGENATION WITH HYDROGENES OF NON-SATURATED HYDROCARBONS IS A MEMBRANE MADE OF PALLADIUM MASS 80-95 MASS AND 5-20 MASS OF RUTHENIUM OR RHODIUM AND COMPOSED OF A NON-POROUS LAYER AND A POROUS LAYER DISPOSED ON ONE OR THE BOTH SIDES OF THE FIRST LAYER; THE POROUS SURFACE HAS 150-820 CM OF PORES AT THE CM OF THE SURFACE OF THE MEMBRANE, THE RATIO OF THE THICKNESS OF THE POROUS LAYER TO THE THICKNESS OF THE NON-POROUS LAYER BEING 1 (5-1000), RESPECTIVELY. THE PROCESS FOR PREPARING THE CATALYST CONSISTS OF APPLYING TO THE SURFACE OF THE MEMBRANE MADE OF ALLOY SUSENDED ON ONE OR ON TWO SIDES OF COPPER OR MERCURY, ABANDONING THE MEMBRANE WITH COPPER APPLIED ON AT 300-800 C, AND WITH MERCURY APPLIED TO A TEMPERATURE OF -10 TO 150 C, AND TO ACHIEVE THE CHEMICAL EXTRACTION OF COPPER OR MERCURY.
Description
La présente invention concerne la technologieThe present invention relates to the technology
de préparation des catalyseurs et a notamment pour ob- catalyst preparation and, in particular, to obtain
jet un catalyseur pour l'hydrogénation par l'hydrogène des hydrocarbures non saturés, notamment des oléfines a catalyst for the hydrogen hydrogenation of unsaturated hydrocarbons, especially olefins
et des diènes, et son procédé de préparation. and dienes, and its method of preparation.
On connaît déjà des catalyseurs métalliques d'une surface hautement développée qui se présentent sous forme des granules poreux de support (alumine, Metallic catalysts with a highly developed surface are already known which are in the form of porous carrier granules (alumina,
gel de silice, charbon) à la surface desquels est appli- silica gel, coal) on the surface of which is applied
qué un métal actif comme catalyseur. On utilise égale- as an active metal catalyst. We also use
ment des catalyseurs métalliques à surface hautement dé- metal catalysts with highly
veloppée (des catalyseurs genre nickel de Raney) (C. N. Setterfield "Heterogeneous Catalysis in Practice, Mc veloped (Raney nickel catalysts) (C. N. Setterfield "Heterogeneous Catalysis in Practice, Mc
Graw Hill Inc., New York, 1980).Graw Hill Inc., New York, 1980).
Les procédés connus-de préparation desdits ca- The known processes of preparation of the said
talyseurs métalliques à surface hautement développée consistent à appliquer sur un support granulé un métal actif dans la catalyse se présentant sous une forme Highly developed surface metal catalysts consist in applying to a granulated support a metal active in catalysis in a form
fortement dispersée. En outre, on obtient des cataly- highly dispersed. In addition, catalytic
seurs métalliques à surface hautement développée (des catalyseurs genre nickel de Raney en lixiviant par exemple certains alliages de métaux catalytiques actifs Highly developed surface metal catalysts (Raney nickel catalysts, for example by leaching certain active catalytic metal alloys)
et d'aluminium, de silicium, etc. (cf. la source indi- and aluminum, silicon, etc. (see the indi-
quée supra).above).
Les catalyseurs cités ne présentent pas de perméabilité sélective à l'hydrogène. Ils ne sont pas résistants au point de vue mécanique ce qui entraîne The catalysts mentioned do not exhibit selective permeability to hydrogen. They are not mechanically resistant which leads to
leur usure par attrition au cours de leur utilisation. wear through attrition during their use.
Il n'est pas possible de fabriquer de membranes à ba- It is not possible to manufacture membranes with
se de ceux-ci.of these.
On connait un catalyseur membrane à surface Surface membrane catalyst is known
hautement développée sous la forme d'une feuille min- highly developed in the form of a min-
ce ou d'un tube à la surface desquels se trouve du noir de palladium ou d'un autre métal. On fabrique la feuille ou le tube en palladium ou en son alliage avec l'argent ou le nickel (V. M. Gryaznov, V. S. Smirnov, D. K. Ivanova, A. P. Mischenko, Doklady Akadémii nauk SSSR - Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de this or a tube on the surface of which is black palladium or another metal. The sheet or tube made of palladium or its alloy is made of silver or nickel (see M. Gryaznov, V. Smirnov, K. Ivanova, A. Mischenko, Doklady Akademi nauk SSSR - Proceedings of the Academy of
l'U.R.S.S., 1970, Vol. 190, p. 144). U.S.S., 1970, Vol. 190, p. 144).
Le procédé de préparation d'un tel cataly- The process for preparing such a catalyst
seur consiste à appliquer à la surface d'une membrane réalisée sous la forme d'une feuille mince ou d'un tube en alliage de palladium, par exemple avec de l'argent, par une voie chimique ou électrochimique une couche de noir de palladium ou d'un autre métal actif dans la catalyse, notamment de nickel (cf. la It consists in applying to the surface of a membrane made in the form of a thin sheet or of a palladium alloy tube, for example with silver, by a chemical or electrochemical route, a layer of palladium black. or another metal active in catalysis, in particular nickel (cf.
source indiquée dans ce qui précède). source indicated in the above).
Toutefois, le procédé connu ne garantit pas l'obtention d'un revêtement solide sur la membrane de noir de palladium ou d'un autre métal. En outre, la However, the known method does not guarantee the obtaining of a solid coating on the palladium black or other metal membrane. In addition, the
mise en oeuvre d'un autre métal actif dans la cataly- implementation of another active metal in the catalyst
1 c se entraîne souvent une baisse de la perr.4abilit à l'hydrogène du 1 c often leads to a decrease in the hydrogen per-
catalyseur membrane étant donné qu'une forte propor- membrane catalyst since a large proportion of
tion de la surface de membrane en alliage de palladium devient inacessible aux molécules de l'hydrogène et de la substance organique. En cas d'un travail prolongé dans un milieu d'hydrogène, d'air et d'hydrocarbures tion of the palladium alloy membrane surface becomes inaccessible to the molecules of hydrogen and the organic substance. In case of prolonged work in a medium of hydrogen, air and hydrocarbons
la couche de noir se désintègre et se sépare. the black layer disintegrates and separates.
On connaît, d'autre part, un catalyseur pour l'hydrogénation par l'hydrogène des hydrocarbures non On the other hand, a catalyst is known for the hydrogen hydrogenation of nonhydrocarbons.
saturés qui se présente sous la forme d'un support ré- saturated which is in the form of a
alisé en un matériau de construction métallique à la alised into a metal building material at the
surface duquel est disposée une couche poreuse de mé- surface of which is disposed a porous layer of
tal actif dans la catalyse, par exemple de nickel, de palladium ou de platine (cf. certificat d'auteur de i'U.R.S.S., No 218 830, Classification internationale des brevets 1 BOI J 25/00, publié dans'le Bulletin Catalyst active in catalysis, for example nickel, palladium or platinum (see US International Patent No. 218,830, International Patent Classification, BOI J 25/00, published in the Bulletin).
des inventions de l'U.R.S.S., No 24, 1967). inventions of U.S.S., No. 24, 1967).
Le procédé de préparation dudit catalyseur consiste en ce qu'on applique à la surface du support une couche de métal actif dans la catalyse que l'on The process for preparing said catalyst consists in applying to the surface of the support a layer of active metal in the catalysis which is
recouvre d'une couche de métal inactif dans la cata- covers with an inactive metal layer in the cata-
lyse tel que l'aluminium ou le zinc, qu'on l'abandon- lysis, such as aluminum or zinc, to be abandoned
ne à une température de 300 - 10000C pour la diffu- at a temperature of 300 - 10000C for the diffusion
sion mutuelle du métal actif et du métal inactif dans mutual conversion of the active and the inactive metal in
la catlyse, qu'on effectue ensuite l'extraction chi- catlyse, which is then extracted chemically
mique de l'aluminium ou du zinc à partir du métal ac- of aluminum or zinc from the active metal
tif dans la catlyse par lixiviation à l'hydrate d'o- in the catlyse by leaching with the hydrate of o-
xyde (hydroxyde) de sodium ou de potassium. L'épais- sodium hydroxide or potassium hydroxide. The thick-
seur de la couche de métal inactif dans la catalyse est égale à l'épaisseur de la couche de métal actif of the inactive metal layer in the catalysis is equal to the thickness of the active metal layer
ou la dépasse de dix fois (cf. la publication indi- ten times over (see the indi-
quée dans ce qui précède).in the above).
Ce procédé ne permet pas d'obtenir un cata- This method does not make it possible to obtain a
lyseur membrane sur lequel les processus d'hydrogéna- membrane lyser on which the hydrogenation processes
tion se dérouleraient avec la mise en-oeuvre de l'hy- would take place with the implementation of the hy-
drogène actif (atomique) diffusant à travers la mem- active (atomic) drug diffusing through the
brane. Sur le catalyseur préparé par le procédé indi- brane. On the catalyst prepared by the indi-
qué les réactions se déroulent avec utilisation de l'hydrogène moléculaire en présence d'une adsorption concurrentielle de l'hydrogène et de l'hydrocarbure that the reactions take place using molecular hydrogen in the presence of a competitive adsorption of hydrogen and hydrocarbon
non saturé, ce qui compromet la vitesse d'hydrogéna- unsaturated, which compromises the hydrogenation rate.
tion et la sélectivité du procédé. tion and selectivity of the process.
On s'est-donc proposé de créer un cataly- It was therefore proposed to create a catalyst
seur à surface hautement développée poreuse mais porous highly developed surface but
sans pores ouverts, offrant une perméabilité sélec- without open pores, offering selective permeability
tive augmentée à l'hydrogène et une forte résistance mécanique de la couche poreuse, ainsi que de trouver un procédé de préparation du catalyseur ayant les increased hydrogen strength and mechanical strength of the porous layer, as well as finding a process for preparing the catalyst having the
propriétés indiquées.properties indicated.
On y parvient avec le catalyseur selon l'invention pour l'hydrogénation par l'hydrogène des hydrocarbures non saturés à base de palladium, étant entendu que, suivant l'invention, ledit catalyseur est une membrane réalisée en un alliage à 80-95 % This is achieved with the catalyst according to the invention for the hydrogenation of palladium-based unsaturated hydrocarbons with hydrogen, it being understood that, according to the invention, said catalyst is a membrane made of an 80-95% alloy.
massiques de palladium et à 5-20 % massiques de ru- mass of palladium and 5-20% by mass of
thénium ou de rhodium et comportant une couche non rhodium or rhodium and having a non-
poreuse et une couche poreuse disposée d'un seul cô- porous layer and a porous layer arranged on a single
té ou de part et d'autre de la première couche, on either side of the first layer,
étant entendu que la surface poreuse comporte 150- it being understood that the porous surface comprises 150-
820 cm2 de pores au centimètre carré de la surface de la membrane et que le rapport de l'épaisseur de la couche poreuse à l'épaisseur de la couche non poreuse 820 cm2 of pores per square centimeter of the surface of the membrane and that the ratio of the thickness of the porous layer to the thickness of the non-porous layer
est de 1/(5-1000) respectivement.is 1 / (5-1000) respectively.
L'invention concerne également un procédé de préparation dudit catalyseur par application d'un métal inactif dans la catalyse sur du métal actif dans The invention also relates to a process for preparing said catalyst by applying an inactive metal in the catalysis of the active metal in
la catalyse, avec abandon desdits métaux à une tempé- catalysis, with the abandonment of said metals at a temperature of
rature à laquelle intervient leur diffusion mutuelle, erated by their mutual diffusion,
et extraction chimique subséquente du métal catalyti- and subsequent chemical extraction of catalytic metal
quement inactif à partir du métal actif dans la cata- inactive from the active metal in the cat-
lyse, étant entendu, suivant l'invention, que l'on utilise le métal actif dans la catalyse sous la forme lysis, it being understood, according to the invention, that the active metal is used in catalysis in the form of
d'une membrane en un alliage composé de 80-95 % mas- a membrane made of an alloy composed of 80-95% mas-
siques de palladium et de 5-20 % massiques de ruthé- palladium and 5-20% by mass of ruthenium
nium ou de rhodium, qu'à titre de métal inactif dans la catalyse on utilise du cuivre ou du mercure et qu'on l'applique à la surface de la membrane d'un seul nium or rhodium, that as inactive metal in catalysis copper or mercury is used and applied to the surface of the membrane of a single
coté ou d'une part et d'autre pour un rapport de l'é- listed on either side for a report of the
paisseur de la couche de métal inactif dans la cataly- thickness of the inactive metal layer in the catalyst
se à l'épaisseur de la membrane de 1/(10-100), étant to the thickness of the membrane of 1 / (10-100), being
entendu qu'en cas d'utilisation, à titre de métal inac- heard that, if used, as an inactive metal
tif dans la catalyse, du cuivre on abandonne la membra- in catalysis, copper is
ne avec le cuivre déposé dessus à une température de 300-800 C, et on procède à l'extraction du cuivre hors do not with the copper deposited on a temperature of 300-800 C, and one carries out the extraction of the copper
de la membrane en traitant ladite membrane par de l'aci- of the membrane by treating said membrane with
de trichloracétique; en cas d'utilisation en tant que métal inactif dans la catalyse du mercure, on abandonne trichloroacetic; when used as an inactive metal in the catalysis of mercury, it is abandoned
la membrane avec le mercure déposé dessus à une tempé- the membrane with the mercury deposited on it at a temperature
rature se situant entre -10 et 1500C et l'on effectue l'extraction chimique du mercure hors de la membrane between -10 and 1500C and the chemical extraction of mercury from the membrane
en traitant la membrane par une solution aqueuse à 40- by treating the membrane with an aqueous solution at 40-
% de chlorure de fer (III) ou par une solution % iron (III) chloride or solution
aqueuse à 20-30 % d'acide nitrique. 20-30% aqueous nitric acid.
Le procédé revendiqué permet d'obtenir un The claimed process makes it possible to obtain a
catalyseur membrane sans pores ouverts, ayant une sur- membrane catalyst without open pores, having a
face poreuse hautement développée (jusqu'à 800 cm2 de surface de pores au centimètre carré de la surface highly developed porous surface (up to 800 cm2 of pore area per square centimeter of surface
de la membrane) ce qui accroit la productivité du ca- of the membrane) which increases the productivity of the
talyseur dans l'hydrogénation des hydrocarbures non a catalyst in the hydrogenation of non-hydrocarbons
saturés grâce à la mise en oeuvre d'hydrogène atomi- saturated thanks to the use of atomic hydrogen
que. La perméabilité sélective à l'hydrogène augmen- than. Selective permeability to hydrogen increases
te sensiblement. C'est ainsi qu'à la température am- you substantially. Thus, at room temperature
biante (18-25 C). La diffusion de l'hydrogène à tra- biante (18-25 C). The diffusion of hydrogen through
vers un catalyseur membrane préparé par le procédé revendiqué est de 5 à 10 fois plus élevée que celle to a membrane catalyst prepared by the claimed process is 5 to 10 times higher than that
à travers le catalyseur membrane connu, ce qui per- through the known membrane catalyst, which allows
met de mettre en oeuvre le catalyseur membrane prépa- put into operation the catalyst membrane prepa-
ré par le procédé de l'invention pour effectuer l'hy- by the method of the invention for carrying out the hy-
drogénation par l'hydrogène des hydrocarbures non sa- hydrogenation of non-hydrocarbon hydrocarbons
turés à basses températures (20-40 C). En outre, le catalyseur obtenu par le procédé selon l'invention at low temperatures (20-40 C). In addition, the catalyst obtained by the process according to the invention
est caractérisé par une résistance mécanique augmen- is characterized by increased mechanical resistance
tée de la couche poreuse qui ne se désintègre pas au of the porous layer which does not decay at
cours de l'exploitation et de la régénération du ca- during the exploitation and regeneration of the
talyseur membrane.membrane talyseur.
Comme il avait été indiqué dans ce qui pré- As stated in what precedes
cède, à titre de métal actif dans la catalyse, on utilise un alliage composé de 80-95 % massiques de palladium et de 5-20 % massiques de ruthénium ou de yielded, as active metal in the catalysis, an alloy composed of 80-95% by mass of palladium and 5-20% by mass of ruthenium or
rhodium. Il n'est pas avantageux d'utiliser un allia- rhodium. It is not advantageous to use an alli-
ge à teneur plus basse que 80 % massiques en palla- less than 80% by mass in palladium
dium, car la diffusion de l'hydrogène à travers les dium because the diffusion of hydrogen through
alliages de ce genre est très basse, alors qu'en pré- alloys of this kind is very low, whereas in pre-
sence d'une teneur en palladium supérieure à 95 % massiques les alliages deviennent instables dans une atmosphère d'hydrogène et subissent facilement une If the palladium content exceeds 95% by mass, the alloys become unstable in a hydrogen atmosphere and easily undergo
désintégration.disintegration.
La réduction (la diminution) de la grandeur Reduction (decrease) in size
de la surface poreuse du catalyseur membrane au-des- of the porous surface of the membrane catalyst above
sous de 150 cm2 de pores au centimètre carré de la under 150 cm2 of pores to the square centimeter of the
surface de membrane n'est pas à recommander, car l'ac- Membrane surface is not recommended because the
tivité d'un tel catalyseur membrane est insuffisante. The effectiveness of such a membrane catalyst is insufficient.
Pour une grandeur de la surface poreuse supérieure à 820 cm2 de pores au centimètre carré de la surface de For a porous surface size greater than 820 cm 2 of pores per square centimeter of the surface of
membrane, la couche poreuse commence - s'effriter. membrane, the porous layer begins - crumbling.
L'accroissement du rapport de l'épaisseur de The increase in the ratio of the thickness of
la couche poreuse à l'épaisseur de la couche non poreu- the porous layer to the thickness of the non-porous layer
se jusqu'à une valeur supérieure à 1/5 entraîne une di- to a value greater than 1/5 results in a
minution de la résistance mécanique du catalyseur mem- reduction of the mechanical strength of the catalyst
brane. La diminution du rapport des épaisseurs jusqu'à une valeur inférieure à 1/1000 n'est pas avantageuse, car l'activité d'un tel catalyseur serait faible. Il n'est pas avantageux de prendre un rapport d'épaisseur brane. Decreasing the thickness ratio to less than 1/1000 is not advantageous because the activity of such a catalyst would be low. It is not advantageous to take a thick report
de la couche du métal inactif au point de vue catalyti- of the inactive metal layer from the catalytic point of view
que à l'épaisseur de membrane supérieur à 1/10 car une quantité plus élevée de métal inactif dans la catalyse entraînerait la formation de pores traversant dans la than at membrane thickness greater than 1/10 because a higher amount of inactive metal in the catalysis would result in the formation of pores passing through the
membrane. Un rapport d'épaisseurs inférieur à 1/100 en- membrane. A thickness ratio of less than 1/100
traîne une spongiosité insuffisante de la surface de la membrane, ce qui ne permet pas d'obtenir un catalyseur has insufficient spongiosity of the surface of the membrane, which does not allow to obtain a catalyst
d'hydrogénation hautement actif.highly active hydrogenation.
I1 n'est pas recommandé d'élever au-dessus de It is not recommended to raise above
800 C la température à laquelle on abandonne la membra- 800 C the temperature at which the membrane is dropped
ne à couche de cuivre. En effet, à des températures plus do not copper layer. Indeed, at higher temperatures
élevées il y aurait une diffusion plus profonde du cui- there would be a deeper diffusion of the
vre dans la couche superficielle de l'alliage de palla- in the superficial layer of palladium alloy
dium, ce qui au cours du traitement subséquent par l'a- dium, which in the course of subsequent treatment by the
cide trichloracétique ne permettrait pas d'éliminer complètement le cuivre qui agit d'une facon néfaste sur l'activité du catalyseur membrane. Au-dessous de 3000C, la diffusion du cuivre au sein de l'alliage de palladium Trichloroacetic acid would not completely eliminate copper which adversely affects the activity of the membrane catalyst. Below 3000C, the diffusion of copper within the palladium alloy
est fortement inhibée, et lors de la dissolution du cui- is strongly inhibited, and during the dissolution of the
vre par l'acide il ne se forme pas de couche poreuse. With acid, no porous layer is formed.
La température à laquelle la membrane avec la couche de mercure est abandonnée, est limitée, entre moins 10 et 150 C pour les mêmes raisons que dans le The temperature at which the membrane with the mercury layer is abandoned, is limited between 10 and 150 C for the same reasons as in the
cas de la membrane avec la couche de cuivre. case of the membrane with the copper layer.
Pour dissoudre le cuivre qui aura pénétré par diffusion au sein de la membrane, on met en oeuvre de l'acide de trichloracétique, ce solvant, en réagissant avec le cuivre ne réagit pas avec les métaux actifs dans la catalyse tels que le palladium, le ruthénium et To dissolve the copper which has penetrated by diffusion within the membrane, it implements trichloroacetic acid, this solvent, by reacting with the copper does not react with the active metals in catalysis such as palladium, ruthenium and
le rhodiufn, ce qui permet d'obtenir une structure po- the rhodiufn, which makes it possible to obtain a po-
reuse de la surface du catalyseur membrane. reuse of the surface of the membrane catalyst.
L'acide nitrique d'une concentration inférieu- Nitric acid with a lower concentration
re à 20 % dissout mal le mercure, et pour cette raison at 20% dissolves the mercury badly, and for this reason
les solutions diluées d'acide nitrique ne sont pas avan- dilute solutions of nitric acid are not advan-
tageuses pour dissoudre le mercure tandis qu'à des con- to dissolve mercury while
centrations d'acide nitrique plus élevées que 30 % c'est le palladium qui commence à se dissoudre ainsi nitric acid concentrations higher than 30% it is palladium that begins to dissolve as well
que le ruthénium et le rhodium qui entrent dans la com- that ruthenium and rhodium enter the
position du catalyseur membrane. Des arguments analo- position of the membrane catalyst. Analogous arguments
gues concernent le choix de la concentration de la solu- This concerns the choice of the concentration of
tion aqueuse de chlorure de fer (III). aqueous solution of iron (III) chloride.
Le catalyseur membrane pour l'hydrogénation se présente sous la forme d'une feuille, d'une plaque ou d'un tube. Ladite membrane est réalisée en alliage de palladium - ruthénium ou palladium-rhodium. Elle se The membrane catalyst for the hydrogenation is in the form of a sheet, a plate or a tube. Said membrane is made of palladium - ruthenium or palladium - rhodium alloy. She is
compose d'une couche non poreuse et d'une couche poreu- composed of a non-porous layer and a porous
se, la couche poreuse pouvant être disposée, soit de part et d'autre de la couche non poreuse, soit d'un seul côté de ladite couche. Dans ce dernier cas, on that is, the porous layer can be disposed either on either side of the non-porous layer or on one side of said layer. In the latter case,
effectue l'hydrogénation du côté de la couche poreuse. performs the hydrogenation on the side of the porous layer.
Le rapport de l'épaisseur de la couche poreuse à l'é- The ratio of the thickness of the porous layer to the
paisseur de la couche non poreuse est de 1/5-1000, res- thickness of the non-porous layer is 1 / 5-1000,
2- pectivement. La grandeur de la surface poreuse est de -820 cm2 de pores au centimètre carré de la surface 2- pectively. The size of the porous surface is -820 cm 2 of pores per square centimeter of surface
du catalyseur membrane.membrane catalyst.
On prépare la catalyseur membrane revendiqué suivant l'invention de la manière suivante. D'abord, The membrane catalyst claimed according to the invention is prepared in the following manner. First,
on applique à la surface propre de la membrane se pré- it is applied to the clean surface of the membrane
sentant, par exemple, sous la forme d'une feuille, d'une plaque ou d'un tube, fabriquée en un alliage de palladium-ruthénium ou palladium-rhodium, sur une ou felt, for example, in the form of a sheet, a plate or a tube, made of a palladium-ruthenium or palladium-rhodium alloy, on one or
sur deux faces, une mince couche de cuivre ou de mer- on both sides a thin layer of copper or
cure avec un rapport de l'épaisseur de la couche du cure with a ratio of the thickness of the layer of
métal inactif dans la catalyse à l'épaisseur de la mem- inactive metal in catalysis at the thickness of the mem-
brane de 1/10 à 1/100. Il est possible d'appliquer le cuivre sur la membrane par évaporation sous vide, par brane 1/10 to 1/100. It is possible to apply the copper on the membrane by vacuum evaporation, by
un procédé électrochimique ou par soudage par diffu- an electrochemical or diffusion welding process
sion (soudage à froid); il est avantageux d'appliquer _f t f le cuivre sur la membrane au trempé ou par un procédé cold welding; it is advantageous to apply the copper to the membrane by dipping or by a method
de coulée. On abandonne la membrane avec la couche ap- casting. The membrane is abandoned with the layer
pliquée de cuivre ou de mercure à une température dé- plied with copper or mercury at a temperature
terminée (300-800 C dans le cas du cuivre, moins 10- completed (300-800 C in the case of copper, minus 10-
C, dans le cas du mercure) et ensuite on la place dans un solvant approprié. Pour le cuivre, on prend l'acide trichloracétique et dans le cas du mercure, une solution aqueuse à 40-60 % de chlorure de fer C, in the case of mercury) and then placed in a suitable solvent. For copper, we take trichloroacetic acid and in the case of mercury, a 40-60% aqueous solution of iron chloride
(III) ou une solution aqueuse à 20-30 % d'acide nitri- (III) or a 20-30% aqueous solution of nitric acid
que. Après le séchage, on obtient un catalyseur mem- than. After drying, a catalyst is obtained
brane à couche poreuse.brane with porous layer.
On essaie le catalyseur membrane préparé de la manière décrite au point de vue de sa perméabilité The membrane catalyst prepared in the manner described with regard to its permeability is tested.
à l'hydrogène par le procédé dynamique (par écoule- to hydrogen by the dynamic process (by
ment) avec utilisation d'un catharomètre, capteur de with the use of a katharometer,
conductivité calorifique).heat conductivity).
Pour effectuer l'hydrogénation des hydrocar- To carry out the hydrogenation of hydrocarbons
bures non saturés, par exemple du pentadiène-1,3, du pentène, du cyclopentadiène, on place le catalyseur membrane dans le réacteur de manière qu'il partage la cavité intérieure du réacteur en deux chambres. Dans l'une des chambres, on place de l'hydrogène et dans l'autre la substance à hydrogéner. L'hydrogène diffuse à travers le catalyseur membrane dans l'autre chambre sous la forme atomique active et entre en réaction avec la substance à hydrogéner à la surface poreuse du In the case of unsaturated bonds, eg, 1,3-pentadiene, pentene, cyclopentadiene, the membrane catalyst is placed in the reactor so that it partitions the inner cavity of the reactor into two chambers. In one of the chambers, one places hydrogen and in the other the substance to be hydrogenated. Hydrogen diffuses through the membrane catalyst into the other chamber in the active atomic form and reacts with the substance to be hydrogenated on the porous surface of the
catalyseur membrane avec formation du produit final. membrane catalyst with formation of the final product.
La composition du produit de la catalyse est détermi- The composition of the product of the catalysis is determined
née par chromatographie. On détermine l'épaisseur de la couche poreuse et de la couche non poreuse à l'aide born by chromatography. The thickness of the porous layer and the non-porous layer are determined using
d'un microscope.of a microscope.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture Other features and advantages of the present invention will be better understood when reading
de la description qui va suivre de plusieurs exemples of the following description of several examples
de sa réalisation concrète.of its concrete realization.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
On dégraisse une feuille mince d'une épaisseur We degrease a thin sheet of a thickness
de 100 jmn en alliage composé de 90,2 % massiques de pal- of 100 μm in alloy composed of 90.2% by weight of
ladium et de 9,8 % massiques de ruthénium, on la lave à l'eau distillée et on applique à la surface de ladite feuille sur ses deux faces par évaporation sous vide ladium and 9.8% by weight of ruthenium, washed with distilled water and applied to the surface of said sheet on both sides by vacuum evaporation
des couches de cuivre d'une épaisseur de 2 pm chacune. copper layers with a thickness of 2 μm each.
On porte la feuille avec les couches de cuivre déposées dessus à une température de 800 C, après quoi The sheet is carried with the copper layers deposited on it at a temperature of 800 C, after which
on l'abandonne à la température susdite pour 3 heures. it is left at the above temperature for 3 hours.
Ensuite, on refroidit la feuille mince, on la place dans de l'acide trichloracétique et on l'y abandonne jusqu'à l'extraction complète du cuivre. On obtient un catalyseur membrane sous la forme d'une feuille mince réalisée en alliage susdit et composée d'une couche non poreuse d'une épaisseur de 95 jim et de couches poreuses Then, the thin sheet is cooled, placed in trichloroacetic acid and left there until the complete extraction of the copper. A membrane catalyst is obtained in the form of a thin sheet made of the aforesaid alloy and composed of a non-porous layer with a thickness of 95 μm and porous layers.
superficielles disposées de part et d'autre de la cou- surface areas on either side of the
che non poreuse et ayant une épaisseur de 2 Fm chacune. che porous and having a thickness of 2 Fm each.
La grandeur de la surface poreuse mesurée par la métho- The size of the porous surface measured by the method
de BET (Drrunauer S., Emmett P.H., Teller E.) est égale 820 cm2 de pores au centimètre carré de la surface de BET (Drrunauer S., Emmett P.H., Teller E.) equals 820 cm 2 of pores per square centimeter of the surface of
la membrane.the membrane.
Les perméabilités ( J) à l'hydrogène du ca- The permeabilities (J) to the hydrogen of the
talyseur membrane préparé comme décrit ci-dessus et de la feuille initiale (n'ayant pas subi de traitement) sont données dans le Tableau I. Membrane catalyst prepared as described above and the initial sheet (untreated) are given in Table I.
TABLEAU ITABLE I
Température, OC 200 300 350 400Temperature, OC 200 300 350 400
( à( at
(-- (Coefficient de perméabilité à (l'hydrogène du catalsyeur (membrane, J.104, 4,42 10,2 14,2 16,6 (cm2. s-1.Pa-O, 5 () -, (Coefficient de perméabilité à) (l'hydrogène de la feuille Y (mince initiale, J.104, 2,14 5,1 6,8 8,95) cm2 s-l.MPa-05) () (- (Coefficient of permeability to hydrogen of the catalsyeur (membrane, J.104, 4.42, 10.2, 14.2, 16.6 (cm2, s-1.Pa-O, 5 () -, ( Coefficient of Permeability at) (Hydrogen of Sheet Y (initial thin, J.104, 2.14, 5.1, 6.8, 8.95) cm2 sl.MPa-05) ()
Comme le montrent les données citées, la per- As the data cited above show,
méabilité de la membrane à l'hydrogène après son trai- meability of the membrane to hydrogen after its treatment
tement augment du double.increased double.
EXEMPLE 2EXAMPLE 2
On applique sur une feuille mince en alliage It is applied to an alloy thin sheet
composé de 80 % massiques de palladium et de 20 % mas- composed of 80% by mass of palladium and 20% by mass
siques de rhodium d'une épaisseur de 50 pm, comme dé- rhodium thickness of 50 μm, as de-
crit à l'Exemple 1, des couches de cuivre d'une épais- In Example 1, copper layers of a thickness
seur de 0,5 pm chacune. On porte la feuille mince avec 0.5 pm each. We wear the thin sheet with
les couches de cuivre déposées dessus à une températu- the layers of copper deposited on it at a temperature of
re de 300 C et on la maintient à la température susdi- 300 C and maintained at the above-mentioned temperature
te pendant 3 heures. Ensuite, on extrait le cuivre de te for 3 hours. Then, the copper is extracted from
la membrane en le dissolvant dans de l'acide trichlor- the membrane by dissolving it in trichloroacid
acétique. On obtient un catalyseur membrane analogue à acetic. A membrane catalyst analogous to
celui qui est décrit à l'Exemple 1, à épaisseur de cha- the one described in Example 1, with a thickness of
que couche poreuse de 0,2 pm pour une épaisseur de la porous 0.2 μm layer for a thickness of
couche poreuse de 49 pim. La grandeur de la surface po- porous layer of 49 pim. The size of the surface area
reuse du catalyseur membrane est de 410 cm2 de pores au centimètre carré de la surface de la membrane. Le coefficient de perméabilité à l'hydrogène du catalyseur membrane à la température de 350 C est de 15,1. 10-4 cm2.s-l.MPa-O5 The membrane catalyst is 410 cm 2 of pores per square centimeter of the surface of the membrane. The coefficient of hydrogen permeability of the membrane catalyst at a temperature of 350 ° C. is 15.1. 10-4 cm2.s-l.MPa-O5
EXEMPLE 3EXAMPLE 3
On applique à la surface extérieure d'un tu- It is applied to the outer surface of a tu-
be ayant un diamètre extérieur de 1,2 mm, une épais- be having an outer diameter of 1.2 mm, a thick
seur de la paroi de 100 pum, fabriqué en alliage de la même composition qu'à l'Exemple 1 une couche de cuivre 100 pum wall, made of alloy of the same composition as in Example 1 a layer of copper
de 1 pum d'épaisseur. On abandonne le tube avec la cou- 1 pum thick. We abandon the tube with the
che de cuivre déposée dessus à la température de 550 C- copper foil deposited at a temperature of 550 ° C
pour 2 heures. Après l'extraction du cuivre à l'acide trichloracétique, on obtient un catalyseur membrane sous la forme d'un tube dont la paroi est réalisée en alliage susdit et se compose d'une couche non poreuse intérieure d'une épaisseur de 99 /im et d'une couche for 2 hours. After extraction of the copper with trichloroacetic acid, a membrane catalyst is obtained in the form of a tube whose wall is made of the aforesaid alloy and consists of a non-porous inner layer with a thickness of 99 μm. and a layer
poreuse extérieure d'une épaisseur de 1 >m. porous exterior with a thickness of 1> m.
La grandeur de la surface poreuse du cataly- The size of the porous surface of the catalyst
seur membrane est de 620 cm2 de pores au centimètre carré de la surface de membrane. Le coefficient de perméabilité à l'hydrogène à la température de 350 C Its membrane is 620 cm 2 of pores per square centimeter of the membrane surface. The coefficient of permeability to hydrogen at a temperature of 350 ° C.
est de 7,5.10-4 cm2.s-l.MPa-0,5.is 7.5 × 10 -4 cm 2 .s -1-MPa-0.5.
*EXEMPLE 4* EXAMPLE 4
On applique sur une feuille mince d'une épais- A thin sheet of thick
seur de 100 pum en alliage composé de 90,2 % massiques de palladium et de 9,8 % massiques de ruthénium une feuille mince de cuivre d'une épaisseur de 5 /jm et on 100 pum alloy consisting of 90.2% by weight of palladium and 9.8% by mass of ruthenium a thin sheet of copper with a thickness of 5 μm and
la comprime sous une pression de 0,2 MPa à une tempéra- compresses it under a pressure of 0.2 MPa at a temperature of
ture de 300 C pendant 10 heures. Il se produit un sou- 300 C for 10 hours. There is a
dage par diffusion des deux métaux. Après le refroidis- diffusion by the two metals. After cooling
sement de la feuille mince bimétallique, on extrait le of the bimetallic thin film, the
cuivre en le dissolvant dans l'acide trichloracétique. copper by dissolving it in trichloroacetic acid.
On obtient un catalyseur membrane sous la forme d'une feuille mince réalisée en alliage susdit et composée d'une couche non poreuse d'une épaisseur de 98)m et A membrane catalyst is obtained in the form of a thin sheet made of the aforesaid alloy and composed of a non-porous layer with a thickness of 98 μm and
d'une couche poreuse d'une épaisseur de 2 pm. La gran- a porous layer with a thickness of 2 .mu.m. The big
deur de la surface poreuse du catalyseur membrane est de 740 cm2 de pores au centimètre carré de la surface The porous surface of the membrane catalyst is 740 cm 2 of pores per square centimeter of the surface.
de la membrane. Le coefficient de perméabilité du cata- of the membrane. The coefficient of permeability of the cat-
lyseur à l'hydrogène à la température de 200 C est de ,7.10-4 cm2.s-l.MPaO,5 et à la température de 300 C The hydrogen-lysing agent at a temperature of 200 ° C. is 7.10 -4 cm.sup.2.sup.-1 .MPaO.sub.5 and at a temperature of 300.degree.
de 11,0.10-4 cm2.s-l.MPa-0,5.from 11.0 × 10 -4 cm.sup.-1 .MPa-0.5.
EXEMPLE 5EXAMPLE 5
Sur les deux faces d'une feuille mince d'une épaisseur de 100 >um réalisée en alliage composé de ,2 % massiques de palladium et de 9,8 % massiques de ruthénium, on applique par le procédé au trempé des On both sides of a 100 μm thick foil made of an alloy composed of 2% by weight of palladium and 9.8% by weight of ruthenium, the method is applied by dipping.
couches de mercure d'une épaisseur unitaire de 4 "m. layers of mercury with a unit thickness of 4 "m.
On abandonne la feuille mince avec les couches de mer- We leave the thin sheet with the layers of sea-
cure appliquées dessus à une température de 60 C pen- cured on it at a temperature of 60 C
dant 5 heures après quoi on la place dans une solution aqueuse bouillante à 60 % de chlorure de fer (III), 5 hours after which it is placed in a 60% aqueous solution of iron (III) chloride,
on l'y maintient jusqu'à dissolution complète du mer- it is kept there until the sea is completely dissolved.
cure et on la lave à l'eau distillée jusqu'à l'absence de la réaction à l'ion chlore. Apres un traitement de ce genre, on obtient un catalyseur membrane sous la forme d'une feuille mince réalisée en alliage susdit et composée d'une couche non poreuse d'une épaisseur cure and washed with distilled water until the absence of the reaction to the chlorine ion. After a treatment of this kind, a membrane catalyst is obtained in the form of a thin sheet made of the aforesaid alloy and composed of a non-porous layer of a thickness
de 92 pm et de couches superficielles poreuses dispo- of 92 μm and porous superficial layers
sées de part et d'autre de la couche non poreuse et ayant une épaisseur de 4 pm chacune. La grandeur de la surface poreuse du catalyseur membrane est de 520 on either side of the non-porous layer and having a thickness of 4 μm each. The size of the porous surface of the membrane catalyst is 520
cm2 de pores au centimère carré de la surface de mem- cm2 of pores to the square centimeter of the mem-
brane.brane.
Le Tableau 2 suivant indique les données re- The following Table 2 shows the data
latives à la perméabilité à l'hydrogène du catalyseur lative to the hydrogen permeability of the catalyst
membrane obtenu suivant l'Exemple 5. membrane obtained according to Example 5.
d e.t M-;d e.t M-;
TABLEAU 2TABLE 2
T Température, OC 200 300 350 400 () (Coefficient de perméabilité (à l'hydrogène, J.104 4,2 9,1 12,4 14,7 <cm2 sl.MPa-0, 5 () T Temperature, OC 200 300 350 400 () (Coefficient of permeability (with hydrogen, J.104 4.2 9.1 12.4 14.7 <cm2 sl.MPa-0.5 ()
EXEMPLE 6EXAMPLE 6
On applique sur une plaque d'une épaisseur de It is applied to a plate with a thickness of
1000 pm en alliage composé de 92 % massiques de palla- 1000 μm alloy composed of 92% by weight palladium
dium et de 8 % massiques de rhodium comme décrit à dium and 8% by weight of rhodium as described in
l'Exemple 5 des couches de mercure d'une épaisseur uni- Example 5 Mercury layers of a uniform thickness
taire de 5 pm. On abandonne la plaque avec les couches de mercure posées dessus à une température de moins 10 C pendant 3 jours. Ensuite, on extrait le mercure de la plaque en la traitant par une solution aqueuse à 40 % de chlorure de fer (III) portée à l'ébullition. On obtient 5 pm. The plate is left with the mercury layers placed on it at a temperature of minus 10 ° C. for 3 days. Then, the mercury is extracted from the plate by treating with a 40% aqueous solution of iron (III) chloride brought to the boil. We obtain
un catalyseur membrane sous la forme d'une plaque réali- a membrane catalyst in the form of a plate
sée en alliage susdit et comprenant une couche non po- alloy alloy and comprising a non-coated layer
reuse d'une épaisseur de 999 pum et de couches superfi- 999 pum thick and superficial layers
cielles poreuses disposées de part et d'autre de la cou- porous surfaces arranged on either side of the
che non poreuse et ayant une épaisseur de 0,5 pm chacune. not porous and having a thickness of 0.5 pm each.
La grandeur de la surface du catalyseur membrane est de cm2 de pores au centimètre carré de la surface de la membrane, alors que son coefficient de perméabilité à The size of the surface of the membrane catalyst is cm 2 of pores per square centimeter of the surface of the membrane, while its coefficient of permeability to
l'hydrogène à la température de 350 C est égal à 12,9. the hydrogen at a temperature of 350 ° C. is equal to 12.9.
-4 cm2.s-l.MPa-0,5.-4 cm2.s-1 .MPa-0.5.
EXEMPLE 7EXAMPLE 7
On applique sur les deux faces d'une feuille mince de 100 pm d'épaisseur réalisée en alliage de 94 % massiques de palladium et de 6 % massiques de ruthénium des couches de mercure de 8 pm d'épaisseur A thin sheet of 100 μm thickness made of an alloy of 94% by mass of palladium and 6% by mass of ruthenium is applied on both sides of the layers of mercury, 8 μm thick.
chacune en procédant par la méthode de coulée. On aban- each by proceeding by the method of casting. We abandon
donne la feuille mince avec les couches de mercure ap- gives the thin sheet with the layers of mercury
pliquées dessus pendant 1 heure à une température de C. Ensuite, on extrait le mercure en traitant la membrane par une solution aqueuse à 50 % de chlorure de fer (III). On obtient un catalyseur membrane sous The mercury is extracted by treating the membrane with a 50% aqueous solution of iron (III) chloride. A membrane catalyst is obtained under
- 05 la forme d'une feuille mince réalisée en alliage sus- - 05 in the form of a thin sheet made of sus-
dit et composée d'une couche non poreuse d'une épais- said and composed of a non-porous layer of thick
seur de 98 pm et de couches superficielles poreuses disposées de part et d'autre de la couche non poreuse et ayant chacune une épaisseur de 1)m. La grandeur de la surface poreuse du catalyseur membrane est de 280 cm2 de pores au centimètre carré de la surface de 98 μm and porous surface layers disposed on either side of the non-porous layer and each having a thickness of 1) m. The size of the porous surface of the membrane catalyst is 280 cm 2 of pores per square centimeter of the
membrane; son coefficient de perméabilité à l'hydro- membrane; its coefficient of permeability to hydro-
gène à 350QC est égal à 14,1.10-4 cm2.s-l.MPa-O'5 gene at 350QC is equal to 14.1.10-4 cm2.s-l.MPa-O'5
EXEMPLE 8EXAMPLE 8
On prépare un catalyseur membrane en alliage An alloy membrane catalyst is prepared
composé de 95 % massiques de palladium et de 5 % mas- 95% by mass of palladium and 5% by weight
siques de rhodium comme à l'Exemple 7, mais on extrait rhodium as in Example 7, but
le mercure en plaçant la feuille mince après un traite- mercury by placing the thin sheet after a
ment thermique à 150 C dans une solution aqueuse d'aci- temperature at 150 ° C in an aqueous solution of
de nitrique de concentrations variées. nitrate of various concentrations.
L'épaisseur de la couche non poreuse et de la couche poreuse, la grandeur de la surface poreuse et la perméabilité à l'hydrogène (à la température de 350 C) du catalyseur membrane selon la concentration de l'acide nitrique utilisé sont indiquées dans le The thickness of the non-porous layer and the porous layer, the size of the porous surface and the hydrogen permeability (at the temperature of 350 ° C.) of the membrane catalyst according to the concentration of the nitric acid used are indicated in the
Tableau 3.Table 3.
TABLEAU 3TABLE 3
(Concentration de la solution (aqueuse d'acide nitrique, % 20 25 30 (Epaisseur de chaque couche (poreuse, im 2 3,5 5 (Epaisseur de la couche non (poreuse, pm 85 70 50 (Concentration of the solution (aqueous nitric acid,%) (Thickness of each layer (porous, im 2 3.5 5 (Thickness of the non-porous layer, pm 85 70 50
(Grandeur de la surface po-(Size of the surface area
(reuse, cm2 de pores/cm2 310 450 480 (reuse, cm2 of pores / cm2 310 450 480
2595092 -2595092 -
TABLEAU 3 (Suite) () (Coefficient de perméabilité) (à l'hydrogne J.104) ((cm2. s-l.MPa-0,5) 12,6 14,8 13,2) TABLE 3 (Continued) () (Coefficient of Permeability) (Hydrogen J.104) ((cm2 s-l.MPa-0.5) 12.6 14.8 13.2)
(. )(.)
EXEMPLE 9EXAMPLE 9
De part et d'autre d'une plaque de 900 pim d'épaisseur fabriquée en alliage de même composition qu'à l'Exemple 1, on applique au trempé des couches de mercure de 5 pm d'épaisseur chacune. On abandonne On either side of a 900 μm thick plate made of alloy of the same composition as in Example 1, mercury layers 5 μm thick were applied to the quench. We give up
la plaque à une température de 10 C pour une journée. the plate at a temperature of 10 C for a day.
Ensuite, on place la plaque dans une solution aqueuse à 20 % d'acide nitrique pour 1 heure. On obtient un Then, the plate is placed in an aqueous 20% nitric acid solution for 1 hour. We get a
catalyseur membrane sous la forme d'une plaque réali- membrane catalyst in the form of a plate
sée en alliage susindiqué et comprenant une couche non poreuse d'une épaisseur de 90 pm et des couches alloy and comprising a non-porous layer with a thickness of 90 μm and layers
superficielles disposées de part et d'autre de la cou- surface areas on either side of the
che non poreuse d'une épaisseur de 0,45 um chacune. non-porous cheese with a thickness of 0.45 μm each.
La grandeur de la surface poreuse est de 250 cm2 de pores au centimètre carré de la surface du The size of the porous surface is 250 cm 2 of pores per square centimeter of the surface of the
catalyseur membrane alors que son coefficient de per- membrane catalyst while its coefficient of perm
méabilité à l'hydrogène à 350 C est égal à 13,4.10-4 cm2.S-l.MPa-O,5 mecanicity with hydrogen at 350 C equals 13.4.10-4 cm2.S-1 .MPa-O, 5
EXEMPLE 10EXAMPLE 10
On applique sur les deux faces d'une feuille mince de 100 im d'épaisseur fabriquée en alliage de On both sides is applied a thin sheet of 100 μm thick made of
même composition qu'à l'Exemple 1 des couches de mer- same composition as in Example 1 of the sea
cure d'une épaisseur unitaire de 10 pm. On abandonne la feuille avec les couches appliquées dessus à une cure of a unit thickness of 10 pm. We leave the sheet with the layers applied on it to a
température de 145 C pendant 1 heure. Après refroidis- temperature of 145 C for 1 hour. After cooling
sement, on place la feuille mince dans une solution the thin sheet is placed in a solution
aqueuse à 60 % de chlorure de fer (III) et on l'y main- 60% iron (III) chloride and is
tient à l'ébullition. On obtient un catalyseur membra- boils. A membrane catalyst is obtained
ne sous la forme d'une feuille mince exécutée en allia- not in the form of a thin sheet made in alloy
ge susdit et composée d'une couche non poreuse de 96 um above mentioned and composed of a non-porous layer of 96 μm
d'épaisseur et de couches superficielles poreuses dis- of thickness and porous surface layers
posées de part et d'autre de la couche non poreuse et ayant une épaisseurde 2 Hum chacune. La grandeur de placed on either side of the non-porous layer and having a thickness of 2 Hum each. The size of
la surface poreuse est de 540 cm2 de pores au centi- the porous surface is 540 cm 2 of pores
mètre carré de la surface du catalyseur membrane alors que son coefficient de perméabilité à l'hydrogène à 300 C est égal à 7,9.10-4 cm2. s-1.MPa-O,5 et à 400 C, square meter of the surface of the membrane catalyst while its coefficient of permeability to hydrogen at 300 C is equal to 7.9.10-4 cm2. s-1.MPa-0.5 and at 400 ° C,
de 13,2.10-4 cm2.s-.MPa-0,5.13.2.10-4 cm2.s-.MPa-0.5.
Comme le montrent les exemples cités, la As the examples cited show, the
perméabilité à l'hydrogène du catalyseur membrane aug- hydrogen permeability of the membrane catalyst
mente sensiblement (de 1,5 à 2 fois) par comparaison à la perméabilité à l'hydrogène de la feuille mince initiale. Cela permet d'augmenter la productivité du catalyseur membrane dans la réaction d'hydrogénation significantly (1.5 to 2 times) compared to the hydrogen permeability of the initial thin sheet. This makes it possible to increase the productivity of the membrane catalyst in the hydrogenation reaction
des hydrocarbures non saturés.unsaturated hydrocarbons.
On trouvera, dans ce qui suit, les exemples Examples are:
11 à 16 de réalisation de l'hydrogénation des hydro- 11 to 16 for carrying out the hydrogenation of hydro-
carbures non saturés sur le catalyseur membrane reven- unsaturated carbides on the membrane catalyst
diqué préparé suivant les exemples 1, 2, 3, 5, 8 et sur une catalyseur membrane connu préparé suivant le procédé décrit dans la publication: V. M. Gryaznov, V. S. Smirnov, L. K. Ivanova, A. P. Mischenko. Doklady diket prepared according to Examples 1, 2, 3, 5, 8 and a known membrane catalyst prepared according to the process described in the publication: V. Gryaznov M., S. Smirnov S., Ivanova L. L, A. Mischenko P. Doklady
Akadémii nauk SSSR, 1970, Vol. 190, p. 144. Akademii nauk SSSR, 1970, Vol. 190, p. 144.
EXEMPLE 11EXAMPLE 11
On effectue l'étude des propriétés catalyti- The catalytic properties are studied
ques du catalyseur membrane préparé suivant l'Exemile membrane catalyst prepared according to the Exemile
3 et ayant la forme d'un tube en hydrogénant le penta- 3 and having the shape of a tube by hydrogenating penta
diène-1,3 dans un réacteur partagé en deux chambres par ledit catalyseur membrane. Dans l'une des chambres formée par la cavité du tube, on admet l'hydrogène à une vitesse de 30 ml/mn, dans l'autre chambre formée 1,3-diene in a reactor divided into two chambers by said membrane catalyst. In one of the chambers formed by the tube cavity, hydrogen is admitted at a rate of 30 ml / min, in the other chamber formed
par la paroi intérieure du réacteur et la paroi exté- by the inner wall of the reactor and the outer wall
rieure du tube on admet un mélange de pentadiène-1,3 avec l'argon à une vitesse de 10 ml/mn et sous une pression des vapeurs de pentadiène-1,3 égale à 10 pipe is allowed a mixture of pentadiene-1,3 with argon at a rate of 10 ml / min and a pressure of pentadien-1,3 vapor equals 10
Torr. (1330 Pa).Torr. (1330 Pa).
Le Tableau 4 indique la composition du pro- Table 4 shows the composition of the pro-
duit de la catalyse obtenu à des températures variées the result of catalysis obtained at various temperatures
du procédé d'hydrogénation.of the hydrogenation process.
TABLEAU 4TABLE 4
(Tempéra- Carmposition du produit de la catalyse, (ture, C % mol (Tempera- tion of the product of the catalysis, (ture, C% mol
( _____________________ _________)______ (_____________________ _________) ______
( pentane pentène-1pentène-2 pentadiène-1,3 (pentane pentene-1pentene-2 pentadiene-1,3
63,0 - 1,1 35,963.0 - 1.1 35.9
(100 77,9 0,1 12,0 10,0(100 77.9 0.1 12.0 10.0
82,5 1,3 2,2 14,082.5 1.3 2.2 14.0
()()
EXEMPLE 12EXAMPLE 12
L'étude des caractéristiques catalytiques du catalyseur membrane préparé suivant l'Exemple 5 sous la forme de feuille mince, se fait par hydrogénation du pentadiène-1,3 dans un réacteur partagé en deux chambres par ledit catalyseur. Dans l'une des chambres, on envoie un courant d'hydrogène à une vitesse de 30 The study of the catalytic characteristics of the membrane catalyst prepared according to Example 5 in the form of a thin sheet is carried out by hydrogenation of pentadiene-1,3 in a reactor divided into two chambers by said catalyst. In one of the chambers, a stream of hydrogen is sent at a speed of 30
ml/mn et dans l'autre chambre les vapeurs de pentadiè- ml / min and in the other chamber the vapors of pentadiene
ne-1,3 dans un écoulement d'argon à une vitesse de 75 ml/mn à une pression de vapeurs de l'hydrocarbure de Torr (2 KPa); ne-1,3 in a flow of argon at a rate of 75 ml / min at a vapor pressure of the Torr hydrocarbon (2 KPa);
Le Tableau 5 indique la composition du pro- Table 5 shows the composition of the pro-
duit de la catalyse obtenu à des températures variées the result of catalysis obtained at various temperatures
d'exécution de l'hydrogénation. -execution of the hydrogenation. -
TABLEAU 5TABLE 5
(Tipra- Composition du produit de la catalyse, (ture, C % mol) (Tipra- composition of the product of catalysis, (ture, C% mol)
( __)(__)
) pentane pentène-1 pentène-2.) ) ( lOo11,3 15,9 72,8) pentene pentene-1 pentene-2.)) (100.11.3 15.9 72.8)
1OO 11,3 15,9 72,8)1OO 11.3 15.9 72.8)
))
13,1 16,8 70,113.1 16.8 70.1
20,9 6,4 72,720.9 6.4 72.7
20,9 6,4 72,7)20.9 6.4 72.7)
))
EXEMPLE 13EXAMPLE 13
On étudie les caractéristiques catalytiques du catalyseur membrane préparé suivant l'Exemple 2 sous la forme, d'une feuille mince en hydrogénant le The catalytic characteristics of the membrane catalyst prepared according to Example 2 in the form of a thin film by hydrogenating the
pentadiène-1,3 dans un réacteur partagé en deux cham- 1,3-pentadiene in a reactor divided into two chambers
bres par ledit catalyseur. On admet dans l'une des chambres de l'hydrogène à une vitesse de 30 ml/mn et dans l'autre chambre, les vapeurs de pentadiène-1,3 dans un courant d'argon à une vitesse de 30 ml/mn sous une pression des vapeurs de l'hydrocarbure de by said catalyst. In one of the chambers hydrogen is admitted at a rate of 30 ml / min and in the other chamber the vapors of pentadiene-1,3 in a stream of argon at a rate of 30 ml / min. a vapor pressure of the hydrocarbon of
Torr. (2 KPa).Torr. (2 KPa).
Le Tableau 6 indique la composition du pro- Table 6 shows the composition of the pro-
duit de la catalyse obtenu comme résultat de l'hydro- the result of the catalysis obtained as a result of hydro-
génation à des températures variées. generation at various temperatures.
EXEMPLE 14 (témoin) On utilise un catalyseur membrane sous la forme d'une feuille mince en alliage composé de 94,2 % massiques de palladium et de 5, 8 % massiques de nickel EXAMPLE 14 (control) A membrane catalyst is used in the form of an alloy thin film composed of 94.2% by weight of palladium and 5, 8% by weight of nickel
préparé suivant un procédé connu décrit dans la publi- prepared according to a known method described in the
cation: V. M. Gryaznov, V. S. Smirnov, L. K. Ivanova, A. P. Mischenko. Doklady Akadémii nauk. SSSR, 1970, Mr. V. Gryaznov, Mr. S. Smirnov, Mr. L. Ivanova, Mr. A. Mischenko. Doklady Akademi nauk. SSSR, 1970,
vol. 190, p. 144.flight. 190, p. 144.
TABLEAU 6TABLE 6
(Tempéra- Composition du produit de la catalyse, ( ture, C % mol) (Composition of the product of the catalysis, (ture, C% mol)
( 3(3
( pentane pentène-1 pentène-2) ()(pentane pentene-1 pentene-2) ()
( 100 14,9 9,6 75,5)(100 14.9 9.6 75.5)
((
32,0 4,0 64,032.0 4.0 64.0
( 150 25,0 5,4 69,6)(150 25.0 5.4 69.6)
() L'étude des caractéristiques catalytiques dudit catalyseur membrane se fait par hydrogénation du pentadiène-1,3 dans un réacteur partagé en deux chambres par ledit catalyseur. On admet dans l'une des chambres de l'hydrogène à une vitesse de 30 ou de 75 ml/mn et dans l'autre chambre des vapeurs de () The study of the catalytic characteristics of said membrane catalyst is carried out by hydrogenation of pentadiene-1,3 in a reactor divided into two chambers by said catalyst. In one of the chambers, hydrogen is admitted at a rate of 30 or 75 ml / min and in the other chamber
pentadiène-1,3 dans un écoulement d'argon à une vi- 1,3-pentadiene in an argon flow at one
tesse de 10 ml/mn et sous une pression des vapeurs de l'hydrocarbure de 10 Torr. (1330 Pa). Dans le Tableau 7, on indique la composition du produit de la 10 ml / min and under a pressure of 10 Torr hydrocarbon vapors. (1330 Pa). In Table 7, the composition of the product of the
catalyse obtenu sous des températures variées d'exé- catalysis obtained under varying temperatures of
cution de l'hydrogénation et à des vitesses variées hydrogenation and at various speeds
d'admission de l'hydrogène.hydrogen intake.
TABLEAU 7TABLE 7
(Vitesse d'ad- Tempéra- Composition du produit. de la catalyse, (mission de ture, C % mol (Rate of Ad- Tempera- Composition of the product of the catalysis, (mission of ture, C% mol
(l'hydrogène --(hydrogen -
(ml/mn pentane pentène-1 pentène-2 pentadiène-1,3) () (ml / min pentane pentene-1 pentene-2 pentadiene-1,3) ()
( 30 100 1,0 13,0 36,0 50,0)(30 100 1.0 13.0 36.0 50.0)
1,9 23,3 49,7 25,11.9 23.3 49.7 25.1
()()
100 1,0 15,0 26,0 58,0100 1.0 15.0 26.0 58.0
1,3 17,5 60,0 21,21.3 17.5 60.0 21.2
En partant des données citées dans les Ta- Starting from the data cited in
bleaux 4, 5, 6 et 7, on voit que le taux d'hydrogé- 4, 5, 6 and 7, we can see that the hydrogen
nation sur le catalyseur membrane préparé suivant le procédé revendiqué est sensiblement plus élevé que sur le catalyseur membrane préparé par le procédé connu, ce qui permet d'augmenter la charge par unité the membrane catalyst prepared according to the claimed process is substantially higher than the membrane catalyst prepared by the known process, thereby increasing the charge per unit
de surface réactionnelle du catalyseur et d'intensi- reaction surface area of the catalyst and
fier l'hydrogénation.proud hydrogenation.
EXEMPLE 15EXAMPLE 15
On effectue l'étude des caractéristiques ca- The study of the characteristic characteristics of
talytiques du catalyseur membrane préparé suivant talytic membrane catalyst prepared following
l'Exemple 1 sous la forme d'une feuille mince en hy- Example 1 in the form of a thin sheet of
drogénant le cyclopentadiène dans un réacteur parta- cyclopentadiene in a reactor
gé en deux chambres sur le catalyseur membrane indi- ge in two chambers on the catalytic membrane indi-
qué. Dans l'une des chambres, on admet de l'hydrogène à une vitesse de 75 ml/mn et dans l'autre chambre, than. In one of the chambers, hydrogen is admitted at a rate of 75 ml / min and in the other chamber
des vapeurs de cyclopentadiène dans un courant d'ar- cyclopentadiene vapors in a stream of
gon à une vitesse de 60 ml/mn sous une pression des at a speed of 60 ml / min under a pressure of
vapeurs de l'hydrocarbure de 180 Torr. (24 KPa). hydrocarbon vapors of 180 Torr. (24 KPa).
On indique dans le Tableau 8 la composition du produit de la catalyse obtenu à des températures Table 8 gives the composition of the product of the catalysis obtained at temperatures
variées d'exécution de l'hydrogénation. various embodiments of the hydrogenation.
TABLEAU 8TABLE 8
(Tempéra- Composition du produit de la catalyse, ( (ture, C % mol à) cyclopentane cyclopentène cyclopentadiène) () (Composition of the product of catalysis, ((ture, C% mol to) cyclopentane cyclopentene cyclopentadiene) ()
(40 8,0 92,0 -)(40 8.0 92.0 -)
14,2 85,8 -14.2 85.8 -
53,4 46,1 0,5)53.4 46.1 0.5)
( 150 55,1 40,2 4,7(150 55.1 40.2 4.7
( 200 16,3 62,3 21,4)(200 16.3 62.3 21.4)
A une température de 40 - 60 0C, le cyclopen- At a temperature of 40-60 ° C, the cyclopentane
tadiène est hydrogéné à fond, et il se forme alors de tadiene is hydrogenated thoroughly, and it is then formed
préférence le cyclopentène qui est un monomère de dé- preferably cyclopentene which is a monomer of
part pour la préparation des gommes synthétiques. part for the preparation of synthetic gums.
O5O5
EXEMPLE 16EXAMPLE 16
On effectue l'étude des caractéristiques ca- The study of the characteristic characteristics of
talytiques du catalyseur membrane préparé suivant l'Exemple 8 avec la mise en oeuvre pour l'extraction of the membrane catalyst prepared according to Example 8 with the implementation for the extraction
du mercure d'une solution aqueuse à 25 % d'acide ni- mercury from a 25% aqueous solution of nitric acid
trique en hydrogénant du pentène-1 dans un réacteur partagé en deux chambres par ledit catalyseur. Dans by hydrogenating pentene-1 in a reactor divided into two chambers by said catalyst. In
l'une des chambres on admet de l'hydrogène à une vi- one of the chambers one admits hydrogen to a
tesse de 100 ml/mn et dans l'autre, des vapeurs de pentène-1 dans un courant d'argon à la vitesse de 50 ml/mn sous une tension des vapeurs de l'hydrocarbure 100 ml / min and in the other, pentene-1 vapors in a stream of argon at a rate of 50 ml / min under a hydrocarbon vapor tension
de 400 Torr. (53 KPa).400 Torr. (53 KPa).
Le Tableau 9 indique la composition du pro- Table 9 shows the composition of the pro-
duit de la catalyse obtenu sous des températures va- the result of catalysis obtained under varying temperatures.
riées d'exécution de l'hydrogénation. performance of the hydrogenation.
TABELAU 9TABELAU 9
(Tempéra- Composition du produit de la catalyse, (ture, C % mol ( pentane pentène-2 pentène-1 (à () (Composition of the product of the catalysis, (ture, C% mol (pentane pentene-2 pentene-1 (to ()
( 20 99,8 - 0,2)(20 99.8 - 0.2)
40 97,0 2,1 0,940 97.0 2.1 0.9
(,)(,)
( 60 90,1 7,2 2,7)(60 90.1 7.2 2.7)
85,4 11,5 3,185.4 11.5 3.1
(,)(,)
( 150 55,7 29,4 14,9)(150 55.7 29.4 14.9)
() Comme le montrent les exemples cités 12, 13, , 16 l'hydrogénation des hydrocarbures non saturés sur un catalyseur membrane selon l'invention,. dans un intervalle de températures de 20 à 100oC, se déroule pratiquement à 100 %, ce qui permet d'obtenir des () As shown in examples 12, 13, 16, the hydrogenation of unsaturated hydrocarbons on a membrane catalyst according to the invention. in a temperature range of 20 to 100oC, is practically 100%, which makes it possible to obtain
produits visés n'exigant pas leur séparation du réac- covered products that do not require their separation from
tif de départ.departure time.
Ainsi, le catalyseur membrane selon l'in- Thus, the membrane catalyst according to the invention
vention permet de réaliser l'hydrogénation des hydro- vention allows the hydrogenation of hydro-
carbures dans une large gamme de températures (de 20 à 2000C) avec un taux de conversion élevé (jusqu'à %) des hydrocarbures de départ, d'une façon plus carbides in a wide temperature range (from 20 to 2000C) with a high conversion rate (up to%) of the starting hydrocarbons, in a more
sélective, avec obtention de produits qui sont des ma- selective, with products that are
tières premières de valeur pour l'obtention des caout- value for the production of rubber
choucs synthétiques.synthetic bucks.
Le procédé revendiqué de préparation du ca- The claimed process for the preparation of
talyseur d'hydrogénation permet de préparer un cata- hydrogenation catalyst makes it possible to prepare a catalyst
lyseur membrane sélectivement perméable à l'hydrogène sans pores traversants, ce qui offre la possibilité d'hydrogéner par l'hydrogène atomique hautement actif selectively permeable membrane membrane with no through pores, which offers the possibility of hydrogenation with highly active atomic hydrogen
des hydrocarbures non saturés avec un taux de conver- unsaturated hydrocarbons with a conversion rate of
sion élevé et avec une haute sélectivité. high and with high selectivity.
Grâce à la mise en oeuvre du procédé reven- Thanks to the implementation of the
diqué, on obtient un catalyseur membrane ayant une diqué, a membrane catalyst having a
structure cristalline commune avec la couche non po- crystalline structure common with the non-polar layer
reuse du catalyseur, ce qui garantit la résistance mécanique de la couche poreuse et sa stabilité lors de l'hydrogénation sous atmosphère d'hydrogène et d'hydrocarbures, ainsi qu'en cas de régénération par l'air. catalyst, which guarantees the mechanical strength of the porous layer and its stability during hydrogenation under hydrogen and hydrocarbons, and in case of regeneration by air.
Claims (2)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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FR2595092B1 FR2595092B1 (en) | 1988-06-24 |
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FR8602941A Expired FR2595092B1 (en) | 1986-03-10 | 1986-03-03 | CATALYST FOR HYDROGENATION BY HYDROGEN OF UNSATURATED HYDROCARBONS AND PROCESS FOR THE PREPARATION THEREOF |
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DE (1) | DE3609263A1 (en) |
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GB (1) | GB2187756B (en) |
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US6506812B2 (en) | 1995-07-03 | 2003-01-14 | Exxon Mobil Chemical Patents Inc | Method of producing rigid foams and products produced therefrom |
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FR2277059A1 (en) * | 1974-07-01 | 1976-01-30 | Inst Neftechimicheskogo Sintez | CYCLO-ALCENES PREPARATION PROCESS |
DE2710277A1 (en) * | 1977-03-09 | 1978-09-14 | Inst Neftechimicheskogo Sintez | Hydrogen-permeable membrane catalyst prodn. - by applying an organo-silicon polymer layer to a metal ceramic carrier and forming a thin palladium layer on this |
-
1986
- 1986-02-28 JP JP61045144A patent/JPS62204845A/en active Pending
- 1986-03-03 FR FR8602941A patent/FR2595092B1/en not_active Expired
- 1986-03-10 GB GB8605808A patent/GB2187756B/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-03-19 DE DE19863609263 patent/DE3609263A1/en active Granted
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JPS62204845A (en) | 1987-09-09 |
DE3609263A1 (en) | 1987-09-24 |
GB8605808D0 (en) | 1986-04-16 |
FR2595092B1 (en) | 1988-06-24 |
GB2187756A (en) | 1987-09-16 |
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