NL8102436A - METHOD FOR PERFORMING EXOTHERMAL CATALYTIC REACTIONS IN THE GAS PHASE - Google Patents

METHOD FOR PERFORMING EXOTHERMAL CATALYTIC REACTIONS IN THE GAS PHASE Download PDF

Info

Publication number
NL8102436A
NL8102436A NL8102436A NL8102436A NL8102436A NL 8102436 A NL8102436 A NL 8102436A NL 8102436 A NL8102436 A NL 8102436A NL 8102436 A NL8102436 A NL 8102436A NL 8102436 A NL8102436 A NL 8102436A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
catalyst
reaction
respect
particles
nickel
Prior art date
Application number
NL8102436A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Topsoe Haldor As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Topsoe Haldor As filed Critical Topsoe Haldor As
Publication of NL8102436A publication Critical patent/NL8102436A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C01C1/0411Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst characterised by the catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74Iron group metals
    • B01J23/755Nickel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J33/00Protection of catalysts, e.g. by coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/69Sulfur trioxide; Sulfuric acid
    • C01B17/74Preparation
    • C01B17/76Preparation by contact processes
    • C01B17/78Preparation by contact processes characterised by the catalyst used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/02Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
    • C07C1/04Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C07C1/0425Catalysts; their physical properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/396Distribution of the active metal ingredient
    • B01J35/397Egg shell like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201Impregnation
    • B01J37/0205Impregnation in several steps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2523/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
    • C07C2523/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper
    • C07C2523/72Copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2523/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
    • C07C2523/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper
    • C07C2523/74Iron group metals
    • C07C2523/755Nickel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

Br/Bl/lïi/23Br / B1 / ll / 23

Werkwijze voor het uitvoerén van exotherme katalytische reakties in de gasfase.Process for conducting exothermic gas phase catalytic reactions.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het uitvoeren van exotherme katalytische reakties in de gasfase onder toepassing van een gekoelde reaktor, die een vaste of gefiüidiseerd bed van een poreuse deeltjesvor-5 mige katalysator bevat, welke actief is met betrekking tot de gewenste reaktie.The invention relates to a process for carrying out gas phase exothermic catalytic reactions using a cooled reactor containing a solid or fluidized bed of a porous particulate catalyst which is active with respect to the desired reaction.

Bij een groot aantal in de gasfase uitgevoerde katalytische processen treedt een sterke warmteontwikkeling op en in vele gevallen wordt daardoor een aanzienlijke 10 stijging van de temperatuur veroorzaakt. Voorbeelden daar- ✓ van zijn de katalytische omzetting van alcoholen tot koolwaterstoffen volgens de zogenaamde Mobil-synthese, van kooloxiden door methanisering tot methaan of volgens de Fischer-Tropsch-synthese tot benzine en/of alkenen (proces-15 sen, die gepaard gaan met de zogenaamde watergasreaktie); verder de ammoniaksynthese, de bereiding van formaldehyde uit methanol, aardgas of andere koolwaterstoffen en de bereiding van zwavelzuurdamp en zwaveltrioxide uit zwaveldioxide.A large number of catalytic processes carried out in the gaseous phase cause a strong heat development and in many cases this causes a considerable rise in temperature. Examples thereof are the catalytic conversion of alcohols to hydrocarbons according to the so-called Mobil synthesis, of carbon oxides by methanation to methane or according to the Fischer-Tropsch synthesis to petrol and / or olefins (processes involving the so-called water gas reaction); furthermore the ammonia synthesis, the preparation of formaldehyde from methanol, natural gas or other hydrocarbons and the preparation of sulfuric acid vapor and sulfur trioxide from sulfur dioxide.

20 De hoge temperaturen kunnen een aantal nadelen met zich meebrengen. In vele gevallen kunnen zij aanleiding geven tot beschadiging of vernieling van de katalysator, bijvoorbeeld door sinteren van het actieve katalysatormate-riaal of van het poriënsysteem van de katalysator. Dikwijls 25 kunnen ongewenste nevenreakties optreden, bijvoorbeeld de ontleding tot vrije koolstof bij de bereiding van koolwaterstoffen uit kooloxiden of alcoholen, welke koolstof'aanleiding kan geven tot een verstopping en vernieling van de katalysator. In vele gevallen kunnen de hogere temperaturen 30 het reaktie-evenwicht en de selectiviteit in een ongewenste richting verschuiven; zo begunstigt een hoge temperatuur bij de Fischer-Tropsch-synthese de vorming van methaan ten • koste van de gewenste produkten, bijvoorbeeld ethaan, etheen 81 02 4 3 6 __ r - £ * -2- - - of andere alkenen of benzine.20 The high temperatures can have a number of drawbacks. In many cases, they can lead to damage or destruction of the catalyst, for example by sintering the active catalyst material or the catalyst pore system. Undesirable side reactions can often occur, for example, decomposition to free carbon in the preparation of hydrocarbons from carbon oxides or alcohols, which can lead to clogging and destruction of the catalyst. In many instances, the higher temperatures can shift the reaction equilibrium and selectivity in an undesired direction; for example, a high temperature in the Fischer-Tropsch synthesis favors the formation of methane at the expense of the desired products, for example, ethane, ethylene, 81 02 4 3 6 - - 2 - 2 - - - or other olefins or gasoline.

Exotherme katalytische processen worden dikwijls uitgevoerd in adiabatische reaktoren en in dergelijke gevallen poogt men dikwijls de verhoging van de temperatuur te 5 beperken door de reaktiecomponenten te verdunnen hetzij met gassen, die onder de reaktieomstandigheden inert zijn, hetzij door recirculatie van het als produkt gevormde gas. Een verdunning met inerte gassen brengt de kosten van de gassen met zich mee alsmede van het afscheiden van het eindprodukt, 10 terwijl de recirculatie van als produkt gevormd gas een verlies aan energie met zich meebrengt, die moet worden opgebracht voor de recirculatiecompressors.Exothermic catalytic processes are often carried out in adiabatic reactors and in such cases attempts are often made to limit the increase in temperature by diluting the reaction components either with gases inert under the reaction conditions or by recirculation of the product gas. A dilution with inert gases entails the cost of the gases as well as the separation of the final product, while the recirculation of product gas entails a loss of energy to be applied for the recirculation compressors.

In andere gevallen zijn daarom exotherme processen uitgevoerd in koelreaktoren, waardoor een verdunning eh 15 het gebruik van recirculatiecompressoren kan worden vermeden.In other cases, therefore, exothermic processes have been carried out in cooling reactors, so that a dilution and the use of recirculation compressors can be avoided.

Als koelmedia worden onder andere lucht, zoutbaden, synthetische Warmte-overdrachtmedia, zoals "Dowterm" ®en bij de bovenvermelde processen voor de koolwaterstofbereiding dikwijls kokend water toegepast. Bij gekoelde reaktoren is het 20 mogelijk een lage afvoertemperatuur van de als produkt gevormde gassen te bereiken en dientengevolgd een gunstig reaktie-evenwicht in de gevallen, dat de vorming van het gewenste produkt door lage temperatuur wordt begunstigd. In gekoelde reaktoren met een katalysatorbed is het echter 25 niet mogelijk kort na de "ontsteking" van de reaktie, dat wil zeggen op korte afstand van de toevoer van het katalysatorbed, te vermijden, dat een warme zone optreedt, een zogenaamde "hete plaats", waar de temperatuur dikwijls in de buurt van de temperatuur zal liggen, die thenrodynamisch 30 door de adiabatische temperatuurstijging wordt bepaald. Pas daarna wordt het reaktiegas gekoeld, dat wil zeggen verderop in het katalysatorbed. Dientengevolge zullen dezelfde problemen optreden als bovenstaand vermeld met betrekking tot de stabiliteit van de katalysator, mogelijk de selectiviteit 35 en de koolvorming in het geval van koolwaterstofreakties.As cooling media, air, salt baths, synthetic heat transfer media such as "Dowterm" ®, among others, are often used with boiling water in the above hydrocarbon production processes. In cooled reactors it is possible to achieve a low discharge temperature of the gases formed as a product and, consequently, a favorable reaction equilibrium where the formation of the desired product is favored by a low temperature. In cooled reactors with a catalyst bed, however, it is not possible to avoid a hot zone, a so-called "hot place", shortly after the "ignition" of the reaction, ie a short distance from the catalyst bed feed. where the temperature will often be close to the temperature then determined dynamically by the adiabatic temperature rise. Only then is the reaction gas cooled, that is to say further down the catalyst bed. As a result, the same problems as mentioned above will arise with regard to the stability of the catalyst, possibly selectivity and carbon formation in the case of hydrocarbon reactions.

De problemen met betrekking tot de temperatuur van de hete plaats zijn in de literatuur beschreven, onder andere door van Welsenaere en Froment (Chemical Engineering 8102436 f i -3-The problems with regard to the temperature of the hot site have been described in the literature, among others by van Welsenaere and Froment (Chemical Engineering 8102436 f i -3-

Science, deel 25, blz. 1503-1516, 1970) en het blijkt, dat de hete plaats onvermijdelijk is in buisreaktoren met een konstante wandtemperatuur en dat de temperatuur van de hete plaats zeer gevoelig is voor geringe variaties in de proces-5 variabelen, zoals de toevoertemperatuur, concentratie van de reaktiecomponenten en wandtemperatuur. Er bestaat daarom de kans, dat de temperatuur op onregelbare wijze kan toenemen, hetgeen leidt tot het zogenaamd "uit de hand lopen".Science, Vol. 25, pp. 1503-1516, 1970) and it appears that the hot site is unavoidable in tubular reactors with a constant wall temperature and that the temperature of the hot site is very sensitive to slight variations in the process variables, such as the supply temperature, concentration of the reaction components and wall temperature. There is therefore a chance that the temperature may increase irregularly, leading to what is known as "getting out of hand".

Van Welsenaere en Proment geven aan hoe de reakties onder 10 bepaalde omstandigheden kunnen worden geregeld, bijvoorbeeld indien zij worden uitgevoerd in een vast katalysatorbed, dat opgenomen is in buizen, die door een koelmedium zijn omgeven, waarbij in dit geval de buisdiameter een kritische faktor vormt. In het genoemde artikel geven Van Welsenaere 15 en Froment de resultaten voor de oxidatie van p-xyleen tot ftaalzuuranhydride onder atmosferische druk en met een grote ·' overmaat lucht.Van Welsenaere and Proment indicate how the reactions can be controlled under certain conditions, for example if they are carried out in a fixed catalyst bed, which is contained in tubes surrounded by a cooling medium, in which case the tube diameter forms a critical factor. . In the said article, Van Welsenaere 15 and Froment give the results for the oxidation of p-xylene to phthalic anhydride under atmospheric pressure and with a large excess of air.

De berekeningen zijn uitgevoerd voor een irreversibel proces van de eerste orde, maar kunnen eveneens zonder 20 aanzienlijke wijzigingen worden overgedragen op reversibele reakties, die niet van de eerste orde zijn. Hierbij vindt men bijvoorbeeld voor de methaniseringsreakties: (1) CO + 3H2 - - * CH4 + H20 + 49 kcal/mol, (2) 2C0 + 2H2 CH4 + C02 + 59 kcal/mol, en 25 (3) C02 + 4H2 ------CH4 + 2H20 + 39 kcal/mol, dat de diameter van de katalysatorbuizen niet meer dan enkele mm kan bedragen, indien onder alle omstandigheden een volkomen beveiliging tegen het uit de handlopen kan worden bereikt. Een dergelijke kleine buisdiameter is voor industriële 30 toepassing ongeschikt. Het belangrijkste verschil tussen het voorbeeld van Van Welsenaere en Froment en de methaniseringsreakties schijnt gelegen te zijn in de hoge temperatuur en de hoge molaire concentraties bij de laatstgenoemde reakties en de daardoor optredende hoge warmteproduktie per eenheid 35 katalysatorvoeding- Soortgelijke omstandigheden geldën voor andere reakties voor de vorming van koolwaterstoffen, bijvoorbeeld de Fischer-Tropsch-synthese voor de bereiding van benzine en/of alkenen: 81 02436 f ·* -4-The calculations have been performed for an irreversible first order process, but can also be transferred without significant changes to non-first order reversible reactions. For example, for the methanation reactions there are: (1) CO + 3H2 - - * CH4 + H20 + 49 kcal / mol, (2) 2C0 + 2H2 CH4 + CO2 + 59 kcal / mol, and 25 (3) CO2 + 4H2 - ----- CH4 + 2H20 + 39 kcal / mol, that the diameter of the catalyst tubes can be no more than a few mm, if complete protection against hand-run-out can be achieved under all circumstances. Such a small tube diameter is unsuitable for industrial application. The main difference between the example of Van Welsenaere and Froment and the methanation reactions seems to lie in the high temperature and high molar concentrations in the latter reactions and the resulting high heat production per unit of catalyst feed. Similar conditions apply to other reactions for the formation of hydrocarbons, for example the Fischer-Tropsch synthesis for the preparation of gasoline and / or olefins: 81 02 436 f * * -4-

(4) nCO + 2nH„ -λ (CH0)_ + nHo0 + ongeveer 50 kcal/g atoom C(4) nCO + 2nH „-λ (CH0) _ + nHo0 + about 50 kcal / g atom C

2» \ . ^ Γ1 δ of de zogenaamde Mobil synthese voor de bereiding van koolwaterstoffen uit alcoholen, bijvoorbeeld (5) nCH2OH -> ^CS2^n + nIi2° + on9eveer *2 kcal/.g atoom C.2 »\. ^ Γ1 δ or the so-called Mobil synthesis for the preparation of hydrocarbons from alcohols, for example (5) nCH2OH -> ^ CS2 ^ n + nI2 ° + about * 2 kcal / .g atom C.

5 Zonder speciale maatregelen is het dus niet mogelijk een stijging van de temperatuur te voorkomen tot de temperatuur of een waarde van dichtbij deze temperatuur, die bepaald wordt door de adiabatische temperatuurstijging voor dergelijke reakties. Van Welsenaere en Froment stellen 10 een verdunning van de katalysatorvulling van het. katalysator-bed bijvoorbeeld met katalytische inerte vulstoflichamen voor, waardoor de hoeveelheid warmte, die per eenheid van het reaktörvolume wordt geproduceerd, wordt verminderd.Thus, without special measures, it is not possible to prevent an increase in temperature to the temperature or a value close to this temperature, which is determined by the adiabatic temperature rise for such reactions. Van Welsenaere and Froment propose a dilution of the catalyst filling of the. catalyst bed, for example, with catalytic inert filler bodies, thereby reducing the amount of heat produced per unit of the reactor volume.

Gevonden werd echter, dat een relatief sterke mate van ver-15 dunning van de katalysator noodzakelijk is, hetgeen een / verhoging van het katalysatorvolume als zodanig noodzakelijk maakt om de reaktie te "ontsteken". Deze methode bezit dus het nadeel dat een vergroting van de reaktor en dientengevolge een verhoging van de investeringskosten noodzakelijk 20 is alsmede, hetgeen dikwijls belangrijker is, het feit, dat. de verdunning het nadeel bezit de weerstand van de katalysatorvulling of de adsorptiecapaciteit daarvan voor katalysa-torvergiften te verminderen, die met de reaktiestroom worden meegevoerd. Een dergelijke verdunning van de katalysator 25 is daarom niet een bevredigende oplossing van de problemen met betrekking tot de regeling van de temperatuur bij gekoelde exotherme katalytische processen.However, it has been found that a relatively high degree of dilution of the catalyst is necessary, necessitating an increase in the catalyst volume as such to "ignite" the reaction. Thus, this method has the disadvantage that an increase in the reactor and consequently an increase in investment costs is necessary, and, more importantly, the fact that. the dilution has the drawback of reducing the resistance of the catalyst fill or its adsorption capacity to catalyst poisons entrained with the reaction stream. Such dilution of the catalyst 25 is therefore not a satisfactory solution to the problems of temperature control in cooled exothermic catalytic processes.

Voor een verder onderzoek van de problemen werden enkele proeven uitgevoerd in een met lucht gekoelde 30 methaniseringsreaktor met een katalysator bekend onder de produktie-aanduiding MCR-2.X. Dit is een microporeuze, tempe-ratuurstabiele, mechanisch sterke katalysator met nikkel-kristallieten van dezelfde orde van grootte als de poriëndiameter op een drager van Y-aluminiumoxide (zie Karsten 35 Pedersen, Allan Skov en J.R. Rostrup-Nielsen, ACS Symposium, Houston, maart 1980). De katalysator werd gebruikt in de vorm van een cilinders met een hoogte en diameter van 4,3 mm. Bij sommige van de proeven werd de katalysator verdund met 81 02 4 3 6 * i t * -5- katalytisch inactieve cilinders van dezelfde geometrische 2 gedaante. De druk in de reaktor werd op 26 kg/cm gehouden, terwijl een gastoevoer bestaande uit 70% (2,9% CO, 10% C02 en 11% CH^ werd gebruikt. Deze proefomstandigheden zullen 5 een thermodynamisch bepaalde adiabatische stijging van de temperatuur van 380-400°C veroorzaken ongeacht de mate van verdunning van de katalysator.For a further investigation of the problems, some tests were carried out in an air-cooled methanation reactor with a catalyst known under the production designation MCR-2.X. This is a microporous, temperature stable, mechanically strong catalyst with nickel crystallites of the same order of magnitude as the pore diameter on a Y-alumina support (see Karsten 35 Pedersen, Allan Skov and JR Rostrup-Nielsen, ACS Symposium, Houston, March 1980). The catalyst was used in the form of cylinders with a height and diameter of 4.3 mm. In some of the runs, the catalyst was diluted with 81 O 2 4 3 6 * 1 * 5 catalytically inactive cylinders of the same geometrical 2 shape. The pressure in the reactor was kept at 26 kg / cm while using a gas feed consisting of 70% (2.9% CO, 10% CO2 and 11% CH 2. These test conditions will produce a thermodynamically determined adiabatic rise in temperature. of 380-400 ° C regardless of the degree of dilution of the catalyst.

Gevonden werd, dat het zonder verdunning van de katalysator niet mogelijk was de temperatuurstijging te 10 beperken, die daarom de genoemde 380-400°C bereikte. Bij ver-dunningsverhoudingen van 1:3 en 1:5 (dat wil zeggen een volume van inerte cilinders van 3, resp. 5 malen het volume van de katalysatorlichamen) werden werkelijke stijgingen van de temperatuur gemeten, die tot 50°C kleiner waren dan de 15 verwachte adiabatische temperatuurstijgingen van 380-400°C.It was found that without dilution of the catalyst it was not possible to limit the temperature rise, which therefore reached the aforementioned 380-400 ° C. At dilution ratios of 1: 3 and 1: 5 (i.e., a volume of inert cylinders of 3 and 5 times the volume of the catalyst bodies, respectively), actual temperature increases that were up to 50 ° C less than the 15 expected adiabatic temperature increases of 380-400 ° C.

Bij deze proeven was de temperatuur van de buiswand in het gebied van de hete plaats ongeveer 600°C of hoger, hetgeen een onrealistisch hoge buiswandtemperatuur zou zijn bij de industriële uitvoering omdat bij een industrieel gekoelde 20 reaktor de hoogste buiswandtemperatuur niet meer dan 400°C zou bedragen. De bereikte beperking van de temperatuurstijging kan aanzienlijk worden geacht, hoewel deze als zodanig niet van groot industrieel belang is en hoewel de katalysatorverdunning deze wijze op grond van de bovenstaan-25 de overwegingen niet zeer geschikt is.In these tests, the temperature of the tube wall in the region of the hot site was about 600 ° C or higher, which would be an unrealistically high tube wall temperature in the industrial embodiment because in an industrially cooled reactor, the highest tube wall temperature is no more than 400 ° C would amount. The temperature rise limitation achieved can be considered to be substantial, although as such it is not of great industrial importance, and although the catalyst dilution is not very suitable in this way for the sake of the above considerations.

Uit een gedetaileerde analyse van de verminderde temperatuurstijging bleek echter, dat de verminderde temperatuurstijging het gevolg was van het feit, dat de reaktie-snelheid niet in zodanige mate was toegenomen als men op 30 grond van de reaktiekinetika verwachten en verrassenderwijze werd gevonden dat deze vermindering van de reaktiesnelheid te danken was aan het feit, dat de berekende reaktiesnelheid bij hoge temperatuur groter was dan de diffusiesnelheid van de reaktiecomponenten door de gasfilm, die de katalysator-35 deeltjes omgeeft. Daar deze gasfasediffusie vrijwel onafhankelijk is van de temperatuur (activeringsenergie 1-2 kcal/ mol) liep de reaktiesnelheid tegen een grens, die veroorzaakt wordt door het ontbreken van de aanwezigheid van de 81 02 4 3 6 -6- r - * ι reaktiecomponeiiten op de eigenlijke reaktieplaatsen, het inwendige van de katalysatorlichamen, waardoor voorkomen wordt, dat de reaktie uit de hand loopt.However, a detailed analysis of the reduced temperature rise showed that the reduced temperature rise was due to the fact that the rate of reaction had not increased to the extent expected from the reaction kinetics and was surprisingly found to reduce this rate of reaction. the reaction rate was due to the fact that the calculated high temperature reaction rate was greater than the diffusion rate of the reaction components through the gas film surrounding the catalyst particles. Since this gas phase diffusion is almost independent of the temperature (activation energy 1-2 kcal / mol), the reaction rate reached a limit, which is caused by the absence of the 81 02 4 3 6-6 reaction components. the actual reaction sites, the interior of the catalyst bodies, thereby preventing the reaction from getting out of hand.

De uitvinding heeft nu ten doel deze verrassende 5 waarneming te benutten en aan te geven hoe men in het algemeen een uit de handlopen-kan voorkomen bij gekatalyseerde exotherme reaktie in de gasfase in gekoelde reaktortoren, die een bed van een poreuze deeltjesvormige katalysator bevatten welke actief is met betrekking tot de gewenste reak-10 tie. Volgens de uitvinding wordt dit bereikt, wanneer elk van .de afzonderlijke deeltjes van de katalysator in het buitenste gedeelte een zone van verminderde katalytische activiteit met betrekking tot de gewenste reaktie bezit.The object of the invention is now to take advantage of this surprising observation and to indicate how one can generally avoid a run-out in the gas-phase catalyzed exothermic reaction in cooled reactors, which contain a bed of a porous particulate catalyst which is active is with respect to the desired reaction. According to the invention this is achieved when each of the individual particles of the catalyst in the outer part has a zone of reduced catalytic activity with respect to the desired reaction.

üit buitenste gedeelte van elk afzonde.rlijken 15 katalysatordeeltje kan dus bestaan uit een volkomen inerte laag of uit een laag met een verminderde activiteit voor de betreffende sterk exotherme reaktie. In het geval van het gelijktijdig optreden van een sterk exotherme hoofdreaktie te zamen met één of meer nevenreakties (die minder exotherm 20 kunnen zijn of zelfs thermisch neutraal en endotherm) kan - de buitenlaag desgewenst katalytisch actief voor de neven-reaktie maar niet katalytisch actief voor de hoofdreaktie zijn? als voordeel kan worden vermeld dat de bovenvermelde reaktie (1),: (2) en (4), die door nikkel worden gekatalyseerd, 25 gepaard gaan met dé watergasreaktie, eveneens verschuivings-reaktie genoemd: (6) CO + H20 ---* C02 + H2 + 10 kcal/mol, .Thus, the outermost portion of each separate catalyst particle may consist of a completely inert layer or of a layer with reduced activity for the particular highly exothermic reaction in question. In the case of the co-occurrence of a strong exothermic main reaction together with one or more side reactions (which may be less exothermic or even thermally neutral and endothermic) - the outer layer may optionally be catalytically active for the side reaction but not catalytically active for the main reaction? as an advantage it can be mentioned that the above-mentioned reactions (1), (2) and (4), which are catalyzed by nickel, are accompanied by the water gas reaction, also called shift reaction: (6) CO + H 2 O --- * CO2 + H2 + 10 kcal / mol,.

die onder andere door koper wordt gekatalyseerd.which is catalyzed, among other things, by copper.

Indien de buitenlaag katalytisch inert of kata-30 lytisch actief met betrekking tot een nevenreaktie is maar inactief met betrekking tot de hoofdreaktie, kan de bovenvermelde diffusie door de film worden uitgebreid zodat deze eveneens de diffusie door de inerte buitenlaag van de katalysator omvat. Hierdoor zal het mogelijk. zijn de maximale 35 snelheid in de reaktor te bepalen, omdat deze bepaald wordt door de dikte van. de inerte laag. De dikte van de voor de hoofdreaktie inerte laag zal in de praktijk één tot enkele orden van grootte groter zijn dan de dikte van de omgevende 81 0 2 4 3 6 ______If the outer layer is catalytically inert or catalytically active with respect to a side reaction but inactive with respect to the main reaction, the above-mentioned diffusion through the film may be extended to also include diffusion through the inert outer layer of the catalyst. This will make it possible. the maximum speed in the reactor can be determined, because it is determined by the thickness of the reactor. the inert layer. The thickness of the inert layer inert for the main reaction will in practice be one to a few orders of magnitude greater than the thickness of the surrounding 81 0 2 4 3 6 ______

- X- X

-7- gasfilm, welke dikte van de gasfilm op basis van berekening naar schatting ongeveer 1 pm kan bedragen onder normale industriële omstandigheden, zodat de buitenste zone van de katalysatordeeltjes volgens de uitvinding daarom op geschikte 5 wijze een dikte van 0,01-2 mm kan bezitten. Dikten van deze laag van meer dan ongeveer 0,5 of 1 mm zullen in de praktijk alleen in aanraking komen, indien betrekkelijk grote kataly-satofdeeltjes worden gebruikt.Gas film, which thickness of the gas film is estimated to be about 1 µm under normal industrial conditions by calculation, so that the outer zone of the catalyst particles of the invention is therefore suitably 0.01-2 mm thick can own. In practice, thicknesses of this layer of greater than about 0.5 or 1 mm will only come into contact if relatively large catalyst particles are used.

Een algemene verklaring van de uitvinding, zoals 10 beschreven, is, dat een gegeven katalysatorlichaam met een homogene activiteit en een homogeen poriënsysteera, dat aan een gegeven mengsel van de reaktiecomponenten wordt blootgesteld, onderhevig is aan diverse reaktiebeperkingen wanneer de reaktietemperatuur wordt gewijzigd (verhoogd) .A general explanation of the invention, as described, is that a given catalyst body with a homogeneous activity and a homogeneous pore system exposed to a given mixture of the reaction components is subject to various reaction limitations when the reaction temperature is changed (elevated) .

15 Bij lage temperatuur wordt de reaktiesnelheid ¥ beperkt door het katalysatormateriaal. De reaktie verloopt hierbij binnen het zogenaamde intrinsieke snelheidsgebied, waarbij nagenoeg geen concentratiegradient Van de reaktie-componenten over het poriënsysteem van het katalytatorlichaam 20 optreedt. Wanneer de temperatuur hoger wordt, neemt de activiteit van de katalysator toe, hetgeen leidt tot een verhoogde gradient van de reaktiecomponenten over de katalysatorlichamen. Op een bepaald punt wordt.een temperatuur-traject bereikt, waar de diffusie van de reaktiecomponenten 25 door de katalysatorlichamen de beperkende parameters voor de reaktiesnelheid wordt, hetgeen in feite betekent, dat niet al het katalysatormateriaal bij de reaktie wordt benut, zodat de rendemëntsfaktor <1 wordt.At low temperature, the reaction rate ¥ is limited by the catalyst material. The reaction proceeds within the so-called intrinsic velocity range, with virtually no concentration gradient of the reaction components occurring over the pore system of the catalyst body 20. As the temperature increases, the activity of the catalyst increases, leading to an increased gradient of the reaction components across the catalyst bodies. At some point, a temperature range is reached, where the diffusion of the reaction components through the catalyst bodies becomes the limiting parameters for the reaction rate, which effectively means that not all of the catalyst material is utilized in the reaction, so that the efficiency factor is 1 becomes.

Wanneer de temperatuur verder wordt verhoogd, 30 zal de parameter, die de reaktiesnelheid bepaald, het massatransport door de gasfilm zijn, die de katalysatorlichamen omgeeft. Normaliter zal deze snelheid te groot zijn om door een koelen van het oppervlak van de reaktor de temperatuur van de hete plaats te beperken tot een aanzienlijk lagere 35 waarde dan de waarde, die door de adiabatische temperatuurstijging wordt bepaald, hetgeen in vele gevallen betekent, dat een thermisch sinteren niet kan worden vermeden of in het geval van bepaalde methaniseringsreakties, dat de kool- 8102436 __ * t* ^ -8- vorming niet kan worden voorkomen.As the temperature is further increased, the parameter determining the reaction rate will be the mass transport through the gas film surrounding the catalyst bodies. Normally this speed will be too high to limit the temperature of the hot site by cooling the surface of the reactor to a significantly lower value than the value determined by the adiabatic temperature rise, which in many cases means that thermal sintering cannot be avoided or, in the case of certain methanation reactions, that the carbon formation cannot be prevented.

Volgens de uitvinding wordt nu echter een restrictief oppervlak in de afzonderlijke katalysatorlichamen opgenomen door het uitbreiden van de gasfilm of door het op een 5 of andere wijze verminderen van het binnendringende vermogen van de reaktiecomponenten, waardoor de reaktiesnelheid en dientengevolge eveneens de temperatuurstijging wordt beperkt.According to the invention, however, a restrictive surface is now incorporated into the individual catalyst bodies by expanding the gas film or by somehow reducing the penetrating power of the reactants, thereby limiting the rate of reaction and consequently the temperature rise.

Men zou verwachten, dat de opname van een dergelijke inerte laag óf "vertragende laag" moeilijkheden zou^ 10 veroorzaken bij het starten of."ontsteken" van de exotherme reakties. Dit is echter niet het geval, omdat de reaktiesnelheid in de ontstekingszone onder alle omstandigheden klein is, zodat de gasdiffusie door de inerte laag niet restrictief (bepalend) voor de reaktiesnelheid zal zijn. Deze 15 laag zal pas een beperkende faktor worden, dat wil zeggen zal feitelijk pas beginnen effektief té zijn, wanneer de reaktiesnelheid zo hoog wordt, dat het gewenst is deze te vertragen. Daar de inerte laag slechts een klein gedeelte van de katalysatorkorrel uitmaakt blijft de bestandheid van 20 de katalysator tegen vergiftiging behouden.It would be expected that incorporation of such an inert layer or "retarding layer" would cause difficulties in starting or "igniting" the exothermic reactions. However, this is not the case because the reaction rate in the ignition zone is small under all conditions, so that the gas diffusion through the inert layer will not be restrictive (determining) of the reaction rate. This layer will only become a limiting factor, that is, it will actually only be effective when the reaction speed becomes so high that it is desired to slow it down. Since the inert layer makes up only a small portion of the catalyst bead, the catalyst's resistance to poisoning is maintained.

In dit verband kan worden opgemerkt, dat de buitenlaag aan zeer kleine katalysatorkorrels ongeveer 50% van het volume daarvan kan uitmaken, maar dat de fraktie daarvan gewoonlijk aanzienlijk kleiner zal zijn, bijvoorbeeld 25 voor cilindervorm!ge katalysatorlichamen met een hoogte en diameter van 4,2 mm meestal 1-10%, in het bijzonder 2-10% en meestal 2-5% van het volume.In this regard, it may be noted that the outer layer of very small catalyst grains may account for about 50% of its volume, but that the fraction thereof will usually be considerably smaller, for example cylindrical catalyst bodies having a height and diameter of 4. 2 mm usually 1-10%, especially 2-10% and usually 2-5% by volume.

De reaktor kan elk t^pe gekoelde reaktor voor exotherme reakties zijn, bijvoorbeeld een buisreaktor of een 30 reaktor, die een grotere ruimte van willekeurige vorm bezit en koelhuizen bevat, waardoor een koelmedium stroomt. Het katalysatorbed zal gewoonlijk een zogenaamd vast bed zijn, hoewel de uitvinding eveneens kan worden toegepast met betrekking tot katalysatoren in een gefluidiseerd bed.The reactor may be any supercooled reactor for exothermic reactions, for example a tubular reactor or a reactor, which has a larger space of arbitrary shape and contains cold stores through which a cooling medium flows. The catalyst bed will usually be a so-called fixed bed, although the invention can also be applied to fluidized bed catalysts.

35 Zoals opgemerkt moet de buitenlaag een verminder de katalytische activiteit bezitten en hoewel het dikwijls volgens de uitvinding doeltreffend zal zijn een katalysator te gebruiken, waarvan de afzonderlijke deeltjes in het 81 024 3 6 < ? -9- buitenste gedeelte een zone bezitten, die inactief is met betrekking tot de gewenste reaktie (of hoofdreaktie), kan het in sommige gevallen van nut zijn een katalysator te gebruiken, waarin deze buitenste zone toch nog een verminder-5 de activiteit voor de reaktie (of hoofdreaktie) bezit.As noted, the outer layer must have a reduced catalytic activity and although it will often be effective according to the invention to use a catalyst, the individual particles of which are in the 81 024 3 6? In the outer part having a zone which is inactive with respect to the desired reaction (or main reaction), it may in some cases be useful to use a catalyst in which this outer zone still has a reduced activity for the reaction (or main reaction).

De buitenste zone kan op diverse manieren worden verschaft, dikwijls in analogie met de uit de farmaceutische industrie bekende techniek voor het bereiden van tabletten met verscheidene lagen met een wisselende samenstelling of 10 wisselende concentraties van de werkzame stof.The outer zone can be provided in various ways, often in analogy to the technique known in the pharmaceutical industry for preparing multi-layer tablets of varying composition or varying concentrations of the active substance.

Zo is het mogelijk eerst katalysatorlichamen van een normaal type te bereiden, die bestaan uit een poreuze drager, die katalytisch actief materiaal in het poriënsysteem bevat. Deze kunnen volgens een bekende techniek worden 15 bereid, bijvoorbeeld oor coprecipitatie of door eerst poreuze dragerlichamen te bereiden, die daarna met katalytischs', actief materiaal worden geïmpregneerd. De op deze wijze bereide katalysator wordt dan gedompeld in een gel of sol van inert dragermateriaal van hetzelfde of een ander type als 20 het type dat voor de katalysatordrager als zodanig wordt toegepast. Indien de buitenlaag niet volkomen katalytisch inert dient te zijn maar een beperkte katalytische activiteit moet bezitten, kan daarna een impregnering plaatsvinden, waarbij gewaarborgd wordt, dat de concentratie van het 25 katalytisch actieve materiaal kleiner wordt dan de concentratie in de binnenlaag. Afwisselende impregneringen, uitwassen en behandelingen met chemicaliën kunnen worden verenigd, waardoor een gewenste structuur en combinatie van structuren kan worden verkregen. Op een gerede katalysator .For example, it is possible to first prepare normal-type catalyst bodies consisting of a porous support containing catalytically active material in the pore system. These can be prepared according to a known technique, for example by coprecipitation or by first preparing porous support bodies, which are subsequently impregnated with catalytically active material. The catalyst prepared in this way is then dipped in a gel or sol of inert support material of the same or different type as the type used for the catalyst support as such. If the outer layer is not to be completely catalytically inert but must have a limited catalytic activity, an impregnation can then take place, ensuring that the concentration of the catalytically active material becomes smaller than the concentration in the inner layer. Alternate impregnations, washes, and chemical treatments can be combined to provide a desired structure and combination of structures. On a ready catalyst.

30 kan een inerte laag of zelfs een katalytisch actieve laag worden aangebracht, die de openingen van de poriën ten dele verstopt, bijvoorbeeld door elektrolyse of afzetting uit de dampfase, waardoor de katalysatoractiviteit van de buitenlaag en de diffusiesnelheid naar het inwendige van de kata-35 lysator worden verminderd. Een speciale structuur kan worden verkregen door een mengsel van gedesintegreerde katalysator-deeltjes met een inert dragermateriaal te pelleteren. Hierdoor wordt het diffusie-effekt verenigd met een verdunning" 81 0243 6 -10- • ► * · van de katalysator, waardoor de mate van verdunning in aanzienlijke mate kan worden 'verminderd.30, an inert layer or even a catalytically active layer can be applied, which partially clogs the openings of the pores, for example by electrolysis or deposition from the vapor phase, resulting in the catalyst activity of the outer layer and the rate of diffusion to the interior of the kata. lysator are reduced. A special structure can be obtained by pelletizing a mixture of disintegrated catalyst particles with an inert support material. This combines the diffusion effect with a dilution of the catalyst, whereby the degree of dilution can be considerably reduced.

In de praktijk geschikte uitvoeringsvormen van deze methoden en combinaties daarvan zullen voor een des-5 kundige op het onderhavige gebied voor de handliggen.Practically suitable embodiments of these methods and combinations thereof will be obvious to a person skilled in the art.

Zoals opgemerkt kan het beschreven principe niet alleen worden toegepast in het geval van één enkele exo-therme reaktie, maar ook in de gevallen, waarbij een exo-therme hoofdreaktie en één of meer nevenreakties gelijk-10 tijdig plaatsvinden in dezelfde reaktor, die een bed van een deeltjesvormige katalysator bevat, welke actief is met betrekking tot de hoofdreaktie. In dat geval kan elk van de afzonderlijke deeltjes van de katalysator volgens de uitvinding aan de buitenzijde een zone van een materiaal bezit-15 ten, dat tenminste partieel inactief is met betrekking tot / de hoofdreaktie, maar katalytisch actief is met betrekking tot één of meer nevenreakties.As noted, the described principle can be applied not only in the case of a single exothermic reaction, but also in cases where an exothermic main reaction and one or more side reactions take place simultaneously in the same reactor, which is a bed of a particulate catalyst which is active with respect to the main reaction. In that case, each of the individual particles of the catalyst of the invention may have on the outside a zone of a material which is at least partially inactive with respect to the main reaction, but is catalytically active with respect to one or more side reactions.

Een in de praktijk geschikte uitvoeringsvorm van een dergelijke katalysator of in het algemeen van katalysa-20 toren volgens de principes van de uitvinding, is een katalysator:/ waarvan de deeltjes bestaan uit een poreus drager-materiaal, dat katalytisch inactief is met betrekking tot de gewenste reaktie of hoofdreaktie (maar mogelijk katalytisch. actief is met betrekking tot een nevenrehktie) en in 25 een gedeelte van het poriënsysteem een materiaal bevat, dat katalytisch actief is met betrekking tot de gewenste reaktie · of hoofdreaktie enwel op een zodanige wijze, dat de poriën van de buitenste zone van de dragardeéltjes vrij van bet materiaal zijn, dat katalytisch actief is met betrekking tot 30 de gewenste reaktie of hoofdreaktie. Het in de poriën aanwezige katalytisch actieve materiaal kan bijvoorbeeld worden verschaft door coprecipitatie,' door elektrolyse, door afzetting uit de dampfase of door impregnering uit de vloeibare fase.A practically suitable embodiment of such a catalyst or in general of catalysts according to the principles of the invention is a catalyst: the particles of which consist of a porous support material which is catalytically inactive with respect to the desired reaction or main reaction (but possibly catalytically active with respect to a side reaction) and in a part of the pore system contains a material which is catalytically active with respect to the desired reaction or main reaction in such a way that the pores of the outer zone of the carrier particles are free from the material, which is catalytically active with respect to the desired reaction or main reaction. The catalytically active material present in the pores can be provided, for example, by coprecipitation, by electrolysis, by deposition from the vapor phase or by impregnation from the liquid phase.

35 In de gevallen, dat de katalysator alleen kata lytisch actief is met betrekking tot één reaktie kunnen de katalysatordeeltjes volgens de uitvinding bestaan uit een poreus, inactief materiaal, dat in een gedeelte van het 81 02 4 3 6 -« * -11- poriënsysteem een materiaal bevat, dat katalytisch actief is met betrekking tot de gewenste reaktie, terwijl de poriën in de buitenste zone van de drager ten dele geblokkeerd zijn door katalytisch inactief materiaal.In cases where the catalyst is only catalytically active with respect to one reaction, the catalyst particles of the invention may consist of a porous, inactive material, which is in a portion of the 81 02 4 3 6 - * * -11- pore system. contains a material which is catalytically active with respect to the desired reaction, while the pores in the outer zone of the support are partially blocked by catalytically inactive material.

5 Volgens een andere uitvoeringsvorm van dë werk wijze, die van toepassing is in de gevallen, dat slechts één reaktie wordt gekatalyseerd maar ook in de gevallen, dat een hoofdreaktie alsmede één of meer nevenreakties door verschillende componenten van de katalysator worden gekata-10 lyseerd, bezit de toegepaste katalysator de structuur van in de eigenlijke structuur van de poreuse drager ingebedde "eilandjes". In dat geval bestaan de katalysatordeeltjes volgens de uitvinding uit een poreus dragermateriaal, dat als zodanig katalytisch actief kan zijn of een component 15 kan bevatten, die katalytisch actief is met betrekking tot één of meer gewenste nevenreakties, waarbij de deeltjes een zodanige structuur bezitten, dat "eilandjes" van de drager met een hoog gehalte in de poriën daarvan aan een materiaal, dat met betrekking tot de gewenste reaktie of hoofdreaktie 20 actief is, statistisch gelijkmatig in het inwendige van de katalysator zijn verdeeld, maar dat deze in beperktere mate aanwezig of afwezig zijn in de buitenste zone van de katalysator.According to another embodiment of the method applicable in cases where only one reaction is catalyzed, but also in cases where a main reaction as well as one or more side reactions are catalyzed by different components of the catalyst, the catalyst used has the structure of "islets" embedded in the actual structure of the porous support. In that case, the catalyst particles according to the invention consist of a porous support material, which as such can be catalytically active or can contain a component 15 which is catalytically active with regard to one or more desired side reactions, the particles having such a structure that "Islets" of the carrier having a high content in the pores thereof of a material active with respect to the desired reaction or main reaction are distributed statistically uniformly within the interior of the catalyst, but are present to a lesser extent or are absent in the outer zone of the catalyst.

Katalysatoren, die volgens de beschreven princi-25 pes zijn bereid, kunnen met bijzonder voordeel wofden toegepast voor koolwaterstofreakties, zoals de bovengenoemde, in het bijzonder methaniseringsreakties. De katalysator kan dan bestaan uit een bekend dragermateriaal, bijvoorbeeld Y-aluminiumoxide, magnesium-aluminium-spinel, siliciumoxide, 30 zirkoonoxide, titaanoxide of combinaties van twee of meer van deze materialen, te zamen met katalytisch actief nikkel, waarbij in het buitenste gedeelte een zone zonder nikkel of met een verminderde nikkelconcentratie aanwezig. Op deze Wijze wordt het gewenste manteleffekt direkt bereikt.Catalysts prepared according to the described principles can be used with particular advantage for hydrocarbon reactions, such as those mentioned above, in particular methanation reactions. The catalyst may then consist of a known support material, for example Y-aluminum oxide, magnesium-aluminum spinel, silicon oxide, zirconium oxide, titanium oxide or combinations of two or more of these materials, together with catalytically active nickel, in the outer part of which a zone without nickel or with a reduced nickel concentration. In this way, the desired jacket effect is achieved directly.

35 Het principe kan echtër ook op meer elegante wijze worden toegepast, bijvoorbeeld in het geval van de bovenvermelde reakties (1), (2) en (4), die gepaardgaan met de watergasreaktie (6). De reakties (1)-(4) en eveneens de 8102436 -12- water gasre ak tie worden door nikkel gekatalyseerd, terwijl de watergasreaktie ook door onder andere koper wordt gekatalyseerd. Het is van voordeel, dat de methaniseringsreakties op zodanige wijze door de watergas- of verschuivingsreakties ^ worden begeleid, dat de partiele koolmonoxidedruk wordt verhinderd voordat deze in kontakt met het katalytische nikkel te hoog wordt, omdat CO tot op zekere hoogte een katalysatorvergift voor nikkel is, zodat de vergiftiging kan worden teruggedrongen door de partiele CQ-druk te verminderen. Hierbij moet worden opgemerkt, dat het juist metallieknikkel en metalliekkoper zijn, die de reakties katalyseren, terwijl het katalysatormetaal aangèbracht wordt in de vorm van een verbinding, gewoonlijk een nitraat of hydroxide, dat later wordt geoxicjieneerd, bijvoorbeeld door 15 gloeien, en tenslotte gereduceerd door het vrije metaal, / dikwijls bij het begin van de gewenste reaktie met behulp van de in de reaktiecomponenten aanwezige waterstof. Deze omstandigheden zullen onderstaand niet meer in aanmerking worden genomen en de beschrijving zal alleen betrekking 20 hebben op de vrije metalen.However, the principle can also be applied more elegantly, for example in the case of the above-mentioned reactions (1), (2) and (4), which are associated with the water gas reaction (6). The reactions (1) - (4) and also the 8102436-12 water gas reaction are catalyzed by nickel, while the water gas reaction is also catalyzed by, inter alia, copper. It is advantageous that the methanation reactions are accompanied by the water gas or shift reactions in such a way that the partial carbon monoxide pressure is prevented before it becomes too high in contact with the catalytic nickel, because CO is to some extent a nickel catalyst poison. , so that the poisoning can be reduced by reducing the partial CQ pressure. It should be noted here that it is metallic nickel and metallic copper which catalyze the reactions, while the catalyst metal is applied in the form of a compound, usually a nitrate or hydroxide, which is subsequently oxidized, for example by calcination, and finally reduced by the free metal, often at the start of the desired reaction, using the hydrogen contained in the reaction components. These conditions will no longer be taken into account below and the description will relate only to the free metals.

' Het is bekend, dat legeringen van koper en nikkel boven een bepaald kopergehalte een slechte activiteit voor de methanisering vertonen (zie M. Araki en V. Ponec, J. Catalysis 44, 439 (1976)), hetgeen verder wordt toegelicht aan 25 de hand van het onderstaande voorbeeld I. De Ni/Cu-kataly-sator is ebhter nog actief bij de omzetting van koolmonoxide in kooldioxide door de watergasreaktie (61- In verband met de uitvinding kan dit worden benut bij de bereiding van een nikkelkatalysator met een mantel van nikkel-koper-legering 30 .It is known that alloys of copper and nickel above a certain copper content exhibit poor methanation activity (see M. Araki and V. Ponec, J. Catalysis 44, 439 (1976)), which is further explained in using Example 1 below. The Ni / Cu catalyst is still active in the conversion of carbon monoxide to carbon dioxide by the water gas reaction (61- In connection with the invention, this can be utilized in the preparation of a jacketed nickel catalyst nickel-copper alloy 30.

aan de buitenzijde. Op deze wig ze wordt ten eerste een vertraging van de methaniseringsreaktie, die met een sterke warmte-ontwikkeling gepaard gaat, bereid, maar eveneens een verlaging van de partiele koolmonoxidedruk door de watergasreaktie, waardoor de nikkelbevattende katalysatorkern verschoond wordt van de zogenaamde desactivering (zie het bovenvermelde artikel van Harsten Pedersen, Allan Skov en J.R. Rostrup-Nielsen in het ACS-symposium). Door de /i-des-activering wordt het geadsorbeerde koolmonoxide langzaam 8102436 *5. »» -13- omgezet in koolafzettingen met een geringe reaktiviteit, die de katalysator desactiveren, maar dit wordt vermeden/ wanneer volgens de uitvinding nikkelbevattende poreuze katalysatordeeltjes worden toegepast, die koper in de buiten-5 laag van elk deeltje :bevatten.on the outside. On this wedge, first of all, a delay of the methanation reaction, which is accompanied by a strong heat development, is prepared, but also a decrease of the partial carbon monoxide pressure by the water gas reaction, whereby the nickel-containing catalyst core is cleared of the so-called deactivation (see the the above article by Harsten Pedersen, Allan Skov and JR Rostrup-Nielsen in the ACS symposium). Due to the / i-des activation, the adsorbed carbon monoxide slowly becomes 8102436 * 5. Converted to low reactivity carbon deposits which deactivate the catalyst, but this is avoided when using nickel-containing porous catalyst particles containing copper in the outer layer of each particle according to the invention.

De buitenste koperbevattende katulysatorfilm kan op diverse manieren worden gevormd- Zo kan men bijvoorbeeld eerst op bekende wijze deeltjes van een nikkelkatalysator bereiden, bijvoorbeeld door impregnering op coprecipitatie 10 en de deeltjes vervolgens in water of een andere vloeistof onderdompelen en vervolgens in een impregneervloeistof, die een koperverbinding, bijvoorbeeld kopernitraat of koper-hydroxide, bevat.The outer copper-containing catalyst film can be formed in various ways. For example, it is possible to first prepare particles of a nickel catalyst in a known manner, for example, by impregnation on coprecipitation, and then immersing the particles in water or another liquid and then in an impregnation liquid, which copper compound, for example copper nitrate or copper hydroxide.

Volgens een andere methode wordt koperhydroxide 15 uit kopernitraat geprecipiteerd in de buitenste gedeelten van het poriënsysteem van de katalysator. Bij deze methode is het van voordeel dat het dragermateriaal basisch is, bijvoorbeeld vrij magnesiumoxide bevat. Dit kan bijvoorbeeld worden bereikt door toepassing van een drager van magnesium-20 aluminium-spinel, dat bij een zodanige temperatuur (ongeveer 1100°C) is gegloeid, dat het niet-omgezette magnesiumoxide nog enige reaktiviteit zal bezitten- Eveneens kan het poriënsysteem eerst met gesuspendeerd magnesiumoxide of een andere base, zoals calciumoxide of oplossingen van een 25 alkalimetaalhydroxide, worden gevuld- Koperhydroxide zal dan in het buitenste gedeelte van het poriënsysteem neerslaan volgens de reaktie (7) Cu(N03)2 + MgO + H20 -> Cu(OH)2 + Mg(N03)2 30In another method, copper hydroxide 15 from copper nitrate is precipitated in the outer portions of the catalyst pore system. In this method it is advantageous that the carrier material is basic, for example contains free magnesium oxide. This can be achieved, for example, by using a magnesium-20 aluminum spinel support which has been annealed at such a temperature (about 1100 ° C) that the unreacted magnesium oxide will still have some reactivity. suspended magnesium oxide or another base, such as calcium oxide or solutions of an alkali metal hydroxide, are then filled- Copper hydroxide will then precipitate in the outer part of the pore system according to the reaction (7) Cu (NO3) 2 + MgO + H20 -> Cu (OH) 2 + Mg (NO 3) 2 30

De beschreven werkwijze kan worden toegepast voor nikkelkatalysatoren, waarin het nikkel op andere wijze gelijkmatig is verdeeld, zoals bijvoorbeeld door coprecipitatie of impregnering met nikkelnitraat zonder de aanwezig-35 heid van MgO of andere alkalische verbindingen in het poriënsysteem. Indien de katalysatordrager vrij magnesiumoxide af andere alkalische verbindingen bevat, kan het nikkel voor of na het koper worden aangebracht door impreg- 81 02 4 3 6 __ -14- Η * ^ nering met nikkelhexamineformiaat, dat als zodanig alkalisch is, maar geen precipitatié van het nikkel veroorzaakt bij het in kontakt komen met alkalische verbindingen. Op deze wijze is het mogelijk de verhouding 'van nikkel tot koper in 5 de buitenste zone van de katalysator te regelen en tegelijkertijd een gelijkmatige verdeling van het nikkelgehalte te bereiken.The described process can be used for nickel catalysts in which the nickel is otherwise evenly distributed, such as, for example, by co-precipitation or impregnation with nickel nitrate without the presence of MgO or other alkaline compounds in the pore system. If the catalyst support contains free magnesium oxide from other alkaline compounds, the nickel may be applied before or after the copper by impregnation with nickel hexamine formate, which is alkaline as such, but no precipitation of the nickel caused on contact with alkaline compounds. In this way it is possible to control the ratio of nickel to copper in the outer zone of the catalyst and at the same time achieve an even distribution of the nickel content.

De reaktiesnelheid bij de methanisering en daardoor .eveneens de‘ reaktietemperatuur kan volgens dezelfde 10 principes worden geregeld als bij toepassing van een vanadium- of molybdeenkatalysator in een zwavelhoudende atmosfeer, zoals beschreven in de Britse octrooiaanvrage no. 80.40165.The reaction rate in the methanation and thereby also the reaction temperature can be controlled by the same principles as when using a vanadium or molybdenum catalyst in a sulfur containing atmosphere, as described in British Patent Application No. 80,40165.

Het kan in het bijzonder van nut zijn het prin-15 cipe van de uitvinding toe te passen met betrekking tot het in de Britse octrooiaanvrage no. 80.40166 beschreven proces / voor de bereiding'van een gasmengsel met een hoog Cj-kool waterstofgehalte door een toegevoerd gasmengsel, dat waterstof en kooloxiden bevat, tot omzetting te brengen met 20 behulp van een katalysator, die molybdeen en/of vanadium en ijzer en/of nikkel bevat bij aanwezigheid van gasvormige zwavelverbindingen. Deze reaktie is een Fischer-Tropsch-synthese en het is bijzonder belangrijk de temperatuur relatief laag te houden, omdat hogere temperaturen het 25 evenwicht in de richting van de produktie van methaan zullen verschuiven. Volgens de uitvinding kunnen daarom katalysa-torlichamen worden verschaft met een mantel van inactief dragermateriaal of een mantel, die koper bevat, dat tot de gelijktijdige watergasreaktie aanleiding zal geven.It may be particularly useful to use the principle of the invention with respect to the process described in British Patent Application No. 80.40166 / for the preparation of a gas mixture having a high C 1 carbon hydrogen content through an input gas mixture containing hydrogen and carbon oxides to be converted using a catalyst containing molybdenum and / or vanadium and iron and / or nickel in the presence of gaseous sulfur compounds. This reaction is a Fischer-Tropsch synthesis and it is particularly important to keep the temperature relatively low, because higher temperatures will shift the equilibrium towards the production of methane. According to the invention, therefore, catalyst bodies can be provided with a jacket of inactive support material or a jacket containing copper, which will give rise to the simultaneous water gas reaction.

30 De werkwijze volgens de uitvinding wordt nu aan de hand van enkele voorbeelden nader toegelicht.The method according to the invention is now further elucidated on the basis of a few examples.

Voorbeeld IExample I

A. Een reeks katalysatoren werd bereid door copre- cipitatie van natriumsilicaat en verschillende hoeveelheden 35 koper- en nikkelnitraten met natriumwaterstofcarbonaat.A. A series of catalysts were prepared by coprecipitation of sodium silicate and various amounts of copper and nickel nitrates with sodium hydrogen carbonate.

Het geprecipiteerde produkt werd tot deeltjes gevormd, die voor het verwijderen van natriumverbindingen werden gewassen, bij 120°C gedroogd, bij 500°C gegloeid en 81 02 4 3 6 -15- bij 500°C in waterstof werden gereduceerd. De methaniserings- activiteit werd gemeten bij 1 atmosfeer en 250°C. Door een gas bestaande uit 1% CO in ^ in een hoeveelheid van 100 NI/ h over de katalysator in de vorm van onregelmatige lichamen 5 met een afmeting (bepaald door zeven) van 0,3-0,5 mm te leiden. De resultaten waren als volgt:The precipitated product was formed into particles which were washed to remove sodium compounds, dried at 120 ° C, calcined at 500 ° C and reduced in hydrogen at 500 ° C at 500 ° C. The methanation activity was measured at 1 atmosphere and 250 ° C. By passing a gas consisting of 1% CO in hoeveelheid 100 NI / h over the irregular-shaped catalyst 5 having a size (determined by sieving) of 0.3-0.5 mm. The results were as follows:

TABEL ATABLE A

Atomaire ActiviteitAtomic Activity

Katalysator Gew.% verhouding \ no,_Ni '' _Cu Ni/Cu + Ni_10 mol/g/h 1 68.5 0 1.0 93.75 ; 2 54.2 14.6 0.8 22.32 i I 3 40.2 29.0 0.6 8.93 4 26.5 43.0 0.4 3.57 : 5 13.1 56.7 0.2 0.89 I 6_0_700_0_0_Catalyst Wt% Ratio, NNi, _Cu Ni / Cu + Ni-10 mol / g / h 1 68.5 0 1.0 93.75; 2 54.2 14.6 0.8 22.32 i I 3 40.2 29.0 0.6 8.93 4 26.5 43.0 0.4 3.57: 5 13.1 56.7 0.2 0.89 I 6_0_700_0_0_

Het blijkt, dat zelfs een kleine hoeveelheid koper de methaniseringsactiviteit drastisch verlaagd.It turns out that even a small amount of copper drastically reduces the methanation activity.

B. Er werden drie katalysatoren bereid door impreg- 10 nering van een drager van ^-aluminiumoxide met een inwendig 2 oppervlak van ongeveer 40m /g in oplossingen van koperni-traat', nikkelnitraat of resp. een mengsel van nikkelnitraat en kopernitraat. De geïmpregneerde dragers werden bij 550°C gegloeid en bij 720°C in waterstof gereduceerd. De kataly-15 satoren werden beproefd in een reaktor door onder een druk van 1 atmosfeer 53,5 Nl/h gas bestaande uit 61,8 vol.% ^, 18,2 vol.% H2O en 20,0 vol.% CO over een 0,2 g katalysator in de vorm van deeltjes van 0,3-0,5 mm te leiden. Op deze wijze werden de volgende snelheden voor de koolmonoxide-20 omzetting (watergasreaktie, verschüivingsreaktie) en metha-nisering gemeten: TABEL’ B 'B. Three catalysts were prepared by impregnating a support of aluminum alumina with an internal surface area of about 40 m / g in solutions of copper nitrate, nickel nitrate or resp. a mixture of nickel nitrate and copper nitrate. The impregnated supports were annealed at 550 ° C and reduced in hydrogen at 720 ° C. The catalysts were tested in a reactor by passing 53.5 Nl / h gas consisting of 61.8 vol.% H 2, 18.2 vol.% H 2 O and 20.0 vol.% CO under a pressure of 1 atmosphere. a 0.2 g catalyst in the form of 0.3-0.5 mm particles. In this way, the following rates of carbon monoxide conversion (water gas reaction, shift reaction) and methanation were measured: TABLE "B"

Reaktiesnelhéid bij 375°C, 10 ^ mol/g/hReaction rate at 375 ° C, 10 mol / g / h

Ve r schuivingsre ak tie Me th anis erings-_reaktie_Shifting reaction Me th anis eration reaction _

Cu 1,05 0Cu 1.05 0

Ni,Cu ... 73 5,2Ni, Cu ... 73 5.2

Ni+) - 43Ni +) - 43

Ni++) 1431..... 1608 8102436 -16- * *►· -Τ ΙNi ++) 1431 ..... 1608 8102436 -16- * * ► · -Τ Ι

Gemeten bij 311°C daar de reaktortemperatüur niet op 375°CMeasured at 311 ° C as the reactor temperature is not at 375 ° C

kon worden ingesteld.could be set.

"H*)"H *)

Gemeten aan de bovenvermelde katalysator MCR-2X.Measured by the above-mentioned catalyst MCR-2X.

Het blijkt, dat de Ni,Cu-katalysatoren een goede 5 · abtiviteit voor de watergasreaktie bezitten, terwijl geen van de Cu-bevattende katalysatoren een aanzienlijke'activiteit voor de methanisering bezitten.It has been found that the Ni, Cu catalysts have a good activity for the water gas reaction, while none of the Cu-containing catalysts have a significant activity for the methanation.

Voorbeeld IIExample II

Een drager bestaande uit magnesiumoxide met een 10 ondergeschikte hoeveelheid aluminiumoxide (Mg/Al-verhouding 7:1) in de vorm van cilinders met een hoogte en diameter van 4,5 mm werd met een verzadigde waterige kopernitraat-oplossing geïmpregneerd. De geïmpregneerde drager werd bij 550°C gegloeid. Wanneer de deeltjes werden gebroken, was 15 duidelijk waarneembaar, dat het koper zich, als een dunne zwarte mantel in het buitenste gedeelte van de drager had opgehoopt. Bij microscopisch onderzoek bleek, dat de dikte van de laag ongeveer 50 μια. bedroeg.A support consisting of magnesium oxide with a minor amount of alumina (Mg / Al ratio 7: 1) in the form of 4.5 mm height and diameter cylinders was impregnated with a saturated aqueous copper nitrate solution. The impregnated support was calcined at 550 ° C. When the particles were broken, it was clearly visible that the copper had accumulated in the outer part of the support as a thin black jacket. Microscopic examination revealed that the thickness of the layer was approximately 50 μl. amount.

; De met koper gëimpregneerde drager werd geimpreg-20 neerd met een verzadigde waterige nikkelhexamine-formiaat-oplossing, die bereid was door 23 g nikkelformiaat in 50 ml geconcentreerde waterige ammonia -op te lossen. De geïmpregneerde katalysator werd bij 300°C gegloeid. De gebroken deeltjes vertoonden een gelijkmatige kleuring en dus een 25 gelijkmatige verdeling van het nikkel. Bij analyse werden 0,6 gew.% Cu en 2,7 gew.% Ni gevonden.; The copper-impregnated support was impregnated with a saturated aqueous nickel hexamine formate solution prepared by dissolving 23 g of nickel formate in 50 ml of concentrated aqueous ammonia. The impregnated catalyst was calcined at 300 ° C. The fractured particles showed an even coloration and thus an even distribution of the nickel. Upon analysis, 0.6 wt% Cu and 2.7 wt% Ni were found.

Een overeenkomstige katalysator werd bereid door eerst in nikkelhexamine-formiaat te impregneeren en vervólgens in kopernitraat. De kopermantel was zichtbaar als 30 een donkere verkleuring van de 'buitenste zone van de deeltjes. Deze katalysator wordt aangeduid.als katalysator A, terwijl als vergelijking een van kopervrije methaniserings-katalysator, aangeduid als katalysator B, werd bereid door de drager in nikkelhexamine-formiaat te impregneren.A corresponding catalyst was prepared by first impregnating in nickel hexamine formate and then in copper nitrate. The copper jacket was visible as a dark discoloration of the outer zone of the particles. This catalyst is referred to as Catalyst A, while as a comparison, a copper-free methanation catalyst, designated Catalyst B, was prepared by impregnating the support in nickel hexamine formate.

35 Voorbeeld IIIExample III

Een methaniseringskatalysator, die ongeveer 25 gew.% nikkel op een gestabiliseerde drager van aluminium-# oxide bevatte, werd in de vorm van cilinders van 4,2 mm x 81 02 4 36 «3. J* -17- 4,2 mm geïmpregneerd in een gel van aluminiumoxide, dat bereid was door 11 g aluminiumoxide in 180 ml water te suspenderen en met 5,6 ml geconcentreerd salpeterzuur te geleren. De geïmpregneerde katalysator werd bij 550°C ge-5 gloeid.A methanation catalyst containing about 25 wt% nickel on a stabilized aluminum oxide support was produced in the form of 4.2 mm × 81 02 4 36 3 cylinders. J * -17- 4.2 mm impregnated in an alumina gel prepared by suspending 11 g of alumina in 180 ml of water and gelling with 5.6 ml of concentrated nitric acid. The impregnated catalyst was calcined at 550 ° C.

Een overeenkomstige bereiding werd uitgevoerd evenwel met dit verschil, dat 10 ml van het aluminiumoxide-gel tevoren met een oplossing van kopernitraat werd gemengd.A similar preparation was carried out, however, with the difference that 10 ml of the alumina gel was previously mixed with a solution of copper nitrate.

De geïmpregneerde en gegloeide katalysator vertoonde een 10 buitenmantel, die koper bevatte, welke bij microscopisch onderzoek naar schatting een dikte van ongeveer 0,5 mm bezat. Ondergeschikte hoeveelheden kopernitraat waren in het inwendige van de katalysator binnengedrongen, maar de verhouding tot het kopergehalte in de buitenzone tot het koper-15 gehalte in het inwendige bedroeg naar schatting ongeveer 3:1. Deze katalysator werd aangeduid als katalysator C.The impregnated and annealed catalyst exhibited an outer jacket containing copper, which was estimated to have a thickness of about 0.5 mm upon microscopic examination. Minor amounts of copper nitrate had entered the interior of the catalyst, but the ratio of the copper content in the outer zone to the copper content in the interior was estimated to be about 3: 1. This catalyst was designated as Catalyst C.

Voorbeeld IVExample IV

Deze proef dient om aan te tonen hoe een bekleding op een katalysator, die met behulp van een gel is aan-20 gebracht, de reaktiesnelheid bij hoge temperatuur kan verminderen .This test serves to demonstrate how a coating on a catalyst applied by gel can reduce the reaction temperature at high temperature.

Een nikkelhoudende methaniseringskatalysator in de vorm van cilinders van 4,2 mm x 4,2 mm werd met een gel van aluminiumoxide bekleed en vervolgens gedroogd. De 25 katalysator werd vervolgens in zuivere waterstof gedurende 2 uren bij 800°C gereduceerd. Deze katalysator werd aangeduid als katalysator D.A nickel-containing methanation catalyst in the form of 4.2 mm x 4.2 mm cylinders was coated with an alumina gel and then dried. The catalyst was then reduced in pure hydrogen at 800 ° C for 2 hours. This catalyst was designated as Catalyst D.

Een katalysator zonder een dergelijke bekleding werd op dezelfde wijze geactiveerd (gereduceerd!. Deze wordt 30 aangeduid als katalysator E en is identiek met een bovenvermelde katalysator MCR-2X.A catalyst without such a coating was activated (reduced!) In the same manner. It is referred to as Catalyst E and is identical to the above-mentioned MCR-2X catalyst.

Voorbeeld VExample V

Dit voorbeeld heeft betrekking op het onderzoek van de in voorbeelden II-IV vermelde katalysatoren A-E.This example relates to the investigation of Catalysts A-E listed in Examples II-IV.

35 De te onderzoeken katalysatorkorrel werd in een buisreaktor met een inwendige diameter van 6 mm vastgezet tussen 2 thermo-eleinenten. Vervolgens werd in zuivere waterstof tot ongeveer 300°C verhit om mogelijke sporen- 81 02436 # ρ*. .The catalyst granule to be tested was fixed between 2 thermo-elements in a tubular reactor with an internal diameter of 6 mm. Then, in pure hydrogen, it was heated to about 300 ° C to detect possible trace amounts. .

-18- hoe veelheden nikkeloxide te verwijderen. De waterstoftoevoer werd daarna afgestoten, waarna tijdens de gehele proef aan het systeem een synthesegas bestaande uit 9% CO in Hj werd toegevoerd met een snelheid van ongeveer 100 Nl/h. Bij 5 ongeveer 300°C werd de als produkt verkregen gasstroom met behulp van een gaschromatograaf geanalyseerd en werd dz gevormde hoeveelheid methaan bepaald. Daarna werd de temperatuur tapsgewijs verhoogd en werd de methaniseringsreaktie-snelheid bij elkè trap bepaald.-18- how to remove nickel oxide quantities. The hydrogen feed was then turned off, and a synthesis gas consisting of 9% CO in Hj was supplied to the system throughout the run at a rate of about 100 Nl / h. At about 300 ° C, the gas stream obtained as product was analyzed with the aid of a gas chromatograph and the amount of methane formed was determined. Then, the temperature was gradually increased and the methanation reaction rate was determined at each step.

10 Uit de onderstaande tabel blijkt, dat katalysa toren met een uit het gel aangebrachte inerte buitenlaag aanleiding geven tot een verminderde reaktiesnelheid bij hoge temperatuur in vergelijking met de homogene vergelijkende katalysator.The table below shows that catalysts with an inert outer layer applied from the gel give rise to a reduced reaction rate at a high temperature compared to the homogeneous comparative catalyst.

15 . TABEL C15. TABLE C

Katalysator Proeftemp. Methaniserings- / °C activiteit _ ·' mmol/q/h__ Λ 300 1,4Catalyst Test Temp. Methanization / ° C activity '' mmol / q / h__ Λ 300 1.4

Drager van A^O^.MgO 360 4 geïmpregneerd met koper- 417 6 nitraat en nikkelhexamine- 518 12 formiaat 603 11 678 12 B 346 18Carrier of A ^ O ^. MgO 360 4 impregnated with copper 417 6 nitrate and nickel hexamine- 518 12 formate 603 11 678 12 B 346 18

Drager van Al203.Mg0 389 60 geïmpregneerd met nikkel- 482 . 180 hexamine-formiaat 577 250 . . · 715. 240 C 330 55Carrier of Al203.Mg0 389 60 impregnated with nickel 482. 180 hexamine formate 577 250. . 715.240 C 330 55

NiO. Al 203--katalysator 425 95 bekleed met Al203 570 130 741 95 D 243 3,5NiO. Al 203 - catalyst 425 95 coated with Al203 570 130 741 95 D 243 3.5

NiO.Al203-katalysator 295 30 bekleed met een"mantel, 336 50 die koperoxide en A12C>3 bevat 440 65 597 60 8Γ&ΖΤΠΓ - -19- _VERVOLG TABEL C_ E 274 80NiO.Al2 O3 catalyst 295 30 coated with a "jacket, 336 50 containing copper oxide and A12C> 3 440 65 597 60 Γ & ΖΤΠΓ - -19- CONTINUED TABLE C_ E 274 80

NiO.AJ^O^-katalysator 323 180 (de bovenvermelde bekende 379 250 katalysators MCR-2X zonder 438 270 beperkingen) 508 315 569 310NiO.AJ ^ O ^ catalyst 323 180 (the aforementioned known 379 250 catalysts MCR-2X without 438 270 limitations) 508 315 569 310

De reden, waarom katalysatoren B en E maximale activiteiten binnen het beschouwde temperatuurtraject bezitten, is gelegen in de dikte van de gasfilm tijdens de proef, waarbij de gassnelheden aanzienlijk kleiner zijn dan bij de 5 industriële uitvoering; bij de normale industriële uitvoering met hogere gassnelheden zou de gasfilm dunner worden en zou de diffusie in mindere mate worden vertraagd. De massa-overdrachtswaarde voor de gasfilm bedraagt naar schatting ongeveer 7 kgmol/h.m , terwijl deze waarde onder industriële 2 10 omstandigheden ongeveer 100 kgmol/h/m zou zijn. Dit betekent, dat het verschil in activiteit bij hoge temperatuur met en zonder de mantel hoger zou zijn dan aangegeven in tabel C.The reason why catalysts B and E have maximum activities within the considered temperature range is due to the thickness of the gas film during the test, the gas velocities being considerably lower than in the industrial version; in the normal industrial version with higher gas velocities, the gas film would become thinner and diffusion would be slowed to a lesser extent. The mass transfer value for the gas film is estimated to be about 7 kgmol / h.m, while under industrial conditions this value would be about 100 kgmol / h / m. This means that the difference in high temperature activity with and without the jacket would be higher than indicated in Table C.

81 02 4 3 681 02 4 3 6

Claims (11)

1. Werkwijze voor het üitvoeren van een katalytische exotherme reaktie in de gasfase in een gekoelde reaktor, die een bed van een poreuze deeltjesvormige katalysator bevat, welke met betrekking tot de gewenste reaktie 5 actief is, met het kenmerk, dat elk van de afzonderlijke deeltjes van de katalysator aan de buitenzijde een zone van verminderde katalytische activiteit met betrekking tot de gewenste reaktie bezit.Process for carrying out a gas phase catalytic exothermic reaction in a cooled reactor containing a bed of a porous particulate catalyst which is active with respect to the desired reaction, characterized in that each of the individual particles of the catalyst on the outside has a zone of reduced catalytic activity with respect to the desired reaction. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, 10 dat elk van de afzonderlijke deeltjes van de katalysator aan de buitenzijde een zone bezit, die inactief is met betrekking tot de gewenste reaktie.2. Process according to claim 1, characterized in that each of the individual particles of the catalyst has on the outside a zone which is inactive with respect to the desired reaction. 3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de buitenzone van de katalysatordeeltjes een 15 dikte van 0,01-2 urn bezit.3. Process according to claim 1 or 2, characterized in that the outer zone of the catalyst particles has a thickness of 0.01-2 µm. 4. Werkwijze volgens één of meer der voorafgaande conclusies, waarbij een katalytische exotherme hoofdreaktie en één of meer katalytische nevenreakties vrijwel gelijk-, tijdig plaatsvinden in dezelfde reaktör, die een bed van 20 een deeltjesvormige katalysator bevat, welke met betrekking tot de reaktie actief is, met het kenmerk, dat elk van de deeltjes van de katalysator aan de buitenzijde een zone van een materiaal bezit, dat tenminste ten dele inactief is met betrekking tot de hoofdreaktie en katalytisch actief 25 is met betrekking tot één of meer van de nevenreakties.4. Process according to one or more of the preceding claims, in which a catalytic exothermic main reaction and one or more catalytic side reactions take place almost simultaneously in the same reactor, which contains a bed of a particulate catalyst which is active with respect to the reaction. characterized in that each of the particles of the catalyst on the outside has a zone of a material which is at least partially inactive with respect to the main reaction and is catalytically active with respect to one or more of the side reactions. 5. Werkwijze volgens één óf meer der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de katalysatordeeltjes bestaan uit een poreus dragermateriaal, dat katalytisch inactief is met betrekking tot de gewenste reaktie of hoofd- 30 reaktie en in een gedeelte van het poriënsysteem een materiaal bevat, dat katalytisch actief is met betrekking tot de gewenste reaktie of hoofdreaktie, terwijl de poriën in de buitenzone van de drager vrij van het materiaal zijn, dat katalytisch actief is met betrekking tot de gewenste 35 reaktie of hoofdreaktie.5. Process according to any one or more of the preceding claims, characterized in that the catalyst particles consist of a porous support material, which is catalytically inactive with respect to the desired reaction or main reaction and contains a material in a part of the pore system, which is catalytically active with respect to the desired reaction or main reaction, while the outer pores of the support are free from the material which is catalytically active with respect to the desired reaction or main reaction. 6. Werkwijze volgens één of meer der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de katalysatordeeltjes bestaan 81 02 4 3 6 *» -21- uit een poreus, inactief dragermateriaal, dat in een gedeelte van het poriënsysteem een materiaal bevat, dat katalytisch actief is met betrekking tot de gewenste reaktie, terwijl de poriën in de buitenzone van de drager partieel 5 geblokkeerd zijn door een katalytisch inactief materiaal.Process according to one or more of Claims 1 to 3, characterized in that the catalyst particles consist of a porous, inactive carrier material, which contains in a part of the pore system a material which is catalytically active with respect to the desired reaction, while the pores in the outer zone of the support are partially blocked by a catalytically inactive material. 7. Werkwijze volgens één of meer der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de katalysatordeeltjes bestaan uit een poreus dragermateriaal, dat katalytisch inactief is met betrekking tot de gewenste reaktie of hoofdreaktie, 10 maar dat eventueel katalytisch actief is of een component bevat, die katalytisch actief is met betrekking tot één of meer van de gewenste nevenreakties, welke deeltjes een zodanige structuur bezitten, dat "eilandjes" van de drager met een hoog gehalte in de poriën aan een materiaal, dat 15 actief is met betrekking tot de gewenste reaktie of hoofd-reaktie, statistisch gelijkmatig over het inwendige van de katalysator zijn verdeeld maar in veel geringere hoeveelheid aanwezig of afwezig zijn in de buitenzone van de katalysator.7. Process according to one or more of claims 1-4, characterized in that the catalyst particles consist of a porous support material, which is catalytically inactive with respect to the desired reaction or main reaction, but which is optionally catalytically active or contains a component which is catalytically active with respect to one or more of the desired side reactions, which particles have such a structure that "islets" of the carrier having a high pore content of a material active with respect to the desired reaction or main reaction are statistically uniformly distributed throughout the interior of the catalyst but are present or absent in the outer zone of the catalyst in a much smaller amount. 8. Werkwijze volgens één of meer der conclusies 1-4 voor het uitvoeren van methaniseringsreakties begeleid door de watergasreaktie in een gekoelde reaktor met behulp van een deeltjesvormige katalysator, die nikkel in de poriën van een poreus drager bevat, met het kenmerk, dat nikkel-25 houdende poreuze katalysatordeeltjes worden toegepast, die koper in de buitenlaag van elk deeltje bevatten.A method according to any one of claims 1 to 4 for carrying out methanation reactions accompanied by the water gas reaction in a cooled reactor using a particulate catalyst containing nickel in the pores of a porous support, characterized in that nickel Containing porous catalyst particles are used which contain copper in the outer layer of each particle. 9. Werkwijze voor het bereiden van de katalysator, zoals gedefinieerd in conclusie 8, met het kenmerk, dat men een deeltjesvormige, poreuze drager, die nikkel of nikkel- 30 oxide bevat, dat aangebracht is door impregnering of preci-pitatie uit de dampfase of door coprecipitatie van dragermateriaal en katalysatormateriaal, welk- dragermateriaal een . alkalisch materiaal bevat, behandeld met een oplossing van een koperzout en zo in een buitenzone koperhydroxide neer-35 slaat, waarna men de katalysator droogt, gloeit en reduceert .9. Process for preparing the catalyst, as defined in claim 8, characterized in that a particulate, porous support containing nickel or nickel oxide is applied by impregnation or precipitation from the vapor phase or by coprecipitation of support material and catalyst material, which support material is a. alkaline material, treated with a solution of a copper salt to precipitate copper hydroxide in an outer zone, after which the catalyst is dried, calcined and reduced. 10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het dragermateriaal actief .MgO bevat. 81 02 4 36 'v 1{V~- V -22-Method according to claim 9, characterized in that the support material contains active .MgO. 81 02 4 36 'f 1 {F ~ - F -22- 11. Katalysatordeeltje voor het katalyseren van exotherme reakties gekenmerkt door een gemodificeerde buitenzone met een verminderde of in het geheel geen katalytische activiteit voor de betreffende reaktie. 81 024 3 6Catalyst particle for catalyzing exothermic reactions characterized by a modified outer zone with a reduced or no catalytic activity at all for the reaction in question. 81 024 3 6
NL8102436A 1980-05-19 1981-05-18 METHOD FOR PERFORMING EXOTHERMAL CATALYTIC REACTIONS IN THE GAS PHASE NL8102436A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK216980A DK144996C (en) 1980-05-19 1980-05-19 PROCEDURE FOR CARRYING OUT THE CATALYTIC EXOTHERMY GAS PHASE PROCESS AND PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF A CATALYST
DK216980 1980-05-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8102436A true NL8102436A (en) 1981-12-16

Family

ID=8110535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8102436A NL8102436A (en) 1980-05-19 1981-05-18 METHOD FOR PERFORMING EXOTHERMAL CATALYTIC REACTIONS IN THE GAS PHASE

Country Status (13)

Country Link
JP (1) JPS5715834A (en)
AU (1) AU542846B2 (en)
CA (1) CA1165749A (en)
DE (1) DE3119887A1 (en)
DK (1) DK144996C (en)
FR (1) FR2482473B1 (en)
GB (1) GB2077613B (en)
IN (1) IN155291B (en)
IT (1) IT1136615B (en)
NL (1) NL8102436A (en)
NO (1) NO155916C (en)
SE (1) SE448684B (en)
ZA (1) ZA813117B (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0827858B2 (en) * 1987-10-13 1996-03-21 株式会社クボタ How to cancel the product selection right in a vending machine
JP2752438B2 (en) * 1989-06-19 1998-05-18 富士機器工業株式会社 Paperwork
DK173917B1 (en) 1998-07-02 2002-02-18 Topsoe Haldor As Process for producing ammonia
EP1454671A1 (en) * 2003-03-07 2004-09-08 Karsten Pedersen A catalyst for use in production of hydrogen by conversion of organic matter in water
CN103055874A (en) * 2011-10-21 2013-04-24 中国石油化工股份有限公司 Methanation catalyst used for preparing substitute natural gas from synthesis gas, and preparation method and application thereof
WO2014038426A1 (en) * 2012-09-04 2014-03-13 国立大学法人山梨大学 Co-selective methanation catalyst
US9802872B2 (en) 2013-03-28 2017-10-31 Agency For Science, Technology And Research Methanation catalyst
SG2013050877A (en) 2013-06-28 2015-01-29 Agency Science Tech & Res Methanation catalyst
JP6466330B2 (en) * 2013-07-23 2019-02-06 三井金属鉱業株式会社 Carbon monoxide methanation catalyst composition and carbon monoxide methanation catalyst
WO2021261363A1 (en) * 2020-06-22 2021-12-30 三井金属鉱業株式会社 Exhaust gas purification catalyst
US20230356177A1 (en) * 2020-10-14 2023-11-09 Haldor Topsøe A/S Conversion of co2 and h2 to synfuels

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE631220A (en) * 1962-04-20
NL291763A (en) * 1962-05-28
DE2212964C3 (en) * 1972-03-17 1980-01-31 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Supported catalyst containing vanadium pentoxide, titanium dioxide and optionally zirconium dioxide, phosphorus and other metal oxides
JPS5831978B2 (en) * 1972-08-10 1983-07-09 フジミケンマザイコウギヨウ カブシキガイシヤ Kinobutsutsushihogokouzotai
GB1505254A (en) * 1974-07-03 1978-03-30 Haldor Topsoe As Catalyst and process for preparing methane rich gas
US4002658A (en) * 1975-05-01 1977-01-11 Ford Motor Company Methanation catalyst and process of using the same
CA1080685A (en) * 1976-02-02 1980-07-01 James L. Carter Catalyst activation process
US4206087A (en) * 1977-01-06 1980-06-03 Engelhard Minerals & Chemicals Corporation Catalyst for reducing pollutants in waste gas streams and process for preparing the catalyst
US4128506A (en) * 1978-01-23 1978-12-05 General Motors Corporation Platinum-rhodium catalyst for automotive emission control
US4196100A (en) * 1978-01-10 1980-04-01 The International Nickel Co., Inc. Catalyst useful for methanation and preparation thereof
DE2925682A1 (en) * 1979-06-26 1981-01-29 Basf Ag VANADINE PENTOXIDE, TITANIUM DIOXIDE, PHOSPHORUS, RUBIDIUM AND / OR CAESIUM AND Possibly. ZIRCONDIOXIDE CONTAINING CARRIER CATALYST

Also Published As

Publication number Publication date
DK144996B (en) 1982-07-26
IT1136615B (en) 1986-09-03
DK144996C (en) 1982-12-20
DK216980A (en) 1981-11-20
AU7067481A (en) 1981-11-26
IN155291B (en) 1985-01-19
FR2482473A1 (en) 1981-11-20
JPS5715834A (en) 1982-01-27
DE3119887A1 (en) 1982-03-25
CA1165749A (en) 1984-04-17
ZA813117B (en) 1982-05-26
DE3119887C2 (en) 1992-09-24
NO811683L (en) 1981-11-20
NO155916C (en) 1987-06-24
FR2482473B1 (en) 1987-06-26
IT8121815A0 (en) 1981-05-19
SE448684B (en) 1987-03-16
GB2077613A (en) 1981-12-23
GB2077613B (en) 1985-03-06
SE8102986L (en) 1981-11-20
JPH0420656B2 (en) 1992-04-06
NO155916B (en) 1987-03-16
AU542846B2 (en) 1985-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2006286806B2 (en) Process and catalyst for hydrogenation of carbon oxides
CA2677762C (en) Catalysts with high cobalt surface area
Sinfelt Structure of metal catalysts
Dey et al. Property and structure of various platinum catalysts for low-temperature carbon monoxide oxidations
AU2006260683B2 (en) Supported cobalt catalysts for the fischer tropsch synthesis
NL8102436A (en) METHOD FOR PERFORMING EXOTHERMAL CATALYTIC REACTIONS IN THE GAS PHASE
Komatsu et al. Intermetallic compound nanoparticles dispersed on the surface of oxide support as active and selective catalysts
US7169376B2 (en) Method for making hydrogen using a gold containing water-gas shift catalyst
JPH08127544A (en) Production of methane from carbon dioxide and hydrogen
Schmitz et al. Highly active methanol dissociation catalysts derived from supported molten salts
JP3574469B2 (en) Method for oxidizing CO to CO2 and method for producing hydrogen-containing gas for fuel cell
JP2007516825A (en) Reforming catalyst
WO2005016503A2 (en) Catalytic reduction and oxidation processes
BRPI0417920B1 (en) CONVERSION PROCESS OF SYNTHESIS GAS IN HYDROCARBONS IN THE PRESENCE OF SiC BETA
Boudart Concepts in heterogeneous catalysis
GB2142012A (en) Catalytic process for acetic acid, acetaldehyde and ethanol
Gerzeliev et al. Choosing a Microspherical Catalyst for Partial Oxidation of Methane to a Hydrogen-Containing Gas
EP2452915B1 (en) Catalyst composition comprising gold on a sulfated zirconia and a method of making the catalyst
JPH08127545A (en) Production of methane from carbon dioxide
GB2424196A (en) Reforming catalyst
SCHAPER Laboratory of Inorganic and Physical Chemistry, University of Technology, Delft
JPS637842A (en) Catalyst for reforming methanol
Walsh Fischer-Tropsch synthesis over SiO2, ZnO and MnO supported cobalt catalysts
Spivey et al. James T Richardson, Jain-Kai Hung and Jason Zhao
WO2015092006A2 (en) Two-layer catalyst bed

Legal Events

Date Code Title Description
A85 Still pending on 85-01-01
BA A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BC A request for examination has been filed
BV The patent application has lapsed