PL224495B1 - Sposób regeneracji katalizatora tytanowo-silikalitowego Ti-SBA-15 - Google Patents
Sposób regeneracji katalizatora tytanowo-silikalitowego Ti-SBA-15Info
- Publication number
- PL224495B1 PL224495B1 PL404607A PL40460713A PL224495B1 PL 224495 B1 PL224495 B1 PL 224495B1 PL 404607 A PL404607 A PL 404607A PL 40460713 A PL40460713 A PL 40460713A PL 224495 B1 PL224495 B1 PL 224495B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- catalyst
- regeneration
- titanium
- per
- mol
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 136
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 58
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title claims description 35
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title claims description 29
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 17
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims description 17
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims description 16
- XXROGKLTLUQVRX-UHFFFAOYSA-N allyl alcohol Chemical compound OCC=C XXROGKLTLUQVRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 238000006735 epoxidation reaction Methods 0.000 claims description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 18
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 16
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 55
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 25
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 22
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 10
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 9
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N Hydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 8
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical compound OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 230000033444 hydroxylation Effects 0.000 description 3
- 238000005805 hydroxylation reaction Methods 0.000 description 3
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229920000428 triblock copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- OSDWBNJEKMUWAV-UHFFFAOYSA-N Allyl chloride Chemical compound ClCC=C OSDWBNJEKMUWAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004125 X-ray microanalysis Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000003868 ammonium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000012229 microporous material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000012451 post-reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000004148 unit process Methods 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Epoxy Compounds (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób regeneracji katalizatora tytanowo-silikalitowego Ti-SBA-15 zużytego w procesie epoksydacji alkoholu allilowego.
Katalizatory TS-1 i TS-2 należą do najstarszych katalizatorów tytanowo-silikalitowych. Należą one do mikroporowatych materiałów o stosunkowo małej średnicy porów (około 0,5 nm), co ogranicza zastosowania tych katalizatorów do utleniania jedynie cząsteczek organicznych o względnie małym rozmiarze porów. Wadą procesów utleniania biegnących z udziałem TS-1 i TS-2 jest duża nietrwałość tych katalizatorów związana z wymywaniem tytanu z ich struktury, co powoduje utratę aktywności, ponieważ tytan jest centrum aktywnym tych katalizatorów. Następnymi tytanowo-silikalitowymi katalizatorami zastosowanymi w procesach utleniania były mezoporowate katalizatory Ti-MCM-41 and Ti-MCM-48 (średnica porów 2-3 nm). Te katalizatory mogą być stosowane w procesach utleniania cząsteczek organicznych o dużo większym rozmiarze. Wadą tych katalizatorów jest duża wrażliwość na warunki, w których prowadzony jest proces utleniania. W środowisku wodnym i w podwyższonej temperaturze następuje bowiem rozpad struktury tych katalizatorów, ponadto podobnie jak w wypadku wcześniejszych katalizatorów tytanowo-silikalitowych zachodzi tutaj wymywanie tytanu ze struktury katalizatora.
Dalsze badania nad syntezą i właściwościami katalizatorów tytanowo-silikalitowych doprowadziły do zsyntezowania nowego mezoporowatego katalizatora tytanowo-silikalitowego Ti-SBA-15. Jest on otrzymywany w środowisku kwaśnym i w obecności trójblokowego kopolimeru tlenku etylenu i tlenku propylenu Pluronika P123 jako templatu. Ti-SBA-15 charakteryzuje się grubszymi ścianami porów w porównaniu do starszych, mezoporowatych katalizatorów tytanowo-silikalitowych Ti-MCM-41 i Ti-MCM-48, stąd może on być dużo trwalszy w warunkach, w których prowadzone są procesy utleniania. Poza tym materiał ten posiada dodatkową porowatość, co może się przyczynić do większej aktywności tego katalizatora. Dodatkową zaletą tego katalizatora jest to, że jest on otrzymywany w obecności biodegradowalnego trójblokowego kopolimeru - Pluronika P123, wcześniejsze katalizatory tytanowo-silikalitowe otrzymywano w obecności związków amoniowych, co czyniło ich syntezę uciążliwą dla środowiska naturalnego.
Katalizator Ti-SBA-15 (stosowany w badaniach nad odzyskiem i regeneracją katalizatora Ti-SBA-15 po procesie epoksydacji alkoholu allilowego) otrzymano metodą opisaną przez Berube i współpracowników [F. Berube, F. Kleitz, S. Kaliaguine, J. Phys. Chem. C 112 (2008) 144039]. Jest to ten sam katalizator, który badano pod kątem jego odzysku i regeneracji w zgłoszeniu patentowym P 399 666 (autorzy A. Wróblewska i E. Makuch).
Z literatury znane są głównie sposoby odzysku i regeneracji katalizatorów tytanowo-silikalitowych TS-1.
M.G. Clerici ze współpracownikami [M.G. Clerici, G. Bellussi, U. Romano, Synthesis of propylene oxide from propylene and hydrogen peroxide catalysed by titanium silicalite, J. Catal. 129 (1991) 159-167] opisują w sposób ogólny dwie drogi przywracania aktywności katalizatora TS-1. Pierwsza polega na kalcynacji w temperaturze 550°C, druga na przemywaniu rozpuszczalnikiem w podwyższonej temperaturze (metanol lub rozpuszczalnik stosowany w procesie epoksydacji). Pierwsza metoda wymaga dosyć znacznych nakładów energii a druga jest bardzo czasochłonna i zużywa duże ilości rozpuszczalnika, wymaga również znacznych nakładów energetycznych związanych z przemywaniem w podwyższonej temperaturze. Obie metody pozwalają przywrócić początkową aktywność katalizatorowi TS-1.
W patencie US 5 620 935 opisano metodę regeneracji katalizatora zeolitowego zawierającego atomy Ti przez traktowanie zużytego katalizatora nadtlenkiem wodom. Opisywany katalizator był stosowany w epoksydacji propylenu. Metoda regeneracji polegała na tym, że katalizator oddzielano z mieszaniny poreakcyjnej przez odfiltrowanie lub odwirowanie, przemywano rozpuszczalnikiem (woda). Następnie przygotowywano zawiesinę katalizatora w wodnym roztworze nadtlenku wodoru o stężeniu od 0,01 do 70% wag. (preferowane stężenie 10-45% wag.) i tak otrzymaną zawiesinę utrzym ywano w temperaturze od 0°C do 150°C (preferowano temperaturę od 40 do 120°C). Czas regeneracji dobierano tak, aby uzyskać od 20-100% początkowej aktywności katalizatora. Zregenerowany katalizator był następnie zawracany do procesu epoksydacji wraz z roztworem nadtlenku wodom zastosowanym do regeneracji lub opcjonalnie był częściowo lub całkowicie oddzielany od tego roztworu.
G.F. Thiele ze współpracownikami [G.F. Thiele, E. Roland, Propylene epoxidation with hydrogen peroxide and titanium silicalite catalyst: activity, deactivation and regeneration of the catalyst.
PL 224 495 B1
J. Mol. Catal. A: Chemical 117 (1997) 351-356] przedstawili metodę regeneracji katalizatora TS-1 polegającą na przemywaniu 1 g katalizatora za pomocą 25 ml 5% roztworu wodnego nadtlenku wodoru w czasie: 15 minut, 1h, 4h i w temperaturze wrzenia roztworu. Po przemywaniu katalizator był odfiltrowywany, przemywany wodą dejonizowaną i metanolem, a następnie suszony na powietrzu w temperaturze otoczenia. Badania pokazały, że przemywanie przez 4h katalizatora TS-1 pozwala przywrócić mu aktywność.
W patencie US 6063941 przedstawiono metodę regeneracji katalizatora tytanowo-silikalitowego polegającą na przemywaniu zużytego katalizatora roztworem czynnika utleniającego (nadtlenek wodoru, ozon, organiczne nadtlenki) przy zachowaniu pH roztworu przemywającego w zakresie od 4 do 7. Do przemywania stosowano roztwory nadtlenku wodoru o stężeniu od 1 do 10% wag., a przemywanie prowadzono w temperaturach od 25°C do temperatury wrzenia roztworu przemywającego. Przemywanie prowadzono w czasie do 2h. Taki sposób regeneracji pozwolił przywrócić aktywność katalizatorowi tytanowo-silikalitowemu.
X. Liu ze współpracownikami [X. Liu, X. Wang, X. Guo, G. Li, H. Yan, Regeneration of lamina TS-1 catalyst in the epoxidation of propylene with hydrogen peroxide, Catal. Letters. 97 (3-4) (2004) 223-229] zastosowali dwie różne metody do regeneracji katalizatora TS-1: pierwsza stosowała do regeneracji rozcieńczony roztwór nadtlenku wodom, a druga polegała na kalcynacji katalizatora w atmosferze powietrza lub azotu. Regenerację katalizatora na powietrzu prowadzono przez 24 h w temperaturach 200, 300, 400 i 540°C. Badania katalityczne prowadzono w następujących waru nkach: temperatura 60°C, ciśnienie 3 MPa, stosunek molowy propylen/nadtlenek wodoru 4,17, rozpuszczalnik - metanol, stosunek molowy metanol/nadtlenek wodoru 23,6, badania prowadzono przez 72 h, ale katalizator ulegał dekatyzacji po 3h. Badania te pokazały, że świeży katalizator TS-1 charakteryzował się konwersją nadtlenku wodoru 95,7% mol i selektywnością przemiany do tlenku propylenu 90,8% mol, natomiast kalcynacja katalizatora, który wcześniej uległ dezaktywacji w 200°C pozwalała uzyskać konwersję nadtlenku wodoru 92% mol i selektywność tlenku propylenu 92,7% mol. W wyższych temperaturach prowadzenia kalcynacji, te dwie funkcje procesu przyjmowały następujące wartości: w 300°C 93,3 i 90,9% mol, w 400°C 96 i 88,6% mol i w 540°C 96,3 i 87,5% mol. Regenerację katalizatora w atmosferze azotu prowadzono przy przepływie azotu 20 ml/min i w czasie 24 h w temperaturach 200, 300, 400 i 500°C. Badania katalityczne prowadzono w takich samych warunkach jak wyżej. Badania te pokazały, że kalcynacja katalizatora, który wcześniej uległ dezaktywacji w 200°C pozwalała uzyskać konwersję nadtlenku wodoru 89,2% mol i selektywność tlenku propylenu 91.2% mol. W wyższych temperaturach prowadzenia kalcynacji, te dwie funkcje procesu przyjmowały następujące wartości: w 300°C 96,2 i 83,4% mol, w 400°C 95,5 i 88,8% mol i w 500°C 96,2 i 86,4% mol. Regenerację katalizatora za pomocą rozcieńczonego roztworu nadtlenku wodoru (1,5% wag.) prowadzono w temperaturze 80°C przez 12 h, po tej regeneracji i po wykonaniu testów katalitycznych w warunkach wymienionych wyżej katalizator odzyskał praktycznie swoją początkową aktywność.
H. Liu ze współpracownikami [H. Liu, G. Lu, Y. Guo, Y. Guo, J. Wang, Deactivation and regeneration of TS-1/diatomite catalyst for hydroxylation of phenol in fixe-bed reactor, Chem. Eng. J. 108 (2005) 187-192] przedstawili cztery metody regeneracji katalizatora TS-1 po procesie hydroksylacji fenolu do hydrochinonu i pirokatechiny. Pierwsza metoda polegała na kalcynowaniu zużytego katalizatora na powietrzu w temperaturze 550°C przez 5h. Druga metoda wymagała przemywania pod chłodnicą zwrotną zużytego katalizatora w roztworze wodnym nadtlenku wodoru o stężeniu 5% wag. w temperaturze 70°C przez 4h. W trzeciej metodzie prowadzono przemywanie katalizatora w acetonie w temperaturze 50°C przez 5h. W 4 metodzie prowadzono przemywanie złoża katalizatora bezpośrednio w reaktorze za pomocą acetonowego roztworu nadtlenku wodoru o stężeniu 10% wag. w temperaturze 84°C przez 4h. Dwie pierwsze metody pozwoliły całkowicie odzyskać aktywność katalizatorowi, w tej ocenie brano pod uwagę konwersję nadtlenku wodoru i sumę selektywności przemiany do pirokatechiny i hydrochinonu oraz konwersję fenolu (dla świeżego TS-1 konwersja nadtlenku wodoru wynosiła 96,3% mol, suma selektywności w kierunku hydrochinonu i pirokatechiny 98,8% mol, a konwersja fenolu 28,1% mol, natomiast po regeneracji dwiema pierwszymi metodami funkcje te wynosiły odpowiednio: 95,9% mol, 98,4% mol i 27,8% mol). Przy użyciu dwóch pozostałych metod aktywność katalizatora nie została przywrócona całkowicie (konwersja nadtlenku wodoru wynosiła 77,0 i 88,5% mol, suma selektywności w kierunku hydrochinonu i pirokatechiny 88,1 i 89,1% mol, a konwersja fenolu 18,5 i 18,9% mol).
W patencie WO 001876 (2006) przedstawiono metodę regeneracji zeolitowego katalizatora zawierającego tytan (TS-1) stosowanego w procesie epoksydacji propylenu, przez przemywanie wodą
PL 224 495 B1 lub mieszaniną alkoholu (metanol, t-butanol) i wody (stosunek alkohol : woda 20/80, 50/50, 80/20) albo dwóch alkoholi i wody (stosunek alkohol t-butylowy : metanol : woda 25/25/50) w temperaturach od 25 do 200°C. Przemywanie prowadzono w autoklawach wykonanym ze stali o pojemności 100 ml i 300 ml, pod zwiększonym ciśnieniem. Katalizator po przemywaniu odsączano, a następnie suszono pod próżnią przez 4h w temperaturze 81°C. Najlepsze wyniki uzyskano stosując do przemywania wodę i prowadząc proces przemywania w 100°C - epoksydacja propylenu przebiegała podobnie jak na świeżym katalizatorze TS-1.
Q. Wang ze współpracownikami [Q. Wang, L. Wang, J. Chen, Y. Wu, Z. Mi, Deactivation and regeneration of titanium silicalite catalyst for epoxidation of propylene, J. Mol. Catal. A: Chemical 273 (2007) 73-80] opisał metodę regeneracji katalizatora TS-1 stosowanego w procesie epoksydacji propylenu. Po reakcji zużyty katalizator był oddzielany przez odwiro wanie i suszony na powietrzu w temperaturze otoczenia. Podczas regeneracji za pomocą alkoholu izopropylowego lub nadtlenku wodoru, alkohol izopropylowy lub 30-proc. nadtlenek wodoru dodawano do kolby zawierającej zużyty katalizator. Mieszaninę mieszano przez 4,5 h w 80°C podczas regeneracji za pomocą alkoholu izopropylowego i w 40°C podczas regeneracji za pomocą nadtlenku wodoru. Po tym etapie katalizator odwirowywano i suszono w 100°C, a następnie prowadzono regenerację za pomocą kalcynacji w 550°C przez 5h. Katalityczne właściwości tak otrzymanego katalizatora sprawdzano prowadząc reakcję w autoklawie, w którym umieszczano alkohol izopropylowy (42,3 g), 30-proc. nadtlenek wodoru (4,8 g) i TS-1 (0,7 g), później do autoklawu wprowadzano odpowiednia ilość propylenu. Reakcje prowadzono przez 2h w temperaturze 40°C i pod ciśnieniem 0,4 MPa. Wyniki epoksydacji pokazały, że katalizator prawie całkowicie odzyskał swoją początkową aktywność, przy czym do oceny brano pod uwagę konwersję nadtlenku wodoru, która wynosił blisko 100% mol dla nowego i regenerowanego katalizatora.
W patencie WO 017452 przedstawiono metodę regeneracji katalizatorów tytanowo-silikalitowych po procesie epoksydacji chlorku allilu i po procesie hydroksylacji fenolu polegającą tym, że kat alizator bezpośrednio w reaktorze poddaje się działaniu mieszaniny zawierającej ozon. Proces regen eracji prowadzi się w temperaturach poniżej 100°C. Przed regeneracją ozonem złoże katalizatora przemywa się w temperaturach od 20 do 40°C odpowiednim rozpuszczalnikiem wybranym z grupy: alkoholi, estrów, ketonów, może to tez być woda lub wodny roztwór nadtlenku wodoru. Po tym przemywaniu złoże katalizatora suszy się w temperaturze od 50 do 100°C. Taki sposób regeneracji pozwala przywrócić aktywność katalizatorowi TS-1.
W zgłoszeniu patentowym P 399 666 opisano sposób regeneracji katalizatora Ti-SBA-15 odzyskiwanego z mieszanin poreakcyjnych po epoksydacji alkoholu allilowego. Sposób ten polegał na tym, że roztwór poreakcyjny kierowano na filtr, gdzie oddzielano k atalizator Ti-SBA-15 od roztworu poreakcyjnego i przemywano go wodą dejonizowaną, a później metanolem, po czym suszono i zawracano do procesu epoksydacji alkoholu allilowego. Oddzielanie na filtrze prowadzono w temperaturze 20-25°C. Czynności związane z regeneracją, przemywaniem i suszeniem katalizatora Ti-SBA-15 powtarzano aż do momentu, gdy konwersja alkoholu allilowego osiągnęła wartości 0% mol, wówczas katalizator, który utracił aktywność poddawano kalcynacji w piecu w temperaturze 550°C przez 3h i znowu stosowano w procesie epoksydacji. Proces epoksydacji alkoholu allilowego prowadzono w następujących warunkach: temperatura 40°C, stosunek molowy alkohol allilowy/nadtlenek wodoru = 2:1, ilość katalizatora 3% wag., stężenie metanolu 80% wag., czas reakcji 2h i szybkość mieszania 200 obr./min. Badania nad sposobem regeneracji katalizatora przedstawionym w zgłoszeniu patentowym P 399 666 pokazały, że na tym katalizatorze można wykonać sumarycznie 7 cykli badań katalitycznych. Przy czym w cyklu IV katalizator jest aktywny w 5 etapach, w V cyklu w 5 etapach, w VI cyklu w 6 etapach, a w VII cyklu w 2 etapach. Po siódmym cyklu katalizator nie powinien być więcej stosowany w procesie epoksydacji bez zastosowania bardziej skutecznej metody jego regeneracji, gdyż utracił całkowicie aktywność z powodu niewielkiej zawartości tytanu.
Celem niniejszego wynalazku było opracowanie metody regeneracji katalizatora Ti-SBA-15, który utracił całkowicie aktywność, pomimo tego, że w trakcie epoksydacji alkoholu allilowego stosowano metodę opisana w zgłoszeniu P. 399 666.
Sposób regeneracji katalizatora Ti-SBA-15 który w procesie epoksydacji alkoholu allilowego utracił całkowicie aktywność z powodu niewielkiej zawartości tytanu, charakteryzuje się tym, że niea ktywny katalizator poddaje się procesowi impregnacji tytanem za pomocą o-tytanianu tetraizopropylu, w ilości 1 g o-tytanianu tetrabutylu na 1 g katalizatora, następnie przemywa się, poddaje kondensacji struktury w autoklawie, ponownie przemywa się, suszy się i poddaje kalcynacji, otrzymując formę aktywną katalizatora. Katalizator impregnuje się przygotowując jego mieszaninę z izopropanolem,
PL 224 495 B1 w ilości na 1 g katalizatora 10 ml izopropanolu, całość miesza się przez 15 minut z szybkością 300 -400 rpm, a następnie do tej mieszaniny wkrapla się o-tytanian tetraizopropylu i całość miesza się dalej z tą samą szybkością przez 19 godzin, po czym dodaje się wodę dejonizowaną, w ilości 2,016 g wody na 1 g katalizatora i całość wytrząsa się przez 1 godzinę. Następnie katalizator przemywa się wodą dejonizowaną trzykrotnie porcjami po 150 ml na 1 g katalizatora. Kondensację struktury otrzymanego materiału prowadzi się pod zwiększonym ciśnieniem dodając wodę dejonizowaną, w ilości 100 ml na 1 g katalizatora i umieszczając mieszaninę w autoklawie na 24 godziny w temperaturze 110°C. Następnie przemywa się katalizator na filtrze 3-krotnie wodą dejonizowaną w ilości po 150 ml na 1 g katalizatora, po czym suszy się go w suszarce przez 16 godzin w temperaturze 110°C i kalc ynuje 4 godziny w temperaturze 400°C.
Tak otrzymany, impregnowany tytanem (zregenerowany) katalizator możne być dopiero ponownie użyty w procesie epoksydacji alkoholu allilowego. Katalizator stosowany w tym procesie po każdym użyciu przemywa się na filtrze i suszy, aż do momentu gdy konwersja alkoholu allilowego osiągnie wartość 0% mol, wówczas katalizator, który utracił aktywność oprócz przemywania na filtrze suszenia, poddaje się kalcynacji, opisano to szczegółowo w zgłoszeniu patentowym P 399 666.
Sposób regeneracji katalizatora umożliwia wielokrotne wykorzystanie zregenerowanego materiału w procesie epoksydacji alkoholu allilowego. Badania wykazały, że jest on bardzo aktywny i mimo 9-krotnego użycia w procesie epoksydacji praktycznie w ogóle nie traci swojej aktywności Zastosowana metoda regeneracji pozwala obniżyć koszty procesu, dzięki temu, że kalcynacja jest rzadziej stosowana w procesie regeneracji katalizatora, a jest to proces jednostkowy wymagający użycia dużej ilości energii.
Sposób według wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania.
P r z y k ł a d 1
Prowadzono epoksydację alkoholu allilowego w następujących warunkach: temperatura 40°C, stosunek molowy alkohol allilowy/nadtlenek wodoru = 2:1, ilość katalizatora 3% wag., stężenie metanolu 80% wag., czas reakcji 2 h i szybkość mieszania 200 obr./min. Po każdej epoksydacji stosowano metodę regeneracji katalizatora opisaną w zgłoszeniu P 399 666. Roztwór poreakcyjny kierowano na filtr ciśnieniowy, gdzie oddzielano katalizator Ti-SBA-15. Na tym samym filtrze katalizator po oddzieleniu roztworu poreakcyjnego, był poddawany przemywaniu najpierw 2-krotnie wodą dejonizowaną, porcje po 250 cm , a następnie 2-krotnie metanolem 2 porcje po 125 cm . Etap przemywania wodą dejonizowaną i metanolem prowadzono w temperaturze 20-25°C. Po etapie przemywania na filtrze katalizator suszono w suszarce pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze 100°C przez 6 h do momentu gdy konwersja alkoholu allilowego osiągnie wartość 0% mol, wówczas katalizator, który utracił aktywność po przemyciu i suszeniu poddaje się kalcynacji w piecu w temperaturze 550°C przez 3 h.
W momencie kiedy katalizator utracił całkowicie aktywność z powodu niewielkiej zawartości t ytanu zużyty katalizator Ti-SBA-15 poddano impregnacji tytanem w następujący sposób: w kolbie stożkowej zaopatrzonej w gumkę i igłę odpowietrzającą mieszano katalizator z izopropanolem w ilości na 1 g mezoprowatego katalizatora - 10 ml izopropanolu przez 15 minut. Szybkość obrotów wynosiła 300 -400 rpm. Następnie do mieszaniny wkraplano źródło tytanu - o-tytanian tetraizopropylu w ilości 1 g na 1 g katalizatora i mieszano całość 19 godzin dalej stosując mieszanie z szybkością 300-400 rpm. Po tym czasie do mieszaniny dodano wodę dejonizowaną w ilości 2,016 g na 1 g katalizatora i wytrząsano całość przez 1 h. Następnie katalizator poddano przemywaniu wodą dejonizowaną trzykrotnie w ilości po 150 ml na 1 g katalizatora. W kolejnym etapie strukturę materiału poddano kondensacji pod zwiększonym ciśnieniem dodając wodę dejonizowaną w ilości 100 ml/1 g katalizatora i mieszaninę umieszczono w autoklawie na 24 godziny w temperaturze 110°C. Po tym czasie katalizator przemywano na filtrze trzykrotnie wodą dejonizowaną w ilości po 150 ml na 1 g katalizatora, a następnie suszono przez 16 godzin w temperaturze 110°C i kalcynowano 4 godziny w temperaturze 400°C. Po tej ostatniej operacji otrzymano zregenerowany, aktywny katalizator, który będzie można ponownie użyć w procesie epoksydacji alkoholu allilowego. Zawartość tytanu w otrzymanym materiale, oznaczona metodą mikroanalizy rentgenowskiej, wynosiła 5,405% wag.
Otrzymany w ten sposób impregnowany, zregenerowany katalizator Ti-SBA-15 zastosowano ponownie w procesie epoksydacji alkoholu allilowego z zastosowaniem metody regeneracji katalizatora w trakcie epoksydacji opisanej w zgłoszeniu P 399 666. Epoksydację prowadzono w następujących warunkach: temperatura 40°C, stosunek molowy alkohol allilowy/nadtlenek wodoru = 2:1, ilość katalizatora 3% wag., stężenie metanolu 80% wag., czas reakcji 2 h i szybkość mieszania 200 obr./min.
PL 224 495 B1
W tabeli 1 pokazano wartości głównych funkcji opisujących proces dla poszczególnych etapów epoksydacji alkoholu allilowego na impregnowanym, zregenerowanym katalizatorze Ti-SBA-15. Selektywność związku epoksydowego pozostaje równa 100% mol, konwersja alkoholu nieznacznie maleje od 39% mol do 31% mol, selektywność przemiany nadtlenku wodoru do związków organicznych nieznacznie maleje od 79% mol do 66% mol, a konwersja nadtlenku wodoru maleje od 71% mol do 63% mol.
T a b e l a 1
| Cykl | Etapy | Sglicydolu/aa [% mol] | Kaa [% mol] | Szw. org./H202 [% mol] | Kh2O2 [% mol] |
| VIII | 1 | 100 | 39 | 79 | 71 |
| 2 | 100 | 37 | 86 | 74 | |
| 3 | 100 | 38 | 86 | 76 | |
| 4 | 100 | 37 | 91 | 74 | |
| 5 | 100 | 36 | 95 | 70 | |
| 6 | 100 | 34 | 69 | 67 | |
| 7 | 100 | 33 | 69 | 66 | |
| 8 | 100 | 33 | 68 | 66 | |
| 9 | 100 | 31 | 66 | 63 |
Zastrzeżenia patentowe
Claims (5)
1. Sposób regeneracji katalizatora Ti-SBA-15 który w procesie epoksydacji alkoholu allilowego utracił całkowicie aktywność z powodu niewielkiej zawartości tytanu, znamienny tym, że nieaktywny katalizator poddaje się procesowi impregnacji tytanem za pomocą o-tytanianu tetraizopropylu, w ilości 1 g o-tytanianu tetrabutylu na 1 g katalizatora, następnie przemywa się, poddaje kondensacji struktury w autoklawie, ponownie przemywa się, suszy się i poddaje kalcynacji, otrzymując formę aktywną katalizatora.
2. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że impregnuje się katalizator przygotowując jego mieszaninę z izopropanolem, w ilości na 1 g katalizatora 10 ml izopropanolu, całość miesza się przez
15 minut z szybkością 300-400 rpm, a następnie do tej mieszaniny wkrapla się o-tytanian tetraizopropylu i całość miesza się dalej z tą samą szybkością przez 19 godzin, po czym dodaje się wodę dejon izowaną, w ilości 2,016 g wody na 1 g katalizatora i całość wytrząsa się przez 1 godzinę.
3. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że katalizator przemywa się wodą dejonizowaną trzykrotnie porcjami po 150 ml na 1 g katalizatora.
4. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że kondensację struktury otrzymanego materiału prowadzi się pod zwiększonym ciśnieniem dodając wodę dejonizowaną, w ilości 100 ml na 1 g katalizatora, i umieszczając mieszaninę w autoklawie na 24 godziny w temperaturze 110°C.
5. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że przemywa się katalizator na filtrze 3-krotnie wodą dejonizowaną w ilości po 150 ml na 1 g katalizatora, a następnie suszy się go w suszarce przez
16 godzin w temperaturze 110°C i kalcynuje 4 godziny w temperaturze 400°C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL404607A PL224495B1 (pl) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Sposób regeneracji katalizatora tytanowo-silikalitowego Ti-SBA-15 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL404607A PL224495B1 (pl) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Sposób regeneracji katalizatora tytanowo-silikalitowego Ti-SBA-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL404607A1 PL404607A1 (pl) | 2015-01-19 |
| PL224495B1 true PL224495B1 (pl) | 2016-12-30 |
Family
ID=52305508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL404607A PL224495B1 (pl) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Sposób regeneracji katalizatora tytanowo-silikalitowego Ti-SBA-15 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL224495B1 (pl) |
-
2013
- 2013-07-09 PL PL404607A patent/PL224495B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL404607A1 (pl) | 2015-01-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5912367A (en) | High efficiency epoxidation process | |
| US6063941A (en) | Process for the regeneration of catalysts | |
| Wu et al. | A novel titanosilicate with MWW structure: III. Highly efficient and selective production of glycidol through epoxidation of allyl alcohol with H2O2 | |
| CN101480623B (zh) | 一种钛硅分子筛催化剂的再生方法 | |
| MXPA99011267A (en) | Method for regenerating a zeolitic catalyst | |
| KR20030043979A (ko) | 결정성 mww형 티타노실리케이트, 그 제조 방법 및 에폭사이드의 제조를 위한 그의 용도 | |
| US6169050B1 (en) | Process for regeneration of catalysts of titanium silicalite type | |
| KR20010020462A (ko) | 하나 이상의 c-c 이중 결합을 포함하는 유기 화합물의산화 방법 | |
| CN101455980B (zh) | 一种氧化反应失活钛硅分子筛催化剂的再生方法 | |
| CN102502688A (zh) | 一种基于tpaoh和含硫金属盐混合液的钛硅分子筛改性方法 | |
| JP2003519560A5 (pl) | ||
| CN102309982B (zh) | 一种失活钛硅分子筛的水蒸气再生方法 | |
| JP4917549B2 (ja) | チタノシリケートの再生、及び活性な酸化触媒の再構成 | |
| CN102502689A (zh) | 一种钛硅分子筛的改性方法 | |
| PL224495B1 (pl) | Sposób regeneracji katalizatora tytanowo-silikalitowego Ti-SBA-15 | |
| CN101439301B (zh) | 一种高氯酸低温氧化再生催化剂的方法 | |
| EP1093853B1 (en) | Process for the regeneration of zeolitic catalysts containing titanium | |
| TWI539995B (zh) | 使鈦矽質岩催化劑再生的方法 | |
| RU2251451C2 (ru) | Способ получения материала носителя катализатора и способ получения катализатора | |
| CN102824926A (zh) | 一种失活钛硅分子筛的再生方法 | |
| CN104072445B (zh) | 一种氧化烯烃的制备方法 | |
| PL224496B1 (pl) | Sposób regeneracji katalizatora tytanowo-silikalitowego Ti-MCM-41 | |
| RU2016101122A (ru) | Способ регенерации содержащего благородный металл катализатора на носителе | |
| PL228746B1 (pl) | Sposób regeneracji katalizatora tytanowo-silikalitowego Ti- -SBA-15 | |
| Shi et al. | Deactivation and regeneration of TS-1/SiO2 catalyst for epoxidation of propylene with hydrogen peroxide in a fixed-bed reactor |