PT752911E

PT752911E - Metodo para a reactivacao de catalisadores de carbono tratados com azoto

Info

Publication number: PT752911E
Application number: PT95914931T
Authority: PT
Inventors: Richard A Hayden
Original assignee: Calgon Carbon Corp
Priority date: 1994-03-29
Filing date: 1995-03-29
Publication date: 2002-01-30
Also published as: ES2163507T3; GR3036550T3; CA2185726A1; JPH09510911A; ATE205113T1; DK0752911T3; EP0752911A1; DE69522558T2; WO1995026229A1; DE69522558D1; US5466645A; EP0752911B1

Description

DESCRIÇÃO

"MÉTODO PARA A REACTIVAÇÃO DE CATALISADORES DE CARBONO TRATADOS COM AZOTO" A presente invenção refere-se a um método para reactivar e recuperar a actividade catalítica de catalisadores de carbono tratados com azoto desactivados. São conhecidos vários métodos para conceder actividade catalítica a carvões animais carbonosos por tratamento com compostos que contêm azoto. Em alguns tratamentos um carvão animal de temperatura elevada como o carvão ósseo ou o carbono activado é aquecido a temperaturas acima de 700°C na presença de um composto contendo azoto como a amónia ou uma amina. Em outros tratamentos de activação do carvão animal com vapor e a exposição ac composto contendo azoto ocorre simultaneamente. Outros processos incorporam o composto contendo azoto directamente no material em bruto utilizado para a produção do carvão animal. Num método especialmente eficaz, o composto contendo azoto é introduzido depois de uma carbonização a baixa temperatura e oxidação de uma alimentação de carvão animal pobre em azoto mas antes da exposição a alta temperatura e condensação da estrutura de carbono. Este método produz a mais alta utilidade funcional conhecida com os menores custos económicos e ambientais. Para os fins aqui pretendidos todos os carbonos produzidos por este processo serão referidos como "carbonos tratados com azoto".

Os carbonos tratados com azoto têm a capacidade de funcionar como catalisadores per se sem a adição de impregnantes de metal. Têm utilidade em várias aplicações como a oxidação do 1

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sulfureto e decomposição dos peróxidos. Durante a utilização o carbono tratado com azoto pode desactivar-se, perdendo a sua actividade catalítica e necessitando que seja substituído por material catalisador fresco. O mecanismo de desactivação não é conhecido ou entendido. Contudo, tem sido postulado que podem estar envolvidos duas formas principais de desactivação. Estes postulados são baseados em analogias com outros sistemas que utilizam catalisadores heterogéneos. Num caso, pensa-se que o catalisador de carbono se desactiva como resultado da oclusão de locais catalisadores devido a material fisicamente adsorvido neles ou no carbono. Estes materiais podem ser produtos da reacção ou adsorvidos secundários sem relação com as reacções de catálise. Este mecanismo é daqui para a frente referido como "oclusão de locais". 0 outro caso postulado sugere que os locais do catalisador se tornam desactivados por reacção directa e envenenamento com partes envolvidas na catálise ou com materiais secundários que actuam somente nos locais envenenados. Este mecanismo é daqui para a frente referido como "local envenenado". A maioria dos casos de desactivação do catalisador pode ser considerada por uma combinação de oclusão de lccais com mecanismos de envenenamento dos locais. Dos dois mecanismos, acredita-se que o envenenamento dos locais é o mais grave porque envolve uma alteração fundamental nas propriedades reactivas dos locais do catalisador. São conhecidos poucos métodos para a recuperação da actividade catalítica em catalisadores de carbono tratados com azoto desactivados. Estes métodos envolvem primariamente 2 v tratamentos térmicos a baixa temperatura, i.e. tratamentos conduzidos a temperaturas abaixo de aproximadamente 700°C, e mais particularmente abaixo de 500°C. A fonte principal de desactivação dos catalisadores nestes casos tem sido a presença de compostos de óxido de enxofre (S0X) que podem facilmente ser removidos neste intervalo de temperatura. Outras interferências, como os hidrocarbonetos orgânicos, estão largamente ausentes. 0 mecanismo primário de desactivação do catalisador nestas instâncias parece ser o da oclusão dos locais. A US-A-3 926 590 apresenta um método para o tratamento de gás de desperdício caracterizado por um carvão activado modificado que é obtenível por contacto do carvão activado com amónia gasosa entre 200 e 1300°C e pondo-se em contacto com gás de desperdício contendo óxido de enxofre e/ou óxido de azoto, de forma que é eliminado o referido óxido de enxofre e/ou óxido de azoto do referido gás de desperdício. A EP-A-0 562 509 apresenta um método para reactivação de um catalisador de carbono activado que é utilizado para a produção de 1,1,1,2,3,3,3-heptaf luoropropano, em que o catalisador é aquecido até uma temperatura no intervalo de 450°C a 900°C numa corrente de gás inerte ou sob pressão reduzida.

Um exemplo de reactivação acima de 700°C envolve a remoção de ácido oxálico ou água para recuperar a actividade catalítica. Novamente, o mecanismo primário de desactivação parece ser o da oclusão dos locais. Contudo, como o ácido oxálico se decompõe somente a aproximadamente 189°C em ácido fórmico (p.e. 101°C) e dióxido de carbono e como a água vaporiza a 100°C, isto não parece ser representativo de um processo de reactivação que necessita de temperaturas acima de aproximadamente 700°C. Assim, a utilidade geral destes métodos conhecidos nesta área é 3

desconhecida. Pensou-se que isto era porque os tratamentos a alta temperatura têm determinadas caracteristicas que se esperava que diminuissem a actividade recuperada do catalisador reactivado. Esperava-se que os tratamentos a alta temperatura com vapor ou outros agentes oxidantes, por exemplo, provocassem perdas na massa de carbono e, desta forma, perdas significantes na recuperação da actividade catalítica. Também, como como os locais catalíticos parecem funcionar primariamente como locais para catálise oxidativa, há uma possibilidade de que estes locais catalisariam preferencialmente a sua própria destruição a altas temperaturas. Por outro lado, os tratamentos a alta temperatura sob condições inertes podem conduzir a um fraccionamento extensivo dos hidrocarbonetos orgânicos adsorvidos. Os materiais orgânicos como estes podem ser constituintes comuns em muitas correntes de processos. Este fraccionamento poderá conduzir à deposição de carbono pirolítico nos locais catalíticos. 0 resultado desta deposição pode também ser a desactivação dos locais catalíticos. Este tipo de desactivação é comum em muitas aplicações convencionais dos catalisadores.

Apesar dos problemas envolvidos, o tratamento a alta temperatura é geralmente desejável nos casos em que ocorre uma proporção significante de locais desactivados como resultado de oclusões ou venenos que não podem ser removidos da superfície do carbono de outra forma adequada. Por exemplo, tem sido observado que o oxigénio pode envenenar os locais catalíticos em catalisadores de carbono tratados com azoto a temperaturas acima da ambiente. 0 grau de envenenamento aumenta com o aumento da exposição ao oxigénio e aumenta com as temperaturas de exposição. Este envenenamento torna-se particularmente extensivo a temperaturas acima de 400°C. Desta forma, o tratamento térmico 4

a baixas temperaturas como o praticado pela técnica conhecida pode não ser capaz de recuperar actividade catalítica significante nestes casos e pode, de facto, acentuar o problema.

Em conformidade, é objectivo da presente invenção apresentar um método para reactivar carvões animais carbonosos tratados com azoto gastos, pela utilização de tratamentos térmicos a alta temperatura que podem remover quer os venenos dos locais catalíticos quer os oclusos e recuperar a actividade do material. É também objectivo da presente invenção apresentar um método para a reactivação que é compatível com o equipamento do processo e práticas correntemente disponíveis para o tratamento a alta temperatura de materiais de carbono não tratados com azoto. Neste caso os custos de reactivação podem ser minimizados e aumenta-se a utilidade do equipamento de tratamento convencional a alta temperatura. A presente invenção compreende um método térmico a alta temperatura para a recuperação da actividade catalítica de carvões animais carbonosos tratados com azoto que se desactivaram devido à utilização. Os carvões animais são produzidos por um primeiro tratamento do material carbonoso a temperaturas acima de aproximadamente 700 °C na presença de um composto ou compostos contendo azoto. A utilidade destes carvões animais, uma vez desactivados numa dada aplicação, pode ser aumentada através da presente invenção.

Na presente invenção o material desactivado é exposto a temperaturas acima de 700 °C na presença de agentes gaseificantes ou numa atmosfera inerte. As temperaturas são obtidas quer por aquecimento radiante directo quer pela utilização de um agente de transferência térmico como um gás 5

' ϊ - ff- y inerte. Quando ocorre um envenenamento grave no catalisador de carbono gasto, a utilização de um agente oxidante como o vapor, o dióxido de carbono, ou o oxigénio pode ser utilizado em conjunção com temperaturas acima de 700 °C e preferivelmente a ou acima de 950 °C. Após tratamento, o carbono reactivado pode ser arrefecido a temperaturas abaixo de 400 °C, de preferência abaixo de 200 °C, numa atmosfera isenta de oxigénio ou de outra forma inerte. Verificou-se surpreendentemente que utilizando a presente invenção perdas no rendimento do carbono significantes provocadas por este tratamento não resultavam em perdas significantes na actividade catalítica do material reactivado. Não se esperava verificar que os locais catalíticos também parecessem largamente não afectados pelos resíduos de carbono pirolítico criado pelo fraccionamento dos hidrocarbonetos orgânicos.

Numa forma de realização preferida da presente invenção, o catalisador de carbono tratado com azoto gasto é tratado com vapor a temperaturas acima de 700 °C de forma que a Densidade Aparente do material reactivado é aproximadamente igual ou ligeiramente inferior à Densidade Aparente original do material. O tratamento adicional com vapor a altas temperaturas pode também ser utilizado se a actividade catalítica do material reactivado não for igual à ao material virgem. Em ambos os casos, imediatamente após este tratamento, o carbono reactivado é arrefecido numa atmosfera livre de oxigénio ou de outra forma inerte até temperaturas inferiores a 400°C, de preferência inferiores a 200 °C. Este tratamento é particularmente adequado para reactivar carbono tratado com azoto gasto que também pode necessitar da remoção de alguma estrutura de carbono original para recuperar a actividade catalítica para níveis próximos dos virgens. 6

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Numa outra forma de realização preferida da presente invenção, a actividade catalítica do carbono gasto é recuperada por aquecimento a temperaturas acima de 700 °C numa atmosfera inerte. Este tratamento é vantajoso para a remoção de espécies desactivantes que estão primariamente sorvidas fisicamente, ocludindo os locais catalíticos, ou que podem estar separadas termicamente da estrutura de carbono se sorvidas quimicamente. Esta forma de realização é adequada para utilização quando é importante preservar a maioria massa de carbono original. Imediatamente após este tratamento, o carbono reactivado é arrefecido numa atmosfera livre de oxigénio ou de outra forma inerte para temperaturas inferiores a 400 °C, de preferência inferiores a 200 °C. Surpreendentemente, a deposição aparente de carbono pirolítico resultante do fraccionamento dos materiais de hidrocarbonetos orgânicos geralmente não interfere com o funcionamento subsequente dos locais catalíticos. Outras vantagens da presente invenção serão evidentes a partir de uma leitura cuidadosa das presentes formas de realização tomadas em ligação com o desenho de acompanhamento. A Figura 1 é uma vista em diagrama de um dispositivo representativo para a medição da actividade catalítica em fase líquida de carbonos tratados com azoto, virgens, gastos, e reactivados preparados como descrito na presente invenção.

Os exemplos seguintes são ilustrativos da presente invenção. Nestes exemplos, as amostras de um carvão animal carbonoso são desactivadas por "oclusão dos locais" utilizando tolueno e por "envenenamento dos locais" por exposição a oxigénio a 450 °C. Os carbonos desactivados são em seguida reactivados quer por aquecimento inerte quer por um agente 7 ! i [“" ^ ^ gaseificante como o vapor de acordo com a presente invenção. As actividades catalíticas dos carbonos virgens, desactivados e reactivados são determinadas em fase líquida pela sua capacidade para decompor cataliticamente o peróxido de hidrogénio e na fase gasosa pela sua capacidade para oxidar cataliticamente o sulfureto de hidrogénio.

Os exemplos 1-3 apresentam representações de formas de realização preferidas da invenção em que os catalisadores de carbono tratados com azoto desactivados por compostos que provocam a oclusão dos locais, como o tolueno são reactivados por exposição inerte a alta temperatura como no Exemplo 1, por activação com vapor como no Exemplo 2, ou por activação com vapor-ar (oxigénio) como no Exemplo 3.

Os Exemplos 4-6 apresentam representações das formas de realização preferidas da invenção em que os catalisadores de carbono tratados com azoto desactivados por compostos que envenenam os locais como o oxigénio a 450 °C são reactivados por exposição inerte a alta temperatura como no Exemplo 4, por activação com vapor como no Exemplo 5, ou por activação com vapor-ar (oxigénio) como no Exemplo 6.

Exemplo 1

Pulverizou-se carvão betuminoso, misturou-se com aproximadamente 4 a 6% de alcatrão de hulha, e transformou-se em briquetes. Os briquetes resultantes foram partidos e dimensionados para produzir um material com aproximadamente menos do que 4,7 6 mm (4 malhas) e com mais do que 2,00 mm (10 mesh) (peneiros das Séries Padrão U.S.). Na presença de grandes quantidades de excesso de ar, este material foi carbonizado e oxidado a temperaturas entre 8

aproximadamente 300 °C e 400 °C durante pelo menos 3 horas. Arrefeceu-se o carvão animal oxidado resultante até aproximadamente às temperaturas ambientes e subsequentemente impregnou-se com uma solução aquosa de ureia e secou-se. A quantidade de solução de ureia utilizada foi suficiente para produzir um carregamento de ureia de 2-4% numa base de peso seco. Após impregnação, o carvão animal impregnado oxidado foi rapidamente aquecido até aproximadamente 950 °C numa fornalha e foi mantido a esta temperatura durante aproximadamente 1 hora. Imediatamente após este tratamento de calcinação pôs-se o material em contacto com vapor, mantendo a temperatura em 950 °C, durante um período de tempo suficiente para se obter uma Densidade Aparente (Método de Ensaio TM-7, Calgon Carbon Corporation, Pittsburgh, PA) de aproximadamente 0,51 grama por centímetro cúbico (g/cm3) em material com as dimensões 4,76 x 3,37 mm (4 x 6 malhas) (peneiros da Série Padrão U.S.). Após gaseificação, arrefeceu-se o material até à temperatura ambiente sob atmosfera inerte. A actividade catalítica em fase líquida do carbono tratado com azoto virgem resultante foi determinada por medição do período de tempo necessário para uma porção de 0,250 grama deste material se decompor uma dada quantidade de peróxido de hidrogénio aquoso. Quanto menor o período de tempo, maior é o nível de decomposição do peróxido e, desta forma, maior é a actividade catalítica da amostra. O período de tempo é referido como o "tempo t-3/4". Esta medição é realizada utilizando o procedimento de ensaio definido na Pat. U.S. 5 470 748, dos autores da presente invenção, e fornece os resultados em termos de tempo t-3/4. 9 ! ι t L— 0 tempo 3-3/4 é determinado da seguinte forma: com referência à Figura 1, mostra-se um dispositivo 10 que é útil na condução dos ensaios da presente invenção. 0 dispositivo 10 inclui um "Dewar" 11 (Catálogo N° 10-195A, Fisher Scientific Co., pittsburgh, PA, ou equivalente) posicionado num agitador magnético 12 (Model PC-3bl, Corning Hot Plate Stirrer, Corning Scientific Products, Corning, New York, ou Model 18425 Nuova Stir Plate, Thermolyne Corporation, Dubuque, Iowa, ou equivalente) e contendo nele uma barra magnética de agitação 13. Posiciona-se no cimo do "Dewar" 11 uma tampa 14 de célula fechada de espuma estiro, biselada, adaptada hermeticamente e inclui um funil 15, um respiradouro 16 e uma abertura 17 através dela e para dentro do "Dewar" 11. Através da abertura 17 é posicionado um termopar 18 que está ligado electricamente a um compensador de ponto de congelação 21 e a uma registador de carta em banda 22. Na prática, o carvão animal carbonoso a ser ensaiado é primeiro pulverizado de forma que mais de 90% do material possa passar através de 0,044 mm (325 malhas) (peneiro da Série Padrão U.S.). Remove-se a tampa de espuma estiro 14 do "Dewar" 11 e coloca-se dentro uma porção de 0,250 grama deste material pulverizado. Em seguida adiciona-se água desionizada (100 ml) ao "Dewar". A adição desta água é feita de forma que qualquer carvão animal carbonoso pulverizado agarrado aos lados do "Dewar" 11 seja levado para o corpo principal da água no fundo. Depois, adiciona-se uma alíquota de 50 ml de solução aquosa tampão ao "Dewar" 11. Esta solução tampão é 0,50 molar em K2HP04 e 0,50 molar em KH2P04. Nesta altura coloca-se uma barra magnética agitadora 13 no "Dewar" e liga-se à energia o agitador magnético. Aumenta-se a velocidade de agitação até se formar um vórtex com uma profundidade superior a aproximadamente 1,27 cm (1/2") na mistura e obtém-se a velocidade de agitação óptima. A velocidade de agitação óptima é seleccionada de forma que 10 aumentos adicionais na velocidade de agitação não afectem significaiivamente o tempo de decomposição do peróxido. Uma vez identificada, esta velocidade óptima de agitação pode ser utilizada para todas as outras amostras subsequentes de carvão animal. Se a barra de agitação 13 se desacoplar do campo magnético antes de obter a velocidade de agitação óptima, é substituída por uma barra que se acople mais fortemente ao campo magnético do agitador 12. Opcionalmente, o "Dewar" 11 pode ser substituído por uma unidade equivalente que, devido a variações no fabrico, posicione a barra de agitação no campo magnético do agitador 12. Se a barra de agitação ainda não se acoplar adequadamente ao campo magnético do agitador 12, o "Dewar" pode ser diminuído por remoção de parte da porção do fundo do invólucro metálico externo. A tampa de espuma estiro 14 é então recolocada, e insere-se o termopar 18 (Type K ou J, com diâmetro 0,159 cm (1/16"), Inconel revestido, e sem ligação à Terra ou equivalente) através da tampa de espuma estiro 14 e dentro da mistura de forma se possa obter uma medida representativa da temperatura da mistura, é fornecida energia ao compensador de termopares do ponto de congelação 21 (Model MCJ-J ou MCJ-K, Omega Engineering, Inc., Stamford, CT, ou equivalente) e ao registador de carta em banda 22. O traçado do registador de carta em banda é monitorizado até que se veja que o sistema atingiu o equilíbrio térmico à temperatura ambiente. Uma vez obtido o equilíbrio térmico, adiciona-se 50 ml de uma solução aquosa de peróxido de hidrogénio (0,42 moles de H202 por 50 ml), tão rápido quanto possível, ao "Dewar" 11 através de um funil 15 na tampa de espuma estiro 14. É necessário ter cuidado para assegurar que a solução de peróxido de hidrogénio está à temperatura ambiente antes da adição. Quando a solução de peróxido de hidrogénio é 11 adicionada ao "Dewar", o traçado do registador de carta em banda é marcado para indicar o tempo de adição. 0 traçado do registador de carta em banda é então monitorizado até que o traçado indique que se atingiu uma temperatura constante acima da ambiente. Utilizando os materiais e procedimentos descritos, esta temperatura constante é normalmente aproximadamente 40 °C acima da temperatura ambiente. Neste ponto, remove-se a tampa de espuma estiro do "Dewar" e observa-se a acção da barra de agitação.

Se a barra de agitação já não misturar a solução da forma desejada tem que se repetir todo o procedimento. Se se observar uma mistura adequada, o intervalo de tempo necessário para que o traçado do registador atinja 75% do seu máximo, constante determina-se a deflexão. Este valor representa o tempo necessário para o carvão animal decompor três quartos do peróxido de hidrogénio disponível e é referido como o tempo t-3/4. Este valor é registado em unidades de minutos. Os valores típicos do tempo t-3/4 para carbonos activados comerciais são superiores a 30 minutos. 0 tempo t-3/4 do carbono tratado com azoto virgem preparado como descrito acima foi 10 minutos. A actividade catalítica em fase gasosa do carbono tratado com azoto virgem preparado como descrito acima foi determinado por medição da capacidade do sulfureto de hidrogénio atravessar o carbono de acordo com o Procedimento de Ensaio do Carbono Calgon TM-41R (Calgon Carbon Corporation, Pittsburgh, PA), residindo somente as excepções em (1) o diâmetro do leito que para este trabalho foi 22 mm em vez de 19 mm e (2) a adição de pelo menos 1% em peso de humidade ao carbono para iniciar a 12

L· t reacção de remoção do sulfureto de hidrogénio- Este método mede a capacidade de um carbono para oxidar cataliticamente o sulfureto de hidrogénio numa corrente gasosa na qual também estão presentes o oxigénio e o sulfureto de hidrogénio. Neste método expõe-se um leito de nove polegadas de carbono a ser ensaiado a uma corrente de ar contendo sulfureto de hidrogénio a 1,0% (vol) a aproximadamente uma humidade relativa de 80% sob condições de temperatura e pressão ambientes. O caudal total de corrente gasosa é aproximadamente 1450 ml por minuto. 0 efluente da coluna é monitorizado até que se observe o atravessamento do sulfureto de hidrogénio para 50 partes por milhão em volume. O periodo de tempo necessário para se obter este atravessamento é designado o tempo de atravessamento do sulfureto de hidrogénio e é expresso em unidades de minutos. A capacidade de atravessamento do sulfureto de hidrogénio é então calculada multiplicando o tempo de atravessamento pelo caudal em massa de sulfureto de hidrogénio por unidade de volume, neste caso 0,000254 gramas de sulfureto de hidrogénio por cm3-minuto. 0 tempo de atravessamento do sulfureto de hidrogénio do carbono tratado com azoto virgem preparado de acordo com o descrito acima foi 433 minutos; a capacidade de atravessamento, 0,110 grama de sulfureto de hidrogénio por cm3 de carbono (g HjS/cm3) .

Expôs-se uma amostra de carbono tratada com azoto virgem, preparada como descrito acima, ao ar em vapores de tolueno de forma que aproximadamente 30% do peso de carbono original fosse adsorvido na estrutura de poros do carbono como tolueno. A Densidade Aparente do carbono carregado com tolueno era 0,67 g/cm3. Uma amostra deste carbono, ajustada no peso para ter em conta a carga de tolueno, apresentou um tempo t-3/4 de 165 13 t fw Lc. feâa. li minutos, indicando uma desactivação significante dos locais catalíticos na fase líquida. Este carbono também apresentou na fase gasosa um tempo de atravessamento do sulfureto de hidrogénio de 2 minutos e uma capacidade de atravessamento de menos do que 0,001 g de H2S por cm3 de carbono, indicando uma desactivação significante dos locais do catalisador.

Para ilustrar o método da presente invenção, expôs-se uma amostra de carbono desactivada por tolueno como descrito acima num forno rotativo até temperaturas de aproximadamente 950°C num fluxo de gás azoto de 2 litros por minutos durante aproximadamente 15 minutos, e em seguida arrefeceu-se até à ambiente a partir de 950°C sob uma atmosfera inerte. A Densidade Aparente desta amostra reactivada era 0,52 g/cm3. 0 pequeno aumento na Densidade Aparente assim como a coloração verde do fumo que saía do forno apresentou fortes indicações de que ocorreu fraccionamento térmico do tolueno na superfície de carbono. Contudo, o tempo t-3/4 da amostra reactivada foi 7 minutos, demonstrando uma recuperação praticamente completa da actividade catalítica na fase líquida. A amostra reactivada também apresentou um tempo de atravessamento do sulfureto de hidrogénio de 420 minutos e uma capacidade de atravessamento de 0,107 g de H2S por cm3 de carbono, demonstrando uma recuperação praticamente competa da actividade catalítica na fase gasosa. EXEMPLO 2

Preparou-se uma amostra de carbono tratado com azoto, virgem como descrito no Exemplo 1, carregou-se com tolueno como descrito no Exemplo 1 e expôs-se num forno rotativo a temperaturas de aproximadamente 950°C em fluxo de vapor de 2,5 grama por minuto durante aproximadamente 15 minutos. A amostra 14 f u ^^ foi então arrefecida de 950°C até à ambiente sob uma atmosfera inerte. A Densidade Aparente desta amostra reactivada era 0,49 g/cm3 indicando aproximadamente uma perda de 4% na estrutura de carbono. Contudo, o tempo t-3/4 da amostra reactivada foi 8 minutos, demonstrando uma recuperação praticamente completa da actividade catalítica em fase liquida. A amostra reactivada também apresentou um tempo de atravessamento do sulfureto de hidrogénio de 412 minutos e uma capacidade de atravessamento de 0,104 g de H2S por cm3 de carbono, demonstrando uma recuperação praticamente completa da actividade catalítica na fase gasosa.

EiusriPLO 3

Preparou-se uma amostra de carbono tratado com azoto, virgem como descrito no Exemplo 1, carregou-se com tolueno como descrito no Exemplo 1 e expôs-se num forno rotativo a temperaturas de aproximadamente 950°C em fluxo de vapor de 2,5 grama por minuto durante aproximadamente 15 minutos. O vapor também continha aproximadamente 2% em volume de oxigénio introduzido como ar no fluxo de vapor. A amostra foi então arrefecida de 950°C até à ambiente sob uma atmosfera inerte. A Densidade Aparente desta amostra reactivada era 0,49 g/cm3 indicando aproximadamente uma perda de 4% na estrutura de carbono. Contudo, o tempo t-3/4 da amostra reactivada foi 9 minutos, demonstrando uma recuperação praticamente completa da actividade catalítica em fase líquida. A amostra reactivada também apresentou um tempo de atravessamento do sulfureto de hidrogénio de 440 minutos e uma capacidade de atravessamento de 0,116 g de H2S por cm3 de carbono, demonstrando uma recuperação minimamente completa da actividade catalítica na fase gasosa. 15 i L-c. t EXEMPLO 4

Expôs-se aproximadamente um quilograma de carvão tratado com azoto virgem preparado como indicado no Exemplo 1, a um fluxo de ar de 10 1 por minuto no forno rotativo a 450 °C durante 2 horas. A Densidade Aparente do carbono oxidado era 0,51 g/cm3. O tempo t-3/4 do carbono oxidado foi 57 minutos, indicando uma desactivação significante dos locais catalíticos na fase líquida. O carvão oxidado também apresentou um tempo de atravessamento do sulfureto de hidrogénio de 99 minutos e uma capacidade de atravessamento de 0,025 g de H2S por cm3 de carbono, indicando uma desactivação significante dos locais catalíticos na fase gasosa.

Para demonstrar a prática do presente invenção, expôs-se uma amostra de carvão desactivado a 450 °C por ar contendo oxigénio como descrito acima, num forno rotativo a temperaturas de aproximadamente 950°C numa corrente de azoto gasoso de 2 litros por minuto durante aproximadamente 60 minutos, e em seguida arrefeceu-se de 950 °C para a temperatura ambiente sob uma atmosfera inerte. A Densidade Aparente desta amostra reactivada era 0,49 g/cm3 indicando o pequeno decréscimo na Densidade Aparente desvolatização (como gases carbono-oxigénio) de oxigénio sorvido quimicamente durante a primeira oxidação da amostra a 450°C. Contudo, o tempo t-3/4 da amostra reactivada foi 11 minutos, demonstrando uma recuperação praticamente completa da actividade catalítica em fase líquida. A amostra reactivada também apresentou um tempo de atravessamento do sulfureto de hidrogénio de 499 minutos e uma capacidade de atravessamento de 0,127 g de H2S por cm3 de carbono, demonstrando uma recuperação minimamente completa da actividade catalítica na fase gasosa. 16 / — U, ^ i ') EXEMPLO 5

Expôs-se uma amostra de carvão desactivado a 450 °C por ar contendo oxigénio como descrito no Exemplo 4 num forno rotativo a temperaturas de 950 °C em fluxo de vapor de 2,5 grama por minuto durante aproximadamente 30 minutos. A amostra foi então arrefecida de 950°C até à temperatura ambiente sob uma atmosfera inerte. A Densidade Aparente desta amostra reactivada era 0,45 g/cm3 indicando uma perda de 12% na estrutura do carbono devido a desvolatização do óxido da superfície assim como gaseificação da estrutura de carbono por vapor. Contudo, o tempo t-3/4 da amostra reactivada foi 14 minutos, demonstrando uma recuperação quase completa da actividade catalítica na fase líquida. A amostra reactivada também apresentou um tempo de atravessamento do sulfureto de hidrogénio de 4 60 minutos e uma capacidade de atravessamento de 0,117 g de H2S por cm3 de carbono, demonstrando uma recuperação minimamente completa da actividade catalítica na fase gasosa. EXEMPLO 6

Expôs-se uma amostra de carvão desactivado a 450 °C por ar contendo oxigénio como descrito no Exemplo 4 num forno rotativo a temperaturas de aproximadamente 950 °C em fluxo de vapor de 2,5 grama por minuto durante aproximadamente 30 minutos. 0 vapor também continha aproximadamente 2% de oxigénio, em volume, introduzido como ar no fluxo de vapor. A amostra foi então arrefecida de 950°C até à ambiente sob uma atmosfera inerte. A Densidade Aparente desta amostra reactivada era 0,44 g/cm3 indicando uma perda de aproximadamente 14% na estrutura do carbono devido a desvolatização do óxido da superfície assim 17 como gaseificação da estrutura de carbono por vapor e oxigénio. Contudo o tempo t-3/4 da amostra reactivada foi 13 minutos, demonstrando uma recuperação quase completa da actividade catalítica na fase líquida. A amostra reactivada também apresentou um tempo de atravessamento do sulfuretc de hidrogénio de 469 minutos e uma capacidade de atravessamento de 0,119 g de H23 por cm3 de carbono, demonstrando uma recuperação minimamente completa da actividade catalítica na fase gasosa.

Apesar das formas de realização presentes da invenção terem sido descritas em particular nos exemplos acima, podem dentro do âmbito das reivindicações seguintes ser realizadas de outra forma.

Lisboa, 17 de Outubro de 2001

0 AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

18

Claims

1 . 1 .

t REIVINDICAÇÕES 1. Método para recuperar a actividade catalítica de carvões animais carbonosos tratados com azoto, desactivados que forem preparados por tratamento de um material carbonoso a temperaturas acima de 700 °CJ na presença de compostos contendo azoto, compreendendo o referido método exposição do referido carvão animal carbonoso tratado com azoto, desactivado a temperaturas superiores a 700 °C na presença de agentes gaseificantes ou numa atmosfera inerte durante um período de tempo suficiente para reactivar o referido carvão animal carbonoso.

2. Método de acordo com a reivindicação 1 era que os referidos agentes gaseificantes são compreendidos por H20, dióxido de carbono, ou oxigénio ou qualquer combinação destes.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 em que a referida atmosfera inerte é compreendida por N2.

4. Método de acordo com a reivindicação 1 em que o carvão animal carbonoso tratado com azoto, recuperado é arrefecido até temperaturas inferiores a 400 °C numa atmosfera isenta de oxigénio ou de outra forma inerte após exposição do referido carvão animal carbonoso tratado com azoto, desactivado a temperaturas superiores a 700°C. 1 5.

5. o referido temperatura Método de acordo com a reivindicação 4 em que carvão animal carbonoso é arrefecido até uma inferior a aproximadamente 200°C. Lisboa, 17 de Outubro de 2001 O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL 2