RU2236290C1 - Regeneration of phthalocyanine catalysts with carbon dioxide in above-critical state - Google Patents
Regeneration of phthalocyanine catalysts with carbon dioxide in above-critical state Download PDFInfo
- Publication number
- RU2236290C1 RU2236290C1 RU2003107788/04A RU2003107788A RU2236290C1 RU 2236290 C1 RU2236290 C1 RU 2236290C1 RU 2003107788/04 A RU2003107788/04 A RU 2003107788/04A RU 2003107788 A RU2003107788 A RU 2003107788A RU 2236290 C1 RU2236290 C1 RU 2236290C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- catalyst
- regeneration
- phthalocyanine
- atm
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу регенерации фталоцианиновых катализаторов, используемых в реакции синтеза пропиленкарбоната из окиси пропилена и двуокиси углерода.The invention relates to a method for the regeneration of phthalocyanine catalysts used in the synthesis of propylene carbonate from propylene oxide and carbon dioxide.
Восстановление свойств каталитических систем, применяемых в химическом синтезе, является важной проблемой. Это обусловлено тем, что получение новых каталитических систем часто связано со значительными материальными затратами, а также экологическими проблемами, возникающими при утилизации отработанных катализаторов.The restoration of the properties of the catalytic systems used in chemical synthesis is an important problem. This is due to the fact that obtaining new catalytic systems is often associated with significant material costs, as well as environmental problems arising from the disposal of spent catalysts.
Наиболее часто для решения этой проблемы применяется прокаливание каталитической системы газами (водяной пар, воздух и др.), нагретыми до температуры 300-500°С [1]. Часто данный метод не возможно применить на практике вследствие термической деструкции катализатора. Кроме того, при использовании этого метода выделяется большое количество газообразных экологически вредных выбросов, очистка которых требует больших затрат. Другим способом регенерации является промывка катализатора органическими растворителями, щелочами или кислотами. Применение этого метода ограничивает низкая растворимость многих отравляющих катализатор примесей в органических растворителях, а также неустойчивость катализатора к воздействию кислот и щелочей.Most often, to solve this problem, calcination of the catalytic system with gases (water vapor, air, etc.) is used, heated to a temperature of 300-500 ° C [1]. Often this method cannot be applied in practice due to thermal destruction of the catalyst. In addition, when using this method, a large number of gaseous environmentally harmful emissions are released, the cleaning of which is very expensive. Another method of regeneration is washing the catalyst with organic solvents, alkalis or acids. The application of this method limits the low solubility of many impurities poisoning the catalyst in organic solvents, as well as the instability of the catalyst to acids and alkalis.
В последние двадцать лет большой интерес вызывает применение для регенерации адсорбентов и катализаторов растворителей в сверхкритическом состоянии. Этот интерес вызван уникальной растворяющей способностью веществ, находящихся выше своей критической точки. Наиболее часто в качестве сверхкритического растворителя применяется двуокись углерода. Это объясняется ее сравнительно невысокими критическими параметрами (Ркр=73 ат, Ткр=31°С), низкой стоимостью и нетоксичностью.In the last twenty years, it has been of great interest to use solvents in the supercritical state for the regeneration of adsorbents and catalysts. This interest is due to the unique dissolving power of substances above their critical point. Carbon dioxide is most often used as a supercritical solvent. This is due to its relatively low critical parameters (P cr = 73 at, T cr = 31 ° C), low cost and non-toxicity.
Известно, что обработка сверхкритической двуокисью углерода позволяет регенерировать различные адсорбенты: силикагели [2], активированные угли [3, 4] и полимерные сорбенты [5]. Например, в работе [4] была изучена возможность регенерации активированного угля, используемого для очистки водных растворов от примисей трихлорэтилена и о-хлорфенола. Показано, что обработка сверхкритическим СО2 при температуре 35°С и давлении 200 ат позволяет полностью восстановить адсорбционные свойства угля.It is known that treatment with supercritical carbon dioxide allows the regeneration of various adsorbents: silica gels [2], activated carbons [3, 4] and polymer sorbents [5]. For example, in [4], the possibility of regenerating activated charcoal used to purify aqueous solutions of impurities of trichlorethylene and o-chlorophenol was studied. It was shown that treatment with supercritical CO 2 at a temperature of 35 ° C and a pressure of 200 atm makes it possible to completely restore the adsorption properties of coal.
Регенерация катализаторов при помощи СО2 в сверхкритическом состоянии во многих случаях также является весьма эффективной. Так, было показано, что обработка сверхкритической двуокисью углерода позволяет очищать цеолиты [6] и другие пористые катализаторы [7, 8] от кокса, образующегося в ходе реакций. В немецком патенте [9] описан способ регенерации катализаторов на основе родия, применяемых в процессе карбонилирования метанола, метилацетата и диметилового эфира.The regeneration of catalysts using CO 2 in the supercritical state in many cases, is also very effective. Thus, it was shown that treatment with supercritical carbon dioxide allows the zeolites [6] and other porous catalysts [7, 8] to be purified from coke formed during the reactions. The German patent [9] describes a method for the regeneration of rhodium-based catalysts used in the process of carbonylation of methanol, methyl acetate and dimethyl ether.
В данном патенте предлагается применение двуокиси углерода для регенерации фталоцианиновых катализаторов после проведения реакции карбоксилирования окиси пропилена (I) в процессе получения пропиленкарбоната (III). Используемый в данной технологии катализатор представляет собой фталоцианиновый комплекс, нанесенный на инертный носитель Целит 535. Параметры носителя: химический состав - кремневая кислота с небольшими количествами Al, Fe, Mg, Са; удельная поверхность - 1-3 м2/г; насыпная плотность ≈ 0,24 г/см3; средний диаметр пор - 1-3 мкм; диаметр гранул - 60-80 меш.This patent proposes the use of carbon dioxide for the regeneration of phthalocyanine catalysts after the carboxylation reaction of propylene oxide (I) in the process of producing propylene carbonate (III). The catalyst used in this technology is a phthalocyanine complex supported on an inert carrier Celite 535. Carrier parameters: chemical composition — silicic acid with small amounts of Al, Fe, Mg, Ca; specific surface area is 1-3 m 2 / g; bulk density ≈ 0.24 g / cm 3 ; the average pore diameter is 1-3 microns; the diameter of the granules is 60-80 mesh.
Известно [10], что каталитическая реакция карбоксилирования окиси пропилена двуокисью углерода осуществляется по следующей схеме:It is known [10] that the catalytic reaction of carboxylation of propylene oxide with carbon dioxide is carried out according to the following scheme:
Как видно из схемы, в ходе реакции образуется полипропиленкарбонат (II). В результате этого на поверхности катализатора постепенно появляется полимерная пленка. Эта пленка закрывает активные центры, что приводит к постепенному затуханию процесса образования пропиленкарбоната (III).As can be seen from the scheme, polypropylene carbonate (II) is formed during the reaction. As a result, a polymer film gradually appears on the surface of the catalyst. This film covers active centers, which leads to a gradual attenuation of the formation of propylene carbonate (III).
В предлагаемом способе для разрушения и удаления этой пленки используется двуокись углерода в сверхкритическом состоянии. Процесс регенерации осуществляется следующим образом: отработанный катализатор загружается в реактор Р, затем через реактор пропускают двуокись углерода при давлении 200-300 ат и температуре 100-150°С. Обработка проводится в течение 120-180 мин. Принципиальная схема процесса регенерации приведена на фиг.1, на фиг.2 - зависимость выхода пропиленкарбоната от времени карбоксилирования.In the proposed method for the destruction and removal of this film uses carbon dioxide in a supercritical state. The regeneration process is carried out as follows: the spent catalyst is loaded into the reactor P, then carbon dioxide is passed through the reactor at a pressure of 200-300 atm and a temperature of 100-150 ° C. Processing is carried out within 120-180 minutes Schematic diagram of the regeneration process is shown in figure 1, figure 2 - dependence of the yield of propylene carbonate on the time of carboxylation.
Во время процесса обработки каталитической системы на выходе из реактора наблюдается устойчивый аэрозоль. Анализ состава аэрозоля, который проводился газохроматографическим методом с масс-спектральным детектированием, показал наличие димеров и олигомеров пропиленкарбоната. После проведения регенерации фталоцианиновый комплекс практически полностью восстанавливал свою активность. Сравнительные характеристики исходного и восстановленного катализатора (третбутилзамещенный фталоцианин алюминий хлорид) приведены на фиг.2During the processing of the catalyst system, steady aerosol is observed at the outlet of the reactor. An analysis of the composition of the aerosol, which was carried out by a gas chromatographic method with mass spectral detection, showed the presence of dimers and oligomers of propylene carbonate. After regeneration, the phthalocyanine complex almost completely restored its activity. Comparative characteristics of the starting and reduced catalyst (tert-butyl substituted phthalocyanine aluminum chloride) are shown in FIG. 2
Как видно из фиг.2, начальное соотношение массы полученного пропиленкарбоната к массе исходной окиси пропилена (Мпк/оп) для исходного (кривая 1) и регенерированного (кривая 2) катализаторов практически совпадают. Таким образом, можно сделать вывод, что после обработки двуокисью углерода в сверхкритическом состоянии фталоцианиновый катализатор полностью восстанавливает свою активность.As can be seen from figure 2, the initial ratio of the mass of the obtained propylene carbonate to the mass of the starting propylene oxide (Mpc / op) for the initial (curve 1) and regenerated (curve 2) catalysts practically coincide. Thus, we can conclude that after treatment with carbon dioxide in the supercritical state, the phthalocyanine catalyst completely restores its activity.
Пример 1.Example 1
Катализатор - третбутилзамещенный фталоцианиналюминийхлорид PctAlCl (93 мг, нанесенных на 2,9 г Целита 535) с начальным соотношением Мпк/оп 10% был отработан в течение 24 часов до соотношения Мпк/оп менее 1%. Отработанный катализатор был помещен в реактор объемом 10 мл и обрабатывался в течение 120 мин сверхкритической двуокисью углерода при давлении 300 ат и температуре 150°С. После проведения обработки катализатор восстановил свою активность до первоначального значения.The catalyst - tert-butyl substituted phthalocyanine-aluminum chloride Pc t AlCl (93 mg applied to 2.9 g of Celite 535) with an initial ratio of Mpc / op of 10% was worked out within 24 hours to a Mpc / op ratio of less than 1%. The spent catalyst was placed in a 10 ml reactor and treated for 120 min with supercritical carbon dioxide at a pressure of 300 atm and a temperature of 150 ° C. After processing, the catalyst restored its activity to its original value.
Пример 2.Example 2
Катализатор - фталоцианиналюминийхлорид PcAlCl (100 мг, нанесенных на 2,9 г Целита 535) с начальным соотношением Мпк/оп 6% был отработан в течение 16 часов до соотношения Мпк/оп менее 1%. Отработанный катализатор был помещен в реактор объемом 10 мл и обрабатывался в течение 120 мин сверхкритической двуокисью углерода при давлении 250 ат и температуре 150°С. После проведения обработки катализатор восстановил свою активность до первоначального значения.The catalyst - phthalocyanine-aluminum chloride PcAlCl (100 mg applied to 2.9 g of Celite 535) with an initial ratio of Mpc / op of 6% was worked out within 16 hours to a ratio of Mpc / op of less than 1%. The spent catalyst was placed in a 10 ml reactor and treated for 120 min with supercritical carbon dioxide at a pressure of 250 atm and a temperature of 150 ° C. After processing, the catalyst restored its activity to its original value.
Пример 3.Example 3
Катализатор - третбутилзамещенный фталоцианин кобальта РсtСо (100 мг, нанесенных на 2,9 г Целита 535) с начальным соотношением Мпк/оп 6% был отработан в течение 20 часов до соотношения Мпк/оп менее 1%. Отработанный катализатор был помещен в реактор объемом 10 мл и обрабатывался течение 180 мин сверхкритической двуокисью углерода при давлении 250 ат и температуре 100°С. После проведения обработки катализатор восстановил свою активность до первоначального значения.The catalyst - tert-butyl substituted cobalt phthalocyanine Pc t Co (100 mg applied to 2.9 g of Celite 535) with an initial ratio of Mpc / op of 6% was worked out within 20 hours to a ratio of Mpc / op of less than 1%. The spent catalyst was placed in a 10 ml reactor and treated for 180 min with supercritical carbon dioxide at a pressure of 250 atm and a temperature of 100 ° C. After processing, the catalyst restored its activity to its original value.
Пример 4.Example 4
Катализатор - дифталоцианин диспрозия Pc2Dy (110 мг, нанесенных на 3,0 г Целита 535) с начальным соотношением Мпк/оп 5% был отработан в течение 20 часов до соотношения Мпк/оп менее 1%. Отработанный катализатор был помещен в реактор объемом 10 мл и обрабатывался в течение 3 часов сверхкритической двуокисью углерода при давлении 250 ат и температуре 100°С. После проведения обработки катализатор восстановил свою активность до первоначального значения.The catalyst - diphthalocyanine dysprosium Pc 2 Dy (110 mg, applied to 3.0 g of Celite 535) with an initial Mpc / op ratio of 5% was worked out within 20 hours to a Mpc / op ratio of less than 1%. The spent catalyst was placed in a 10 ml reactor and treated for 3 hours with supercritical carbon dioxide at a pressure of 250 atm and a temperature of 100 ° C. After processing, the catalyst restored its activity to its original value.
Источники информацииSources of information
1. Промышленные каталитические процессы и эффективные катализаторы. Ч. Томас, под редакцией А.М. Рубинштейна. - М.: Мир, 1973, стр. 22-27.1. Industrial catalytic processes and efficient catalysts. C. Thomas, edited by A.M. Rubinstein. - M.: Mir, 1973, p. 22-27.
2. Van Bommel M.J., de Haan, A.B. Drying silica gels with supercritical carbon dioxide. J. Mater. Sci., 1994, 29(4), pp. 943-8 (eng.).2. Van Bommel M.J., de Haan, A.B. Drying silica gels with supercritical carbon dioxide. J. Mater. Sci., 1994, 29 (4), pp. 943-8 (eng.).
3. Srinivasan M.P., Smith J.M., Mc Coy B. Supercritical fluid desorption from activated carbon. J. Chem. Eng. Sci., 1990, 47 (7), pp.1885-95.3. Srinivasan M.P., Smith J.M., Mc Coy B. Supercritical fluid desorption from activated carbon. J. Chem. Eng. Sci., 1990, 47 (7), pp. 1885-95.
4. Nakai Toshihiro et. al. Adsorption of organic chloro compounds by activated carbon and it's regeneration by supercritical carbon dioxide. Nippon Kogaku Kaishin, 1994 (4), pp371-5 (Japan).4. Nakai Toshihiro et. al. Adsorption of organic chloro compounds by activated carbon and it's regeneration by supercritical carbon dioxide. Nippon Kogaku Kaishin, 1994 (4), pp371-5 (Japan).
5. Патент США 4061566 (Вec 6, 1977).5. U.S. Patent 4,061,566 (Bec 6, 1977).
6. Manos, Georgios et. al. coke Removal from a zeolite catalyst by supercritical fluids. Chem. Eng. Technol, 1991, 14, pp. 73-78.6. Manos, Georgios et. al. coke Removal from a zeolite catalyst by supercritical fluids. Chem. Eng. Technol, 1991, 14, pp. 73-78.
7. Baptist-Nguyen, Sarh et.al. Coking and Activity of Porous Catalysts in Supercritical Reaction Media. AlchE Jornal, vol. 38, No 7, pp.1027-1037, Jul. 1992.7. Baptist-Nguyen, Sarh et.al. Coking and Activity of Porous Catalysts in Supercritical Reaction Media. AlchE Jornal, vol. 38, No. 7, pp. 1027-1037, Jul. 1992.
8. Патент США № 5725756 (Mar 10, 1998).8. US Patent No. 5725756 (
9. Патент Германии DE № 3902515 (Aug 02, 1990).9. German patent DE No. 3902515 (Aug 02, 1990).
10. Kuran W, Listos T. Macromol. Chem. Phys. 1994, 195, 977.10. Kuran W, Listos T. Macromol. Chem. Phys. 1994, 195, 977.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003107788/04A RU2236290C1 (en) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | Regeneration of phthalocyanine catalysts with carbon dioxide in above-critical state |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003107788/04A RU2236290C1 (en) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | Regeneration of phthalocyanine catalysts with carbon dioxide in above-critical state |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003107788A RU2003107788A (en) | 2004-09-20 |
RU2236290C1 true RU2236290C1 (en) | 2004-09-20 |
Family
ID=33433658
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003107788/04A RU2236290C1 (en) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | Regeneration of phthalocyanine catalysts with carbon dioxide in above-critical state |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2236290C1 (en) |
-
2003
- 2003-03-24 RU RU2003107788/04A patent/RU2236290C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТОМАС Ч. Промышленные каталитические процессы и эффективные катализаторы. - М.: Мир, 1973, с.22-27. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111013329A (en) | Waste gas treatment method and system | |
CN111298847B (en) | Method for regenerating carbon-based catalyst, carbon-based catalyst and water treatment method | |
JPH07509659A (en) | Renewable supported amine-polyol sorbent | |
JPS6265918A (en) | Adsorbent for separating and recovering co, its production and method for separating and recovering high-purity co by using its adsorbent | |
CN1277988A (en) | Modifying and hydrogenation processing for diesel union method | |
US9039807B2 (en) | Regenerative adsorption process for removal of silicon-containing contaminants from process gas using a neutral adsorbent media | |
CN111023713B (en) | Solid drying method and system | |
US6007724A (en) | Method for treating a liquid stream contaminated with an iodine-containing compound using a solid absorbent comprising a metal phthalocyanine | |
JP7003223B2 (en) | A catalyst for thermally decomposing 1,2-dichloroethane to produce vinyl chloride, and a method for producing and regenerating the catalyst. | |
RU2403954C2 (en) | Method of gas cleaning and drying by molecular sieve catalyst | |
RU2236290C1 (en) | Regeneration of phthalocyanine catalysts with carbon dioxide in above-critical state | |
CN1102418C (en) | Regeneration method of waste gas adsorbing and treating system | |
JPH04507368A (en) | Catalyst regeneration method, obtained regenerated catalyst, and production of olefins by catalytic ether cracking using the regenerated catalyst | |
RU2272669C2 (en) | Process for isolating volatile chemical compounds from gas-air mixtures | |
JPS6126417B2 (en) | ||
JP4062370B2 (en) | Regeneration method of adsorption resin | |
KR102652195B1 (en) | metal particle mixture for purifying feedstock for olefin metathesis and purification method using the same | |
TW506850B (en) | Regeneration method of turning-wheel absorption concentration system | |
HU181418B (en) | Method for isolateing vapours for gas mixture | |
JP6414470B2 (en) | Water treatment equipment | |
US5843381A (en) | Apparatus for removal of hydrogen sulfide | |
CN112744814B (en) | Graphite modification method, modified graphite prepared by method, application of modified graphite, hydrocarbon oxidation method and volatile organic compound removal method | |
TW546161B (en) | Method for regeneration of exhaust absorbing and treating system | |
JP2010221074A (en) | System for treating organic solvent-containing gas | |
JPH0824667A (en) | Carrier and filter using the same |