RU2414964C1 - Catalyst for hydrogenating plant oil and fats, preparation method thereof and hydrogenation method - Google Patents

Catalyst for hydrogenating plant oil and fats, preparation method thereof and hydrogenation method Download PDF

Info

Publication number
RU2414964C1
RU2414964C1 RU2009131606/04A RU2009131606A RU2414964C1 RU 2414964 C1 RU2414964 C1 RU 2414964C1 RU 2009131606/04 A RU2009131606/04 A RU 2009131606/04A RU 2009131606 A RU2009131606 A RU 2009131606A RU 2414964 C1 RU2414964 C1 RU 2414964C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
hydrogenation
palladium
fats
catalysts
Prior art date
Application number
RU2009131606/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Степанович Носков (RU)
Александр Степанович Носков
Анатолий Владимирович Романенко (RU)
Анатолий Владимирович Романенко
Павел Анатольевич Симонов (RU)
Павел Анатольевич Симонов
Виктор Анатольевич Чумаченко (RU)
Виктор Анатольевич Чумаченко
Алихан Сергеевич Машнин (RU)
Алихан Сергеевич Машнин
Владислав Анатольевич Романцев (RU)
Владислав Анатольевич Романцев
Иван Николаевич Воропаев (RU)
Иван Николаевич Воропаев
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН
Общество с ограниченной ответственностью "ЭФКО-НаноТех"
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 Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН, Общество с ограниченной ответственностью "ЭФКО-НаноТех" filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН
Priority to RU2009131606/04A priority Critical patent/RU2414964C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2414964C1 publication Critical patent/RU2414964C1/en

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to catalysts, particularly used in hydrogenating plant oil and unsaturated fats and can be used in food, perfumery, pharmaceutical, petrochemical and oil-refining industry. Described is a catalyst which contains palladium in amount of 0.1-5.0 wt % and ruthenium in ratio Pd:Ru=1-100 in form of bimetallic particles with size 1-6 nm deposited on a carbon support. Described is a method of preparing the catalyst, involving preliminary combined hydrolysis of palladium (II) and ruthenium (III) chlorides at pH 5-10 and then bringing the precursor into contact with the carbon support and liquid-phase reduction. Described also is a method of hydrogenating triglycerides of plant oil and fats at temperature 80-200°C and pressure 2-15 atm using the catalyst described above.
EFFECT: high efficiency of the method of preparing the catalyst.
2 cl, 5 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области катализаторов, применяемых, в частности, в гидрировании растительных масел и ненасыщенных жиров, и может использоваться в пищевой, парфюмерной, фармацевтической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.The invention relates to the field of catalysts used, in particular, in the hydrogenation of vegetable oils and unsaturated fats, and can be used in the food, perfumery, pharmaceutical, petrochemical and oil refining industries.

Известны катализаторы гидрирования растительных масел на основе переходных металлов Мо, W, Rh, Ir, Ru, Os, Ti, Re, Fe, Co, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Ga и др. (J.I.Gray and L.F.Russel, J. Am. Oil Chemists' Soc. 56 (1979) 36-44). Наибольшее распространение получили Ni-содержащие катализаторы, в основном Ni-Ренея, однако они уступают по активности катализаторам на основе благородных металлов (палладия, платины, рутения), в присутствии которых необходимая степень гидрирования растительных масел достигается в более мягких условиях (при относительно низких температуре и давлении Н2) и меньшей загрузке катализатора (например, загрузка палладиевых катализаторов составляет около 50 м.д., т.е. от 1/10 до 1/40 от Ni-Ренея). Особенности и перспективы использования благородных металлов в гидрировании растительных масел изложены в обзорах (P.N.Rylander (P.N.Rylander, J. Am. Oil Chemists' Soc. 47 (1970) 482-486) и E.S.Jang и сотр. (E.S.Jang, M.Y.Jung, D.B.Min. Comprehensive reviews in food science and food safety 1 (2005) 22-30). В них отмечается, в частности, что по активности в гидрировании кратных С-С связей жирных кислот эти металлы располагаются в ряд Pd>Rh>Pt>>Ir>Ru>>Os, a no образованию в частично гидрированных продуктах транс-изомеров, являющихся нежелательными для пищевого использования, - Pt<Ir<Ru~Rh<Pd. Для платиновых катализаторов характерна также и высокая доля продуктов полного гидрирования жиров. Как бы то ни было, мягкие условия использования катализаторов на основе этих металлов способствуют тому, что даже в случае наиболее активного из них - палладия - выход транс-изомеров близок к таковому, характерному для никелевых катализаторов. Снижение содержания транс-изомеров в продуктах гидрирования растительных масел на палладиевых катализаторах может быть достигнуто путем контролируемого отравления поверхности частиц металла азотсодержащими соединениями (аммиак, органические амины, азотсодержащие гетероциклы) или ионами переходных металлов (серебро, олово, висмут, молибден и др.). Требуемая их модификация в отношении селективности по транс-изомерам без потери каталитической активности достижима при введении в катализатор другого, менее активного, благородного металла, обычно платины и рутения. Последний вследствие своей дешевизны и активности в процессах гидрирования кратных С-С связей может представлять интерес в плане замены некоторой части более дорогого палладия в катализаторах гидрирования масел.Catalysts for the hydrogenation of vegetable oils based on transition metals Mo, W, Rh, Ir, Ru, Os, Ti, Re, Fe, Co, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Ga, etc. (JIGray and LF Russel, J. Am. Oil Chemists' Soc. 56 (1979) 36-44). The most widely used are Ni-containing catalysts, mainly Ni-Raney, but they are inferior in activity to catalysts based on noble metals (palladium, platinum, ruthenium), in the presence of which the necessary degree of hydrogenation of vegetable oils is achieved under milder conditions (at relatively low temperatures and H 2 pressure) and lower catalyst loading (for example, the palladium catalyst loading is about 50 ppm, i.e., from 1/10 to 1/40 of Ni-Raney). Features and prospects for the use of noble metals in the hydrogenation of vegetable oils are presented in reviews (PNRylander (PNRylander, J. Am. Oil Chemists' Soc. 47 (1970) 482-486) and ESJang et al. (ESJang, MYJung, DBMin. Comprehensive reviews in food science and food safety 1 (2005) 22-30) .In them, it is noted, in particular, that in terms of activity in the hydrogenation of multiple C — C bonds of fatty acids, these metals are in the series Os, a no formation of trans isomers in partially hydrogenated products, which are undesirable for food use, is Pt <Ir <Ru ~ Rh <Pd. Highly characteristic for platinum catalysts a fraction of the products of the complete hydrogenation of fats. Be that as it may, the mild conditions for the use of catalysts based on these metals make it possible that even in the case of the most active of them, palladium, the yield of trans isomers is close to that characteristic of nickel catalysts. trans-isomers in the products of hydrogenation of vegetable oils on palladium catalysts can be achieved by controlled poisoning of the surface of metal particles with nitrogen-containing compounds (ammonia, organic amines, nitrogen-containing heterocycles) or transition metal ions (silver, tin, bismuth, molybdenum, etc.). Their required modification with respect to selectivity for trans isomers without loss of catalytic activity is achievable when another, less active, noble metal, usually platinum and ruthenium, is introduced into the catalyst. The latter, due to its cheapness and activity in the hydrogenation processes of multiple C – C bonds, may be of interest in terms of replacing some of the more expensive palladium in oil hydrogenation catalysts.

Благородные металлы наносят в виде наночастиц на поверхность оксидных носителей (SiO2, Al2O3, алюмосиликаты, TiO2 и др.), нерастворимых солей (BaSO4), a также пористых углеродных материалов в количестве 0.1-2 мас.%. Процесс гидрирования с участием нанесенных катализаторов проводят, преимущественно, в периодическом режиме с использованием суспендированного в масле катализатора, в диапазоне температур 80-250°С при атмосферном или повышенном давлениях посредством подачи водорода в суспензию порошка катализатора, фракция которого не превышает 100 мкм. Роль подложки заключается не только в поддержании высокодисперсного состояния активного компонента, но и в модификации его каталитических свойств, что обусловлено как взаимодействием металл-носитель, так и характером распределения металла по зерну и в порах носителя. Эффект взаимодействия металл-носитель исследован довольно слабо. Он обычно маскируется влиянием примесей или присущих структуре носителя ионов, адсорбирующихся на поверхности частиц металла и изменяющих их каталитические свойства. Эффекты размеров частиц металла и их распределения по зерну и в порах носителя связаны с большими размерами триглицеридов жирных кислот и диффузионным режимом протекания процесса их гидрирования. Так, на примере катализаторов Pd/C было показано, что с уменьшением размеров частиц палладия и толщины корочкового распределения их по зерну углеродного носителя растет активность катализаторов и их селективность в отношении цис-изомеров частично гидрированных продуктов (B.Nohair, C.Especel, P.Marécot, C.Montassier, L.C.Hoang, J.Barbier, C.R.Chemie 7 (2004) 113; O.A.Simakova, P.A.Simonov, A.V.Romanenko, I.L.Simakova, React. Kinet. Catal. Lett. 95 (2008) 3-12). Однако сочетание различных проявлений всех указанных факторов, по-видимому, может приводить и к тому, что каталитические свойства набора случайно выбранных катализаторов на различных носителях оказываются независящими от природы носителя: так, например, в ранних работах показано отсутствие каких-либо преимуществ между палладиевыми катализаторами на углероде и оксиде алюминия, при этом детализации состояния металла на носителях не представлено (А.Е.Johnston, D.MacMillan, H.J.Dutton and J.C.Cowan, J. Am. Oil Chemists' Soc. 89 (1962) 273). При этом углеродные материалы, как носители для такого рода катализаторов, привлекают внимание благодаря своей химической стойкости, широкой вариабельности физико-химических свойств, способности стабилизировать наночастицы благородных металлов в отношении спекания, а также из-за простоты извлечения металлов из отработанных катализаторов.Noble metals are deposited in the form of nanoparticles on the surface of oxide carriers (SiO 2 , Al 2 O 3 , aluminosilicates, TiO 2 , etc.), insoluble salts (BaSO 4 ), as well as porous carbon materials in an amount of 0.1-2 wt.%. The hydrogenation process with the participation of supported catalysts is carried out mainly in a batch mode using a catalyst suspended in oil in the temperature range of 80-250 ° C at atmospheric or elevated pressures by supplying hydrogen to the catalyst powder suspension, the fraction of which does not exceed 100 microns. The role of the substrate is not only to maintain a highly dispersed state of the active component, but also to modify its catalytic properties, which is due to both the metal-carrier interaction and the nature of the distribution of metal over the grain and in the pores of the carrier. The metal-carrier interaction effect has been studied rather poorly. It is usually masked by the influence of impurities or ions inherent in the structure of the support of the carrier, adsorbed on the surface of the metal particles and change their catalytic properties. The effects of the size of metal particles and their distribution over the grain and in the pores of the support are associated with the large sizes of triglycerides of fatty acids and the diffusion mode of the process of their hydrogenation. Thus, using the example of Pd / C catalysts, it was shown that, with a decrease in the size of palladium particles and the thickness of their crust distribution over the carbon support grain, the activity of the catalysts increases and their selectivity with respect to the cis isomers of partially hydrogenated products (B. Nohair, C. Especel, P .Marécot, C. Montassier, LCHoang, J. Barbier, CRChemie 7 (2004) 113; OASimakova, PASimonov, AVRomanenko, ILSimakova, React. Kinet. Catal. Lett. 95 (2008) 3-12). However, a combination of various manifestations of all these factors, apparently, can also lead to the fact that the catalytic properties of a set of randomly selected catalysts on various supports turn out to be independent of the nature of the support: for example, in the early studies, the absence of any advantages between palladium catalysts on carbon and alumina, with no details of the state of the metal on the carriers (A.E. Johnston, D. MacMillan, HJ Dutton and JCCowan, J. Am. Oil Chemists' Soc. 89 (1962) 273). At the same time, carbon materials, as carriers for such catalysts, attract attention due to their chemical resistance, wide variability of physicochemical properties, ability to stabilize noble metal nanoparticles with respect to sintering, and also because of the ease of metal extraction from spent catalysts.

Традиционно нанесение палладия на носители осуществляют, используя кислые растворы хлорида палладия(II), который способен прочно адсорбироваться на поверхности ряда носителей, таких как оксид алюминия и углеродные материалы. Так, углеродные носители (УН) графитовой природы, к которым относятся Сибунит, сажи, активные угли, прочно адсорбируют до 0.1 мкмоль H2PdCl4 на 1 м2 поверхности носителя (P.A.Simonov, V.A.Likholobov, Catal. and Electrocatal. at Nanoparticle Surfaces (A.Wieckowski, E.R.Savinova, C.G.Vayenas, eds.), 2003, Marcel Dekker, New York, pp.409-454). Таким образом, УН с поверхностью 300-500 м2/г способен адсорбировать до 3-5 мас.% металла из растворов H2PdCl4, что означает, что получаемые посредством контакта H2PdCl4 с УН катализаторы 0.1-2% Pd/C для гидрирования жирных кислот относятся к адсорбционным по классификации Г.К.Борескова катализаторов по способу приготовления (Г.К.Боресков, Гетерогенный катализ, М.: Наука, 1988). Адсорбированный из растворов H2PdCl4 палладий может находиться в форме грубых кристаллитов металла (10-1000 нм), сосредоточенных на периферии зерен УН, а также в форме поверхностных комплексов хлорида палладия, равномерно распределенных по зерну УН. При последующем восстановлении комплексная форма адсорбированного металла дает высокодисперсные (1-3 нм) металлические частицы. С увеличением содержания адсорбированного палладия на носителе доля металлической формы падает, а комплексной возрастает. Тем не менее, ни одна из этих форм адсорбированного металла не может полностью удовлетворять требованиям, которыми следует руководствоваться при дизайне катализаторов Pd/C, эффективных в гидрировании жирных кислот. Металлическая форма, хотя и имеет корочковое распределение по зерну УН, малоактивна из-за слишком грубой дисперсности ее кристаллитов. Комплексная форма, хотя обычно и приводит к высокодисперсным частицам металла, также дает малоактивные в гидрировании жиров катализаторы из-за неудовлетворительного распределения металла по зерну УН (О.А.Simakova, P.A.Simonov, A.V.Romanenko, I.L.Simakova, React. Kinet. Catal. Lett. 95 (2008) 3-12).Traditionally, the deposition of palladium on the supports is carried out using acidic solutions of palladium (II) chloride, which is able to firmly adsorb onto the surface of a number of supports, such as alumina and carbon materials. Thus, carbon carriers (CN) of graphite nature, which include Sibunit, soot, activated carbons, firmly adsorb up to 0.1 μmol H 2 PdCl 4 on 1 m 2 of the carrier surface (PASimonov, VALikholobov, Catal. And Electrocatal. At Nanoparticle Surfaces (A Wieckowski, ERSavinova, CGVayenas, eds.), 2003, Marcel Dekker, New York, pp. 409-454). Thus, CNs with a surface of 300–500 m 2 / g are capable of adsorbing up to 3-5 wt.% Metal from H 2 PdCl 4 solutions, which means that the catalysts obtained by contacting H 2 PdCl 4 with CNs are 0.1–2% Pd / C for the hydrogenation of fatty acids are classified as adsorption catalysts according to the classification of G.K. Boreskov according to the method of preparation (G.K. Boreskov, Heterogeneous catalysis, M .: Nauka, 1988). Palladium adsorbed from H 2 PdCl 4 solutions can be in the form of coarse metal crystallites (10-1000 nm) concentrated on the periphery of grains of CNs, as well as in the form of surface complexes of palladium chloride uniformly distributed over the grain of CNs. During subsequent recovery, the complex form of the adsorbed metal gives highly dispersed (1-3 nm) metal particles. With an increase in the adsorbed palladium content on the support, the fraction of the metal form decreases, while the complex form increases. However, none of these forms of adsorbed metal can fully satisfy the requirements that should be followed when designing Pd / C catalysts effective in the hydrogenation of fatty acids. The metal form, although it has a crustal distribution over the CN grain, is inactive due to the too coarse dispersion of its crystallites. The complex form, although it usually leads to highly dispersed metal particles, also gives low activity catalysts in the hydrogenation of fats due to the unsatisfactory distribution of metal over the CN grain (OA Simakova, PASimonov, AVRomanenko, ILSimakova, React. Kinet. Catal. Lett. 95 (2008) 3-12).

Перспективным подходом к синтезу высокоэффективных в гидрировании растительных масел палладиевых катализаторов, нанесенных на УН, является предварительный, до контакта с носителем, гидролиз H2PdCl4 с образованием полиядерных гидроксокомплексов палладия (II), или ПГК (О.А.Simakova, P.A.Simonov, A.V.Romanenko, I.L.Simakova, React. Kinet. Catal. Lett. 95 (2008) 3-12), в отношении которых адсорбционная емкость УН в десятки раз превышает адсорбционную емкость по H2PdCl4 (P.A.Simonov, V.A.Likholobov, Catal. and Electrocatal. at Nanoparticle Surfaces (A.Wieckowski, E.R.Savinova, C.G.Vayenas, eds.), 2003, Marcel Dekker, New York, pp.409-454). Ряд уникальных свойств ПГК - малый размер (1-3 нм), высокая сорбционная активность и низкий окислительно-восстановительный потенциал

Figure 00000001
- будут способствовать формированию катализаторов Pd/C с состоянием активного компонента, удовлетворяющим требованиям, предъявляемым к высокоэффективным катализаторам гидрирования жирных кислот.A promising approach to the synthesis of palladium catalysts highly effective in the hydrogenation of vegetable oils deposited on CNs is a preliminary hydrolysis of H 2 PdCl 4 to contact with the support with the formation of polynuclear hydroxocomplexes of palladium (II) or PGA (O.A.Simakova, PASimonov, AVRomanenko , ILSimakova, React. Kinet. Catal. Lett. 95 (2008) 3-12), for which the adsorption capacity of CNs is ten times higher than the adsorption capacity for H 2 PdCl 4 (PASimonov, VALikholobov, Catal. And Electrocatal. At Nanoparticle Surfaces (A.Wieckowski, ERSavinova, CGVayenas, eds.), 2003, Marcel Dekker, New York, pp. 409-454). A number of unique properties of PGA are small size (1-3 nm), high sorption activity and low redox potential
Figure 00000001
- will contribute to the formation of Pd / C catalysts with the state of the active component that meets the requirements for highly effective catalysts for the hydrogenation of fatty acids.

Традиционно введение второго компонента в приготавливаемый биметаллический катализатор осуществляют либо путем совместной пропитки носителя комплексами металлов, либо добавлением к уже приготовленному монометаллическому образцу. В обоих случаях не гарантируется постоянства химического состава и структуры частиц активного компонента конечного катализатора из-за различий в растворимости и взаимодействии наносимых предшественников с поверхностью подложки, что может привести к сегрегации, а также несовпадению в характере распределения обоих компонентов в порах носителя. В этом отношении совместный гидролиз солей благородных металлов представляется весьма перспективным из-за их способности адсорбироваться на гидроксидах и оксидах переходных металлов и образовывать смешанные гидроксокомплексы (С.И.Печенюк, Сорбционно-гидролитическое осаждение платиновых металлов на поверхности неорганических сорбентов, Л.: Наука, 1991). Такой подход приводит к более однородному составу активного компонента биметаллического катализатора на основе благородного металла (WO 2008/093243 (Int. Applicat. No PCT/IB2008/000754), Appl. Date 29.01.2008, Prior. Date 30.01.2007, Publ. Date 07.08 2008; Пат. РФ 2146172).Traditionally, the introduction of the second component in the prepared bimetallic catalyst is carried out either by co-impregnation of the support with metal complexes, or by adding to the already prepared monometallic sample. In both cases, the constancy of the chemical composition and particle structure of the active component of the final catalyst is not guaranteed due to differences in solubility and interaction of the applied precursors with the surface of the substrate, which can lead to segregation, as well as a mismatch in the nature of the distribution of both components in the pores of the carrier. In this regard, the joint hydrolysis of noble metal salts seems very promising because of their ability to adsorb on hydroxides and oxides of transition metals and form mixed hydroxocomplexes (S.I. Pechenyuk, Sorption-hydrolytic deposition of platinum metals on the surface of inorganic sorbents, L .: Nauka, 1991). This approach leads to a more uniform composition of the active component of a noble metal bimetallic catalyst (WO 2008/093243 (Int. Applicat. No PCT / IB2008 / 000754), Appl. Date 01/29/2008, Prior. Date 01/30/2007, Publ. Date 08/07/2008; Pat. RF 2146172).

Настоящее изобретение предлагает способ приготовления нанесенного на порошковый углеродный носитель палладий-рутениевого катализатора, эффективного в процессе парциального гидрирования растительных масел в периодическом (циклическом) режиме.The present invention provides a method for preparing a palladium-ruthenium catalyst supported on a carbon powder carrier effective in the process of partial hydrogenation of vegetable oils in a batch (cyclic) mode.

Известен способ (RU 2260037, С11С 3/12, 10.09.2005) получения саломасов жидкофазным гидрированием растительных масел водородом в присутствии палладиевого катализатора, нанесенного на углеродный носитель, в качестве палладиевого катализатора используют нанокластерный палладий, в качестве углеродного носителя используют наноуглеродный кластерный материал, при этом процесс осуществляют при температуре от 60 до 90°С.A known method (RU 2260037, C11C 3/12, 09/10/2005) for producing salomas by liquid-phase hydrogenation of vegetable oils with hydrogen in the presence of a palladium catalyst supported on a carbon carrier, nanocluster palladium is used as a palladium catalyst, nanocarbon cluster material is used, this process is carried out at a temperature of from 60 to 90 ° C.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.This technical solution is taken as a prototype of the present invention.

Недостатком этого способа является низкая скорость процесса гидрирования растительных масел, очевидно, вследствие грубого размера частиц палладия (до 10 нм) и, вероятно, широкого распределения активного компонента по зерну носителя, что снижает производительность реакторного оборудования (реакторы), в котором используется катализатор. В частности, на стр.3 описания изобретения (пример 1) отмечается, что процесс проводят в течение 6 ч. Традиционно процессы гидрирования проводят при существенно меньших временах, см. патент RU 2105050, С11С 3/12, 20/02/1998 (примеры 1 и 2), где время гидрирования составляет 60 и 90 мин соответственно.The disadvantage of this method is the low speed of the process of hydrogenation of vegetable oils, obviously, due to the coarse particle size of palladium (up to 10 nm) and, probably, a wide distribution of the active component over the grain of the carrier, which reduces the productivity of the reactor equipment (reactors) in which the catalyst is used. In particular, on page 3 of the description of the invention (example 1) it is noted that the process is carried out for 6 hours. Traditionally, hydrogenation processes are carried out at significantly shorter times, see patent RU 2105050, С11С 3/12, 20/02/1998 (examples 1 and 2), where the hydrogenation time is 60 and 90 minutes, respectively.

Таким образом, осуществление процесса гидрирования по прототипу при температурах 60-90°С обеспечивает пониженное содержание в продуктах гидрирования транс-изомеров (30-32%) при большой длительности процесса (см. таблицу, стр.4), которая составляет 4-6 ч.Thus, the implementation of the hydrogenation process according to the prototype at temperatures of 60-90 ° C provides a low content of trans isomers in the hydrogenation products (30-32%) with a long process time (see table, page 4), which is 4-6 hours .

Настоящее изобретение решает задачу приготовления высокодисперсного биметаллического катализатора гидрирования растительных жиров, обеспечивающего осуществление процесса с высокой производительностью при заданном качестве получаемого саломаса (содержание транс-изомеров и значение йодного числа).The present invention solves the problem of preparing a highly dispersed bimetallic catalyst for the hydrogenation of vegetable fats, ensuring the implementation of the process with high performance at a given quality of the resulting salomas (content of trans isomers and the value of the iodine number).

Задача решается созданием и применением нанесенного на поверхность углеродного носителя биметаллического катализатора, содержащего палладий в количестве 0,1-5,0 мас.% и рутений в атомном соотношении Pd:Ru=1-100 в форме биметаллических частиц размером 1-6 нм.The problem is solved by the creation and application of a bimetallic catalyst deposited on the surface of a carbon carrier containing palladium in an amount of 0.1-5.0 wt.% And ruthenium in an atomic ratio of Pd: Ru = 1-100 in the form of bimetallic particles 1-6 nm in size.

В качестве углеродного материала можно использовать мезопористый синтетический графитоподобный материал или композиционные пористые материалы на основе пироуглерода с удельной поверхностью 10-500 м2/г, со средним размером мезопор в интервале от 4 до 40 нм.As the carbon material, you can use mesoporous synthetic graphite-like material or composite porous materials based on pyrocarbon with a specific surface area of 10-500 m 2 / g, with an average mesopore size in the range from 4 to 40 nm.

Задача решается способом приготовления биметаллического катализатора для гидрирования растительных масел, который включает предварительный синтез предшественника металлов совместным гидролизом хлоридов палладия (II) и рутения (III) при pH 5-10 с последующим контактированием предшественника с углеродным носителем, т.е. последующими адсорбцией полученных смешанных полиядерных гидроксокомплексов металлов на порошковый углеродный носитель (фракция 50-250 мкм), жидкофазным восстановлением, фильтрованием, промывкой катализатора водой и окончательной сушкой. Синтез предшественника осуществляют в течение 0.2-60 мин при температуре 10-50°С.The problem is solved by a method for preparing a bimetallic catalyst for the hydrogenation of vegetable oils, which involves the preliminary synthesis of a metal precursor by the combined hydrolysis of palladium (II) and ruthenium (III) chlorides at a pH of 5-10, followed by contacting the precursor with a carbon carrier, i.e. subsequent adsorption of the obtained mixed polynuclear hydroxocomplexes of metals on a carbon powder carrier (fraction 50-250 μm), liquid-phase reduction, filtration, washing the catalyst with water and final drying. The synthesis of the precursor is carried out for 0.2-60 minutes at a temperature of 10-50 ° C.

Основными варьируемыми параметрами при синтезе таких катализаторов являются: - pH (5-10), температура (10-50°С) и время старения (0.2-60 мин) раствора полиядерных гидроксокомплексов; - концентрации и мольное соотношение реагентов (H2PdCl4, RuCl3) в растворе при формировании полиядерных гидроксокомплексов.The main variable parameters in the synthesis of such catalysts are: - pH (5-10), temperature (10-50 ° C) and aging time (0.2-60 min) of a solution of polynuclear hydroxocomplexes; - concentration and molar ratio of reagents (H 2 PdCl 4 , RuCl 3 ) in solution during the formation of polynuclear hydroxocomplexes.

Отличительными признаками настоящего изобретения по сравнению с прототипом являются:Distinctive features of the present invention in comparison with the prototype are:

1) более высокая дисперсность нанесенного металла (размер частиц 1-6 нм), приводящая к более высокой активности катализатора,1) a higher dispersion of the deposited metal (particle size 1-6 nm), leading to a higher activity of the catalyst,

2) биметаллическая композиция активного компонента катализатора.2) a bimetallic composition of the active component of the catalyst.

Процесс гидрирования растительных масел с использованием вышеуказанного катализатора проводят при температуре 80-200°С, давлении водорода от 2 до 15 атм и удельных расходах катализатора 0,05-0,2 гкт/кг растительного масла.The process of hydrogenation of vegetable oils using the above catalyst is carried out at a temperature of 80-200 ° C, a hydrogen pressure of 2 to 15 atm and a specific catalyst consumption of 0.05-0.2 g ct / kg of vegetable oil.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. В стеклянном реакторе, оснащенном рубашкой, при интенсивном перемешивании готовят суспензию из 5 г (в пересчете на сухой вес) порошкового мезопористого синтетического углеродного материала марки «Сибунит» и 50 см3 воды. Суспензию размешивают 20 мин при комнатной температуре, а затем температуру суспензии (t) доводят до нужного значения с помощью водяного термостата. Двухканальным перистальтическим насосом в проточную смесительную емкость одновременно подают раствор хлоридов палладия(II) и рутения(III) в соляной кислоте и раствор карбоната натрия, доведенные до температуры суспензии в реакторе. Объемные скорости подачи растворов поддерживаются так, чтобы обеспечить время контакта растворов в пределах τ=0.2-60 мин. Соотношение количеств этих реагентов таково, чтобы обеспечить требуемое весовое содержание металлов в конечном катализаторе (палладия 0,1-5,0 мас.% и рутения в атомном соотношении = 1-100), а также необходимую кислотность полученной смеси растворов (pH 5-10). Смесь растворов на выходе из смесительной емкости сливается непосредственно в суспензию угля, находящуюся в реакторе. По окончании дозирования реагентов суспензию оставляют стареть при умеренном перемешивании в течение 1 ч, затем реактор нагревают до 60°С, приливают раствор формиата натрия в мольном соотношении NaOOCH/(Pd+Ru)=2 и оставляют перемешиваться еще 1 час. По окончании реактор охлаждают, и полученный катализатор отфильтровывают и промывают дистиллированной водой до отрицательной реакции маточного раствора с AgNO3 на присутствие ионов хлора, а затем сушат в вакуумном шкафу при 90°С.Example 1. In a glass reactor equipped with a jacket, with vigorous stirring, a suspension of 5 g (in terms of dry weight) of a powder of mesoporous synthetic carbon material brand "Sibunit" and 50 cm 3 of water is prepared. The suspension is stirred for 20 minutes at room temperature, and then the temperature of the suspension (t) is adjusted to the desired value using a water thermostat. With a two-channel peristaltic pump, a solution of palladium (II) and ruthenium (III) chlorides in hydrochloric acid and a solution of sodium carbonate are brought to a suspension temperature in the reactor at the same time in a flowing mixing tank. The volumetric feed rates of the solutions are maintained so as to ensure the contact time of the solutions in the range of τ = 0.2-60 min. The ratio of the amounts of these reagents is such as to provide the required weight content of metals in the final catalyst (palladium 0.1-5.0 wt.% And ruthenium in the atomic ratio = 1-100), as well as the necessary acidity of the resulting mixture of solutions (pH 5-10 ) The mixture of solutions at the outlet of the mixing tank is discharged directly into the coal suspension in the reactor. At the end of the dosing of the reagents, the suspension is allowed to age with moderate stirring for 1 h, then the reactor is heated to 60 ° C, sodium formiate solution is added in a molar ratio of NaOOCH / (Pd + Ru) = 2 and left to mix for another 1 hour. At the end, the reactor is cooled, and the resulting catalyst is filtered off and washed with distilled water until the mother liquor with AgNO 3 reacts negatively to the presence of chlorine ions, and then dried in a vacuum oven at 90 ° C.

Примеры 2-5.Examples 2-5.

Аналогичны примеру 1.Similar to example 1.

Физико-химические характеристики катализаторов в зависимости от параметров их синтеза приведены в таблице 1. Для сравнения даны данные образца №3 из прототипа (RU 2260037, C11C 3/12, 10.09.2005).Physico-chemical characteristics of the catalysts depending on the parameters of their synthesis are given in table 1. For comparison, data are given for sample No. 3 from the prototype (RU 2260037, C11C 3/12, 09/10/2005).

Испытания катализатора проводят в автоклаве из нержавеющей стали объемом 150 мл, термостатированном и снабженном электромагнитной мешалкой. Навеску катализатора в количестве 180 мг и рафинированного подсолнечного растительного масла в количестве 18 г помещают в автоклав. Процесс проводят при давлении 9 атм и температуре 140°С в течение 30 мин. Затем катализатор отделяют на обогреваемом фильтре и проводят анализ физико-химических показателей полученного саломаса (жирно-кислотный состав по ГОСТ Р5148399, содержание транс-изомеров по ГОСТ Р55100-2003, йодное число - по стандартной методике) (Руководство по методам исследования, технологическому контролю и учету производства в масложировой промышленности, Ленинград, 1982, т.1, с.908). Перед повторным использованием катализатор промывают растворителем. Повторно катализатор используют до 20 раз.The catalyst tests are carried out in a 150 ml stainless steel autoclave, thermostatically controlled and equipped with an electromagnetic stirrer. A portion of the catalyst in an amount of 180 mg and refined sunflower vegetable oil in an amount of 18 g are placed in an autoclave. The process is carried out at a pressure of 9 atm and a temperature of 140 ° C for 30 minutes Then the catalyst is separated on a heated filter and the physicochemical parameters of the obtained salomas are analyzed (fatty acid composition according to GOST R5148399, the content of trans isomers according to GOST R55100-2003, iodine number according to the standard method) (Guide to research methods, technological control and accounting for production in the oil and fat industry, Leningrad, 1982, v.1, p.908). Before reuse, the catalyst is washed with a solvent. Re-use the catalyst up to 20 times.

Усредненные за 20 циклов результаты приведены в таблице 2.The results averaged over 20 cycles are shown in Table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

Таблица 2table 2 Каталитические свойства катализаторов в гидрировании подсолнечного масла. Для сравнения приведены данные образца №3 из прототипа (RU 2260037, С11С 3/12, 10.09.2005)Catalytic properties of catalysts in the hydrogenation of sunflower oil. For comparison, the data of sample No. 3 from the prototype (RU 2260037, C11C 3/12, 09/10/2005) ПримерExample Т, °CT, ° C Время процесса, минProcess time, min Йодное число, J2/100The Iodine Number, J 2/100 Содержание транс-изомеров, %The content of trans isomers,% Жирно-кислотный состав, %Fatty acid composition,% с 16:0from 16: 0 с 18:0from 18: 0 с 18:1from 18: 1 с 18:2from 18: 2 1one 140140 30thirty 72,872.8 28,628.6 6,16.1 5,35.3 47,847.8 40,240,2 33 140140 50fifty 65,965.9 32,132.1 6,56.5 20,020,0 69,669.6 3,33.3 55 160160 20twenty 69,069.0 30,330.3 7,07.0 17,217,2 72,472,4 2,82,8 Прототип
RU 2260037
Prototype
RU 2260037
9090 240240 74,574.5 32,432,4 6,66.6 17,017.0 67,067.0 8,18.1

Claims (4)

1. Катализатор для гидрирования триглицеридов растительных масел и жиров, содержащий палладий в количестве 0,1-5,0 мас.%, нанесенный на углеродный носитель, отличающийся тем, что содержит палладий и дополнительно рутений в атомном соотношении Pd:Ru=1-100 в форме биметаллических частиц размером 1-6 нм.1. The catalyst for the hydrogenation of triglycerides of vegetable oils and fats, containing palladium in an amount of 0.1-5.0 wt.%, Deposited on a carbon carrier, characterized in that it contains palladium and additionally ruthenium in the atomic ratio Pd: Ru = 1-100 in the form of bimetallic particles 1-6 nm in size. 2. Способ приготовления катализатора для гидрирования триглицеридов растительных масел и жиров по п.1, отличающийся тем, что предварительно осуществляют синтез предшественника металлов совместным гидролизом хлоридов палладия (II) и рутения (III) при pH 5-10 с последующим контактированием предшественника с углеродным носителем, затем осуществляют стадию жидкофазного восстановления.2. A method of preparing a catalyst for the hydrogenation of triglycerides of vegetable oils and fats according to claim 1, characterized in that the metal precursor is preliminarily synthesized by the joint hydrolysis of palladium (II) and ruthenium (III) chlorides at pH 5-10, followed by contacting the precursor with a carbon carrier , then carry out the phase of liquid phase recovery. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что синтез предшественника осуществляют в течение 0,2-60 мин при температуре 10-50°С.3. The method according to claim 2, characterized in that the synthesis of the precursor is carried out for 0.2-60 minutes at a temperature of 10-50 ° C. 4. Способ гидрирования триглицеридов растительных масел и жиров, отличающийся тем, что процесс проводят при температуре 80-200°С и давлении 2-15 атм с использованием катализатора по п.1 или приготовленного по любому из пп.2 и 3. 4. The method of hydrogenation of triglycerides of vegetable oils and fats, characterized in that the process is carried out at a temperature of 80-200 ° C and a pressure of 2-15 atm using the catalyst according to claim 1 or prepared according to any one of claims 2 and 3.
RU2009131606/04A 2009-08-21 2009-08-21 Catalyst for hydrogenating plant oil and fats, preparation method thereof and hydrogenation method RU2414964C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009131606/04A RU2414964C1 (en) 2009-08-21 2009-08-21 Catalyst for hydrogenating plant oil and fats, preparation method thereof and hydrogenation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009131606/04A RU2414964C1 (en) 2009-08-21 2009-08-21 Catalyst for hydrogenating plant oil and fats, preparation method thereof and hydrogenation method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2414964C1 true RU2414964C1 (en) 2011-03-27

Family

ID=44052760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009131606/04A RU2414964C1 (en) 2009-08-21 2009-08-21 Catalyst for hydrogenating plant oil and fats, preparation method thereof and hydrogenation method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2414964C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shimizu et al. Chemoselective hydrogenation of nitroaromatics by supported gold catalysts: mechanistic reasons of size-and support-dependent activity and selectivity
Zhang et al. Efficient conversion of D-glucose into D-sorbitol over MCM-41 supported Ru catalyst prepared by a formaldehyde reduction process
US8592636B2 (en) Hydrogenation process
EA011846B1 (en) Shaped eggshell catalysts containing cobalt, use and preparation thereof
CN107626304B (en) Supported noble metal catalyst and preparation and application thereof
CN104311433B (en) A kind of technique of synthesizing amino benzene by hydrogenation of nitrobenzene
CN108495836B (en) Single step conversion of n-butyraldehyde to 2-ethylhexanal
CN106732742A (en) A kind of application of load type palladium catalyst in selective hydrogenation
CN109174088B (en) Heterogeneous catalyst for selective hydrogenation reaction of acetylene compounds and application thereof
RU2316394C1 (en) Method of preparing mono- and bimetallic catalyst and processes involving oxygen and/or hydrogen
US20190308155A1 (en) Improved precious metal nanoparticles
Krajczewski et al. Formation and selected catalytic properties of ruthenium, rhodium, osmium and iridium nanoparticles
Geng et al. Influence of the defects on selective hydrogenation of cinnamaldehyde to cinnamyl alcohol over UiO-66 supported Pt catalysts
CN111039755A (en) Application of nickel boride catalyst in selective hydrogenation of alkynol
CN103752308A (en) Preparation method of nano gold/carbon catalyst
RU2374172C1 (en) Method of control of dispersability of carbon-metallic catalysts (versions)
CN111054326B (en) Supported catalyst, preparation method thereof and application of supported catalyst in catalyzing synthesis of indole from ethylene glycol and aniline
RU2414964C1 (en) Catalyst for hydrogenating plant oil and fats, preparation method thereof and hydrogenation method
CN112569944A (en) NiCu alloy hydrogenation catalyst, preparation method and application thereof
RU2403973C1 (en) Catalyst, preparation method thereof and hydrogenation method
CN109107583B (en) Butynediol semi-hydrogenation bimetallic catalyst, and preparation method and application thereof
JP5422222B2 (en) Process for producing cycloolefin and selective hydrogenation catalyst used therefor
CN107715870A (en) A kind of preparation method and application for preparing L aminopropanol ruthenium Pd/carbon catalysts
RU2438776C1 (en) Palladinised nanotubes for hydrogenation of plant oil, preparation method thereof and method for liquid-phase hydrogenation
RU2411996C1 (en) Catalyst for hydrogenating triglycerides for producing hydrogenated fat for food purposes

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140822