WO2018141694A1 - Method for passivating a catalyst - Google Patents

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WO2018141694A1
WO2018141694A1 PCT/EP2018/052157 EP2018052157W WO2018141694A1 WO 2018141694 A1 WO2018141694 A1 WO 2018141694A1 EP 2018052157 W EP2018052157 W EP 2018052157W WO 2018141694 A1 WO2018141694 A1 WO 2018141694A1
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catalyst
water
mixture
copper
elemental copper
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PCT/EP2018/052157
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French (fr)
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Lothar Karrer
Steffen Wagloehner
Stefan Kuhn
Inna SCHWABAUER
Barbara Wucher
Marie-Christine WAGENER
Sven GOEDELMANN
Frank SCHARFENBERGER
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Basf Se
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    • B01J37/16Reducing
    • B01J37/18Reducing with gases containing free hydrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Definitions

  • the present invention relates to a process for passivating a catalyst (K1) containing elemental copper and contained in a device (V1). By introducing a sufficient amount of water into the device (V1), the catalyst (K1) is completely below the water level, wherein in the device (V1) a mixture (G1) of passivated catalyst (K1) and water is obtained. Furthermore, the present invention also relates to a mixture (G1) comprising the passivated catalyst (K1) and water.
  • EP-A 0 01 1 150 relates to a process for the preparation of methanol by reacting hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide and / or water vapor and / or oxygen in the presence of catalysts containing zinc, copper and aluminum, and to a process for the preparation of a corresponding catalyst.
  • a special catalyst is used from a mixed crystal containing copper, zinc, hydroxide and carbonate in a specific ratio and aluminum hydroxide as a structural promoter.
  • the catalyst is prepared by calcination and reduction at temperatures between 160 and 350 °.
  • a synthesis gas is preferably used, which was prepared by partial oxidation of hydrocarbons and after the combined C0 2 and H 2 S washes only CO and H 2 and to which additional steam is added.
  • the catalysts are first reduced with hydrogen prior to carrying out the methanol production process.
  • EP-A-0 901 982 relates to a process and a catalyst for the steam reforming of methanol, wherein methanol and water are reacted on this catalyst to form hydrogen.
  • the catalyst is produced by precipitating a solution of zinc and aluminum salt with a specific atomic ratio of the zinc and aluminum atoms in the respective salts with subsequent drying and calcination step and dispersing the resulting mixed oxide in an acidic solution of copper and zinc salts.
  • the catalysts obtained include, inter alia, copper oxide.
  • the catalysts used are first reduced with hydrogen gas.
  • copper-containing catalysts are used in connection with the production, purification or use of synthesis gas.
  • Syngas understands In general, gas mixtures containing mainly carbon monoxide and hydrogen, moreover, depending on the desired use, other gases such as carbon dioxide, be included. Depending on the manufacturing process or intended use, other terms are sometimes used instead of syngas and / or distinctions made. For example, if synthesis gas is extracted from water and coal, it is also called “water gas.” When methane is used as a source, the term “fission gas” is used. Methanol synthesis gas refers to synthesis gas for methanol production, while the term “oxo gas” is used for the hydroforming (or oxo synthesis).
  • copper-containing catalysts are used to purify the synthesis gas.
  • copper-containing catalysts which usually contain copper oxide (CuO). This is in principle a kind of precursor of the corresponding catalyst, because such a copper oxide-containing catalyst is usually first reduced in the presence of hydrogen, whereby the actual catalyst is obtained, which has elemental copper.
  • Such a catalyst containing elemental copper is also referred to as an "activated (copper-containing) catalyst.”
  • Such elemental copper-containing catalysts are used in particular in the Oxogas fine cleaning to remove oxygen and / or sulfur-containing compounds.
  • Such elemental copper-containing catalysts often have a relatively long lifetime, sometimes significantly more than 5 years. As the operating time increases, however, the catalysts used gradually lose their activity, for example due to deposits of organic compounds such as mercaptans on the catalyst surface and / or the formation of eg inactive sulfides.
  • the activity of such a copper-containing catalyst can decrease with increasing operating time because the elemental copper is oxidized, at least in small amounts, by contact with (small amounts of) oxygen to copper oxide. This effect occurs in particular when such catalysts are used for the Oxogas fine cleaning.
  • such copper-containing catalysts can not be readily removed in practice from the corresponding device, such as a reactor.
  • the activated catalyst containing elemental copper is pyrophoric and can ignite on contact with atmospheric oxygen itself. Even with a careful addition of oxygen, there is a risk that the catalyst / device can heat up very quickly to temperatures above 500 ° C in this highly exothermic reaction.
  • such (at least partially active) elemental copper-containing catalysts are (completely) passivated or deactivated and subsequently removed from the corresponding apparatus in which a small amount of oxygen (usually not more than 1%) in an inert gas stream (usually nitrogen) is passed over the corresponding catalyst. Due to this careful transfer of a very small amount of oxygen over the catalyst, the elemental copper present on the surface of the catalyst is oxidized to the "unproblematic" copper oxide, thus the corresponding copper catalyst has been converted to its inactive / deactivated form.
  • a disadvantage of this form of passivation or deactivation of a catalyst containing elemental copper which is frequently used in practice is the relatively long duration of the passivation step due to the highly exothermic reaction upon contact of copper with (air) oxygen.
  • odor emissions often occur due to the release of hydrogen sulfide and mercaptans.
  • the present invention has for its object to provide a new method for passivation of a copper-containing catalyst.
  • the object is achieved by a method for passivating a catalyst (K1), wherein the catalyst (K1) contains elemental copper and is in a device (V1), characterized in that in the device (V1) water is introduced, wherein at least as much water is introduced into the device (V1) that after completion of the water introduction into the device (V1) the catalyst (K1) is completely below the water level, whereby a mixture (G1) of passivated catalyst (K1) and water obtained becomes.
  • a significant advantage of the method according to the invention is the fact that it can be carried out very inexpensively and / or quickly.
  • the passivation of very large amounts of elemental copper-containing catalysts can be carried out very quickly, for example over a period of one hour or less. Furthermore, it is advantageous that the water used, for example, can penetrate very quickly into the pores of optionally porous catalyst material.
  • the elemental copper of the activated catalyst is not oxidized to copper oxide due to the use of water, as is the case with the transfer of an oxygen-containing gas stream.
  • the elemental copper is passivated by the use of water with an "oxygen diffusion barrier"
  • the passivated catalyst thus still contains large amounts of elemental copper, which is, so to speak, under a water protection layer, in which connection the term "phlegmatized copper" can also be used.
  • the method of the invention also increases the safety, because there is no risk of sudden strong increase in temperature due to the highly exothermic reaction with a large amount of oxygen.
  • a temperature increase can likewise be observed when the water is added to the passivation of the catalyst containing elemental copper, this temperature increase is relatively small.
  • the exact values of the respective temperature increase depend in particular on the rate of addition of water during the passivation. The faster the addition of water, the higher the temperature increase (with a constant amount of water). But even in the case of a relatively rapid addition of the complete amount of water (for example, over a period of several minutes to one hour), the observed increase in temperature is relatively low, and is usually a maximum of 50 ° C.
  • the thus passivated copper-containing catalyst can thus be removed very quickly from the corresponding device, resulting in a significant time and Cost saving represents.
  • the corresponding device can thus be filled in a very fast way again with fresh catalyst, so that the idle or downtime of a large-scale plant can be significantly reduced.
  • this catalyst Due to the passivation of the copper catalyst under the water-proofing layer, this catalyst can also be temporarily stored in a relatively simple manner. There are no time consuming observation or cooling steps required for this. The only prerequisite for this is that the catalyst is stored in a moist state in a preferably closed container in order to prevent evaporation of the water protection layer. An intermediately stored passivated catalyst can consequently be disposed of in a very simple way. The disposal can take place for example in a special device and / or at another location, for example in the form of a recovery of the copper content.
  • the passivation of the copper-containing catalyst is carried out reversibly, wherein the water used is optionally separated again from the catalyst in a corresponding separate device.
  • Such a step can be carried out, for example, when the still elemental copper-containing catalyst, which is thus catalytically active, is to be transported in order to reinstall it at another location or in another device and put it into operation.
  • a passivation step is carried out in order to change the framework conditions, for example in the case of different synthesis gas compositions, in a reactor, without the catalyst having to be removed from the reactor.
  • the device (V1) as such is known in principle to the person skilled in the art.
  • any device can be used which is suitable for carrying out a catalytic process, in particular for removing impurities from the synthesis gas, preferably from oxo gas.
  • the device (V1) is preferably suitable for being operated under protective gas, preferably under inert gas.
  • the device (V1) contains suitable devices, in particular grids, on which a catalyst can be applied.
  • the device (V1) preferably contains at least one additional inlet, which is mounted at the top, bottom and / or on the side of the device (V1). This at least one additional inlet is preferably suitable for introducing water into the device (V1).
  • the device (V1) is a reactor.
  • the catalyst (K1) contains elemental copper.
  • the catalyst (K1) as such is known to the person skilled in the art.
  • the catalyst (K1) be prepared in situ in the device (V1) from a corresponding catalyst precursor which, instead of elemental copper, contains copper oxide.
  • the corresponding reduction of copper oxide to elemental copper is also referred to as “activation of the catalyst” or “activation of the catalyst precursor”.
  • activation of the catalyst which is preferably carried out with hydrogen, is known to a person skilled in the art.
  • Corresponding catalysts are described, for example, in the prior art mentioned at the outset, and are commercially available from BASF Catalysts, for example under the name Puristar R3-12 or R3-15.
  • the catalyst (K1) may contain other components in addition to elemental copper.
  • the catalyst (K1) contains elemental copper, zinc oxide or aluminum oxide and optionally further components, preferably the catalyst (K1) contains elemental copper, zinc oxide and aluminum oxide.
  • the catalyst (K1) contains 10 to 60 wt .-% of elemental copper, preferably 15 to 50 wt .-% elemental copper, in particular 18 to 40 wt .-% of elemental copper, based on the total weight of catalyst.
  • the catalyst (K1) if present, zinc oxide and / or alumina at least 15 wt .-% and / or at most 90 wt .-%, based on the total weight of the catalyst.
  • Zinc oxide is preferably contained in the catalyst (K1) at 35 to 45% by weight, in particular at 40% by weight.
  • the catalyst (K1) is present as a powder or shaped body and / or is porous, preferably in the mixture (G1) the pores of the catalyst (K1) are completely filled with water. If the catalyst (K1) is porous, it preferably has a pore volume of at least 200 ml / kg, in particular 300 ml / kg, and / or a BET surface area> 100 qm / g. Furthermore, it is preferred that the catalyst (K1) containing elemental copper was prepared from a catalyst (K2) containing copper oxide, wherein preferably in the catalyst (K2) contained copper oxide by passing a hydrogen-containing gas at least partially, preferably completely , is reduced to elemental copper to give the catalyst (K1). If the copper oxide is reduced only partially to copper, this is done to at least 50%, preferably at least 80%. The degree of reduction can, for example, over Pressure, duration and / or temperature of the addition of the hydrogen-containing gas can be controlled.
  • the catalyst (K2) differs from the catalyst (K1) only in that copper oxide is at least partially, preferably completely, reduced to elemental copper, while all other catalyst components remain unchanged by this reduction step. This difference applies to the state of the catalyst (K1) prior to its use, for example in a process for removing impurities from synthesis gas.
  • the catalysts (K1) used in the process according to the invention for passivation have preferably been used prior to carrying out the passivation of the corresponding catalyst in a specific catalytic application / process.
  • the corresponding catalysts have preferably been used for a relatively long period of time, for example more than 1 year, preferably more than 5 years, before the process according to the invention for the passivation of the corresponding catalyst (K1) is carried out.
  • the catalyst (K1) was preferably used as a catalyst before carrying out the passivation in a process in order to separate impurities, preferably in the form of oxygen and / or sulfur-containing compounds, from a mixture (G2); in particular, the catalyst (K1) was formed before the passivation in a process for removing impurities from synthesis gas, preferably from oxo gas.
  • the catalyst (K1) contains deposits with increasing operating time, preferably on the surface and / or in the pores of the corresponding (used) catalyst (K1). However, these deposits resulting from the catalytic use are not contained in the above-mentioned catalyst precursor (catalyst (K2)).
  • the catalyst (K1) contains deposits of carbonaceous and / or sulfur-containing compounds, preferably the deposits are on the surface and / or in the pores of the catalyst (K1).
  • the abovementioned deposits contain the catalyst (K1), in particular if it has been used in a process for removing impurities from synthesis gas, preferably from oxo gas.
  • the corresponding components for example starting materials and / or products which are to be purified and which have been passed over the catalyst in the specific catalytic application, at least partially , preferably for the most part, particularly preferably completely, from the corresponding device (V1) are separated or discharged.
  • educts and / or products may be, for example, the above-described mixture (G2), preferably the mixture (G2) contains synthesis gas, carbon monoxide, hydrogen and optionally carbon dioxide.
  • the mixture (G2) may also contain hydrocarbons, in addition to the impurities to be separated, such as oxygen and / or sulfur-containing compounds.
  • the catalyst (K1) remains in the device (V1), after completion of the catalytic application of the catalyst (K1) the device (V1) is generally kept under a protective gas atmosphere, preferably under an inert gas atmosphere, in particular under nitrogen or argon.
  • the inventive method for passivation of such a catalyst (K1) can be carried out with addition of water, as shown below.
  • the catalyst (K1) which contains elemental copper, is located before the addition of water, first in the device (V1), which is for example under an inert gas atmosphere.
  • the conditions in the corresponding device are designed such that the catalyst (K1) does not come into contact with oxygen, in particular atmospheric oxygen.
  • the catalyst may be applied or attached in the corresponding device, for example on a special device element such as a grid, optionally the catalyst (K1) may also wholly or partially contact the device boundaries such as walls and / or ground.
  • water is introduced into the corresponding device.
  • the water level rises successively, preferably continuously. It is irrelevant whether the introduction of the water from above, from below and / or from the side takes place in the appropriate device.
  • the corresponding device is successively, preferably continuously, filled with the added water. That is, the more water is added to the device, the higher the water level increases.
  • the water level may optionally also be referred to as the "water surface.”
  • the term “completely below the water level” means the following: the minimum amount of water that must be added so that the catalyst (K1) is completely below of Water level is determined by the geometry of the corresponding device and / or the amount of the catalyst (K1).
  • the catalyst (K1) is then completely below the water level in the device (V1), when viewed from the side and / or from the top, no subset of the corresponding catalyst (K1) is located above the water level or sticking out of the water surface. In other words, the catalyst (K1) is then completely wetted by water or enclosed by it.
  • Water can theoretically be introduced into the device (V1) until the corresponding device is completely filled with water, ie the water level is at the upper device limit, for example the lid. Furthermore, it is theoretically conceivable that in addition water is introduced into the corresponding device, wherein the water level can then no longer increase, but that excess water from the corresponding device overflows, or is displaced. It is important to ensure that in the event of overflow of water no catalyst (K1) is flushed out of the appropriate device, because otherwise the washed-out amount of catalyst is in danger of coming into contact with oxygen.
  • the addition of the water to the corresponding device is usually stopped when the water level is a few centimeters, for example 1 to 50 cm, above the highest point at which a subset of the catalyst (K1) in the device (V1) is arranged.
  • this highest point may be at the top of a catalyst bed.
  • the height at which the water level after completion of the addition of water exceeds the highest point of the catalyst (K1) in the device (V1) depends in practice also on the dimension of the device (V1) and / or the amount of catalyst (K1) , The more catalyst is to be passivated and / or the larger the device (V1), the higher the distance of the water level to the highest point of the catalyst (K1) in the device (V1).
  • the passivation of this catalyst (K1) is achieved, because in the device (V1) a mixture (G1) is formed which contains the passivated catalyst (K1) and Contains water. In order to achieve the passivation, however, at least as much water must be introduced into the device (V1) that after completion of the water introduction, the catalyst (K1) is completely below the water level. Thus, in its passivated state, the catalyst (K1) still contains elemental copper which, in contrast to deactivation processes known from the prior art, uses oxygen-containing streams due to the inventive use of water, is not oxidized to copper oxide. Since the passivation of the catalyst (K1) by means of water and formation of a water protection layer is in principle reversible, the water can be completely or at least partially removed from the mixture (G1) and the passivated catalyst (K1) can optionally be reused.
  • the passivated catalyst (K1) and water further components may optionally be present in the mixture (G1).
  • the other components in the mixture (G1) may be, for example, compounds which have come into contact with the corresponding catalyst from the above-mentioned specific catalytic application of the corresponding catalyst before carrying out the process according to the invention for the passivation of such a catalyst.
  • these may be components which may be present in the mixture (G2), in particular hydrocarbons and / or the impurities to be separated off.
  • further components are contained in the water, for example additives for pH regulation.
  • additional components are added with the water, they are preferably less than 20% by weight, more preferably less than 5% by weight, especially less than 1% by weight.
  • Particular preference is given to using pure water, in particular demineralized water, in the process according to the invention.
  • the introduction of the water into the device (V1) can be done in principle at any speed and / or quantities. Furthermore, it is preferred that the introduction of the water is controlled so that the temperature in the device (V1) does not increase or only very slightly. Furthermore, it is preferred that the device (V1) is flushed before and / or during the introduction of the water by introducing an inert gas, preferably with nitrogen, preferably the inert gas is introduced from above and from below into the device (V1).
  • the device (V1) during the passivation of the catalyst (K1) preferably during the introduction of the water, completely or at least for the most part is oxygen-free.
  • the term "completely free of oxygen” is understood to mean that no oxygen is present in the corresponding device (V1), ie when the oxygen has fallen below the detection limit in the device (V1) only very small residual amounts of oxygen are present, preferably less than 1 ppm.
  • the oxygen freedom is achieved by methods known in the art, for example by the application of vacuum and / or the use of inert gas. It is likewise preferred that the corresponding supply lines or discharges of the device (V1) are kept free of oxygen during the passivation of the catalyst (K1).
  • the water used for the passivation is previously freed of oxygen by degassing.
  • the device (V1) is already completely or at least largely free of oxygen as soon as the corresponding specific catalytic application of the catalyst (K1) to be passivated has ended and the corresponding starting materials and / or products to be purified, for example the mixture ( G2), separated from the device (V1) or discharged.
  • the water to be introduced from above into the apparatus (V1), preferably the catalyst (K1) present in the apparatus (V1) is sprinkled with water, the sprinkling of the catalyst (K1) preferably being with water simultaneously with the introduction of an inert gas into the device (V1).
  • the introduction is carried out until the device (V1) is completely filled with water, and / or the introduction rate of the water is controlled so that the temperature in the device (V1) does not increase or to a maximum 60 ° C increases.
  • a subset of the water is separated from the mixture (G1) after completion of the water introduction into the device (V1).
  • the mixture (G1) is transferred from the device (V1) into a device (V2).
  • the device (V2) is, in principle, any device known to the person skilled in the art; if appropriate, the mixture (G1) can also be converted into two or more, possibly different devices (V2). Preferably, the mixture (G1) is completely transferred from the device (V1) into the device (V2). The implementation of the transfer as such is known to the person skilled in the art.
  • the mixture (G1) is transferred from the device (V1) into a device (V2)
  • the device (V1) is filled with fresh catalyst after complete removal of the mixture (G1).
  • the device (V1) can be filled with any fresh catalyst.
  • the device (V1) be filled with a catalyst conforming to the definitions of the above-described catalyst (K1) and / or (K2), particularly, these catalysts are used for the same purpose after filling with fresh catalyst as the corresponding passivated and / or spent catalyst (K1).
  • the fresh catalyst is a catalyst (K2) according to the above definitions from which fresh catalyst (K1) is produced in the apparatus (V1).
  • the fresh catalyst (K1) is used as a catalyst in a process for removing impurities, preferably in the form of separating impurities in the form of oxygen and / or sulfur-containing compounds.
  • the device (V1) is subjected to a purification and / or excess water is removed from the device (V1). If the passivated catalyst contained in the mixture (G1) is no longer to be reused or, for example because it is consumed, ie not only has sufficient activity, the corresponding mixture (G1) can be finally disposed of after separation from the device (V1) .
  • Methods for carrying out the disposal of copper-containing catalysts are known in principle to the person skilled in the art.
  • the mixture (G1) can in principle also be subjected to such disposal.
  • the copper content is recovered from the passivated catalyst (K1) contained in the mixture (G1), preferably in a copper refinery and / or by further processing to copper cable.
  • a further subject of the present invention is therefore also the mixture (G1), as described above, comprising a passivated catalyst (K1) and water, wherein the catalyst (K1) contains elemental copper and in the mixture (G1) completely below the water level located.
  • the mixture (G1) according to the invention has been prepared by the process according to the invention for the passivation of a catalyst (K1) described above.
  • the catalyst (K1) contains elemental copper, zinc oxide, aluminum oxide and deposits of carbonaceous or sulfur-containing compounds.
  • the catalyst Puristar R3-12 commercially available from BASF-Catalysts is used.
  • This catalyst contains about 40 wt .-% copper oxide before activation, which corresponds approximately to a proportion of 20 33% of elemental copper after the reduction (activation with hydrogen).
  • Example 1 relates to a laboratory scale experiment while Example 2 relates to a large scale industrial experiment.
  • Example 1 laboratory scale
  • the corresponding catalyst is first activated in a first step, that is, the copper oxide contained in the catalyst is converted by reduction into elemental copper (preferably completely).
  • the first step of Example 1 the copper oxide contained in the catalyst is converted by reduction into elemental copper (preferably completely).
  • Example 2 in the industrial scale experiment was used to purify synthesis gas for about 7 years before conducting its passivation with water. Before the use of this catalyst in the purification of synthesis gas, he was accordingly to the first step of Example 1 is activated, ie a reduction of copper oxide to copper using hydrogen.
  • Example 1 Expansion on a laboratory scale
  • the catalyst R3-12 (5x3 tablets) is reduced, passivated in water, and then a portion of the water is separated. a) reduction:
  • the catalyst tablets are reduced in the rotary kiln according to the following program:
  • a portion of the water is separated from the catalyst via a sieve and the temperature in the water-moist catalyst is controlled for 5 h. No increase in temperature is observed.
  • the reactor (device (V1)) is flooded from bottom to top with demineralised water. In this case, a temperature rise can be observed, which is controlled using a total of five thermocouples. The five thermocouples are arranged evenly from bottom to top over the entire reactor height. Based on the temperature rise of the respective thermocouples, the level can be tracked. The temperature increase increases with each thermocouple and finally reaches a maximum temperature of approx. 50 ° C at the uppermost element. The time to complete filling is about 45 min. After complete addition of the deionized water is the further reduced catalyst (K1) containing elemental copper, completely below the water level in the reactor used, whereby the mixture (G1) is obtained. After the filling process it takes about 2-3 hours until the axial temperature profile has equalized. As soon as the temperature profile is balanced, the catalyst is started. By means of a suction carriage (device V2)), the reactor is sucked from above and transferred the mixture (G1) in the suction truck. Is the suction truck filled.
  • the wet catalyst When unloading from the suction truck, the wet catalyst is separated from a subset of the water and can be reprocessed.

Abstract

The invention relates to a method for passivating a catalyst (K1) that contains elemental copper contains and is located in a device (V1). Due to introduction of a sufficient quantity of water into the device (V1) the catalyst (K1) is located completely below the surface of the water, wherein a mixture (G1) of passivated catalyst (K1) and water is obtained in the device (V1). The invention further relates to a mixture (G1) that comprises the passivated catalyst (K1) and water.

Description

Verfahren zur Passivierung eines Katalysators Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Passivierung eines Katalysators (K1 ), der elementares Kupfer enthält und sich in einer Vorrichtung (V1 ) befindet. Durch Einleiten einer ausreichenden Menge von Wasser in die Vorrichtung (V1 ) befindet sich der Katalysator (K1 ) vollständig unterhalb des Wasserspiegels, wobei in der Vorrichtung (V1 ) ein Gemisch (G1 ) aus passiviertem Katalysator (K1 ) und Wasser erhalten wird. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Gemisch (G1 ), das den passivierten Katalysator (K1 ) und Wasser umfasst.  The present invention relates to a process for passivating a catalyst (K1) containing elemental copper and contained in a device (V1). By introducing a sufficient amount of water into the device (V1), the catalyst (K1) is completely below the water level, wherein in the device (V1) a mixture (G1) of passivated catalyst (K1) and water is obtained. Furthermore, the present invention also relates to a mixture (G1) comprising the passivated catalyst (K1) and water.
EP-A 0 01 1 150 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Methanol durch Umsetzung von Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid und/oder Wasserdampf und/oder Sauerstoff in Gegenwart von Katalysatoren, die Zink, Kupfer und Aluminium enthalten, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Katalysators. Hierbei wird ein spezieller Katalysator aus einem Mischkristall eingesetzt, das Kupfer, Zink, Hydroxid sowie Carbonat in einem speziellen Mengenverhältnis sowie Aluminiumhydroxid als strukturellen Promotor enthält. Der Katalysator wird durch Kalzination und Reduktion bei Temperaturen zwischen 160 und 350° hergestellt. Als Ausgangsstoff im Verfahren zur Herstellung von Methanol wird vorzugsweise ein Synthesegas verwendet, das durch partielle Oxidation von Kohlenwasserstoffen hergestellt wurde und das nach den kombinierten C02 und H2S-Wäschen nur noch CO und H2 enthält und dem zusätzlich Wasserdampf zugesetzt wird. Die Katalysatoren werden vor der Durchführung des Methanolherstellungsverfahrens zunächst mit Wasserstoff reduziert. EP-A 0 01 1 150 relates to a process for the preparation of methanol by reacting hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide and / or water vapor and / or oxygen in the presence of catalysts containing zinc, copper and aluminum, and to a process for the preparation of a corresponding catalyst. Here, a special catalyst is used from a mixed crystal containing copper, zinc, hydroxide and carbonate in a specific ratio and aluminum hydroxide as a structural promoter. The catalyst is prepared by calcination and reduction at temperatures between 160 and 350 °. As a starting material in the process for the production of methanol, a synthesis gas is preferably used, which was prepared by partial oxidation of hydrocarbons and after the combined C0 2 and H 2 S washes only CO and H 2 and to which additional steam is added. The catalysts are first reduced with hydrogen prior to carrying out the methanol production process.
EP-A 0 901 982 betrifft ein Verfahren und ein Katalysator zur Dampfreformierung von Methanol, wobei Methanol und Wasser an diesem Katalysator unter Bildung von Wasserstoff umgesetzt werden. Der Katalysator wird dabei hergestellt durch Fällen einer Lösung von Zink- und Aluminiumsalz mit einem speziellen Atomverhältnis der Zink- und Aluminiumatome in den jeweiligen Salzen mit nachfolgendem Trocknungsund Kalzinierungsschritt sowie einem Dispergieren des dabei erhaltenen Mischoxids in einer sauren Lösung von Kupfer- und Zinksalzen. Die dabei erhaltenen Katalysatoren umfassen unter anderem Kupferoxid. Um die Dampfreformierung von Methanol durchführen zu können, werden die eingesetzten Katalysatoren zunächst mit Wasserstoffgas reduziert. EP-A-0 901 982 relates to a process and a catalyst for the steam reforming of methanol, wherein methanol and water are reacted on this catalyst to form hydrogen. The catalyst is produced by precipitating a solution of zinc and aluminum salt with a specific atomic ratio of the zinc and aluminum atoms in the respective salts with subsequent drying and calcination step and dispersing the resulting mixed oxide in an acidic solution of copper and zinc salts. The catalysts obtained include, inter alia, copper oxide. In order to carry out the steam reforming of methanol, the catalysts used are first reduced with hydrogen gas.
Wie aus dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik offensichtlich, werden kupferhaltige Katalysatoren (unter anderem) im Zusammenhang mit der Herstellung, Reinigung oder Verwendung von Synthesegas eingesetzt. Unter Synthesegas versteht man im Allgemeinen Gasgemische, die hauptsächlich Kohlen(stoff)monoxid und Wasserstoff enthalten, darüber hinaus können je nach dem gewünschten Verwendungszweck auch weitere Gase wie Kohlendioxid, enthalten sein. In Abhängigkeit vom Herstellungsverfahren oder Verwendungszweck werden anstelle von Synthesegas teilweise auch andere Begriffe verwendet beziehungsweise Unterscheidungen gemacht. Wird Synthesegas beispielsweise aus Wasser und Kohle gewonnen, wird es auch„Wassergas" genannt, bei der Verwendung von Methan als Quelle wird die Bezeichnung„Spaltgas" verwendet. Methanol-Synthesegas bezeichnet Synthesegas für die Methanolherstellung, während hingegen der Begriff „Oxogas" für die Hydroformulierung (oder Oxosynthese) eingesetzt wird. As is apparent from the prior art described above, copper-containing catalysts (inter alia) are used in connection with the production, purification or use of synthesis gas. Under syngas understands In general, gas mixtures containing mainly carbon monoxide and hydrogen, moreover, depending on the desired use, other gases such as carbon dioxide, be included. Depending on the manufacturing process or intended use, other terms are sometimes used instead of syngas and / or distinctions made. For example, if synthesis gas is extracted from water and coal, it is also called "water gas." When methane is used as a source, the term "fission gas" is used. Methanol synthesis gas refers to synthesis gas for methanol production, while the term "oxo gas" is used for the hydroforming (or oxo synthesis).
Unabhängig vom konkreten Verwendungszweck des Synthesegases werden kupferhaltige Katalysatoren dazu verwendet, das Synthesegas zu reinigen. Hierfür gibt es zahlreiche, kommerziell erhältliche kupferhaltige Katalysatoren, die in der Regel Kupferoxid (CuO) enthalten. Hierbei handelt es sich prinzipiell um eine Art Vorstufe des entsprechenden Katalysators, weil ein solcher kupferoxidhaltiger Katalysator in der Regel zunächst in Gegenwart von Wasserstoff reduziert wird, wobei der eigentliche Katalysator erhalten wird, der elementares Kupfer aufweist. Ein solcher Katalysator, der elementares Kupfer enthält, wird auch als„aktivierter (kupferhaltiger) Katalysator" bezeichnet. Solche elementares Kupfer enthaltenden Katalysatoren werden insbesondere bei der Oxogas-Feinreinigung zur Entfernung von Sauerstoff und/oder schwefelhaltigen Verbindungen eingesetzt. Regardless of the specific use of the synthesis gas copper-containing catalysts are used to purify the synthesis gas. There are numerous, commercially available copper-containing catalysts which usually contain copper oxide (CuO). This is in principle a kind of precursor of the corresponding catalyst, because such a copper oxide-containing catalyst is usually first reduced in the presence of hydrogen, whereby the actual catalyst is obtained, which has elemental copper. Such a catalyst containing elemental copper is also referred to as an "activated (copper-containing) catalyst." Such elemental copper-containing catalysts are used in particular in the Oxogas fine cleaning to remove oxygen and / or sulfur-containing compounds.
Solche elementares Kupfer enthaltenden Katalysatoren haben häufig eine relativ lange Lebenszeit, teilweise deutlich mehr als 5 Jahre. Mit zunehmender Betriebsdauer verlieren die eingesetzten Katalysatoren jedoch sukzessive ihre Aktivität, beispielsweise durch Ablagerungen von organischen Verbindungen wie Merkaptanen auf der Katalysatoroberfläche und/oder der Ausbildung von z.B. inaktiven Sulfiden. Außerdem kann die Aktivität eines solchen kupferhaltigen Katalysators mit zunehmender Betriebsdauer sinken, weil das elementare Kupfer zumindest in kleinen Mengen durch Kontakt mit (kleinen Mengen von) Sauerstoff zu Kupferoxid oxidiert wird. Dieser Effekt tritt insbesondere dann auf, wenn solche Katalysatoren zur Oxogas-Feinreinigung eingesetzt werden. Solche kupferhaltigen Katalysatoren können in der Praxis jedoch nicht ohne weiteres aus der entsprechenden Vorrichtung, beispielsweise einem Reaktor, ausgebaut werden. Der aktivierte Katalysator, der elementares Kupfer enthält, ist pyrophor und kann sich beim Kontakt mit Luftsauerstoff selbst entzünden. Auch bei einer vorsichtigen Zugabe von Sauerstoff besteht die Gefahr, dass der Katalysator/die Vorrichtung sich bei dieser stark exothermen Reaktion sehr schnell auf Temperaturen über 500°C erwärmen kann. In der Praxis werden solche (zumindest noch teilweise aktiven) elementares Kupfer enthaltenden Katalysatoren (vollständig) passiviert bzw. deaktiviert sowie nachfolgend aus der entsprechenden Vorrichtung ausgebaut, in dem ein geringer Anteil an Sauerstoff (in der Regel nicht mehr als 1 %) in einem Inertgasstrom (in der Regel Stickstoff) über den entsprechenden Katalysator geleitet wird. Aufgrund dieses vorsichtigen Überleitens einer sehr geringen Menge an Sauerstoff über den Katalysator, wird das auf der Oberfläche des Katalysators befindliche elementare Kupfer zu dem „unproblematischen" Kupferoxid oxidiert, der entsprechende Kupferkatalysator ist somit in seine inaktive/deaktivierte Form überführt worden. Such elemental copper-containing catalysts often have a relatively long lifetime, sometimes significantly more than 5 years. As the operating time increases, however, the catalysts used gradually lose their activity, for example due to deposits of organic compounds such as mercaptans on the catalyst surface and / or the formation of eg inactive sulfides. In addition, the activity of such a copper-containing catalyst can decrease with increasing operating time because the elemental copper is oxidized, at least in small amounts, by contact with (small amounts of) oxygen to copper oxide. This effect occurs in particular when such catalysts are used for the Oxogas fine cleaning. However, such copper-containing catalysts can not be readily removed in practice from the corresponding device, such as a reactor. The activated catalyst containing elemental copper is pyrophoric and can ignite on contact with atmospheric oxygen itself. Even with a careful addition of oxygen, there is a risk that the catalyst / device can heat up very quickly to temperatures above 500 ° C in this highly exothermic reaction. In practice, such (at least partially active) elemental copper-containing catalysts are (completely) passivated or deactivated and subsequently removed from the corresponding apparatus in which a small amount of oxygen (usually not more than 1%) in an inert gas stream (usually nitrogen) is passed over the corresponding catalyst. Due to this careful transfer of a very small amount of oxygen over the catalyst, the elemental copper present on the surface of the catalyst is oxidized to the "unproblematic" copper oxide, thus the corresponding copper catalyst has been converted to its inactive / deactivated form.
Nachteilig an dieser in der Praxis häufig angewandten Form des Passivierens bzw. Deaktivierens eines elementares Kupfer enthaltenden Katalysators ist die relativ lange Zeitdauer der Durchführung des Passivierungsschrittes aufgrund der stark exothermen Reaktion beim Kontakt von Kupfer mit (Luft)Sauerstoff. Bei großtechnischen Anwendungen, bei denen die entsprechenden Katalysatoren teilweise im Tonnenmaßstab eingesetzt werden, benötigt man für eine ausreichende Passivierung/Deaktivierung des elementares Kupfer haltigen Katalysators bei die entsprechend vorsichtiger Zugabe von geringen Mengen an Sauerstoff in der Regel mehrere Tage, häufig mehr als eine Woche. Unter anderem wegen der auf den gebrauchten Katalysatoren enthaltenen Schwefelablagerungen kommt es häufig auch zu Geruchsemissionen durch die Freisetzung von Schwefelwasserstoff und Merkaptanen. A disadvantage of this form of passivation or deactivation of a catalyst containing elemental copper which is frequently used in practice is the relatively long duration of the passivation step due to the highly exothermic reaction upon contact of copper with (air) oxygen. For large-scale applications in which the corresponding catalysts are sometimes used on a ton scale, it takes for sufficient passivation / deactivation of the elemental copper-containing catalyst with the appropriate careful addition of small amounts of oxygen usually several days, often more than a week. Partly because of the sulfur deposits contained in the used catalysts, odor emissions often occur due to the release of hydrogen sulfide and mercaptans.
Durch die eingesetzte Menge an Sauerstoff wird in der Regel jedoch nur die Oberfläche des entsprechenden Katalysators durch die Ausbildung von Kupferoxid vollständig passiviert (deaktiviert). Im Anschluss an die Passivierung muss der Katalysator trotzdem sehr vorsichtig aus der entsprechenden Vorrichtung ausgebaut werden, da beispielsweise eingesetzte Katalysatortabletten brechen können, wodurch wiederum elementares Kupfer zu blitzartigen Abreaktionen mit Luftsauerstoff „freigesetzt werden kann". Demzufolge muss auch der mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren passivierte Katalysator nach dem Ausbau aus der entsprechenden Vorrichtung sehr vorsichtig und aufwändig gehandhabt werden, um das Auftreten von unerwünschten Nachreaktionen zu vermeiden. Hierfür ist in der Regel eine längere Lagerung in separaten Behältnissen erforderlich, um den ausgebauten Katalysator hinsichtlich häufig auftretender Nachreaktionen, insbesondere mit Luftsauerstoff, zu beobachten und gegebenenfalls die entsprechenden Gegenmaßnahmen einzuleiten. Solch eine Lagerung ist zeit- und kostenintensiv, beispielsweise ist auch eine ständige Kühlung mit Trockeneis häufig erforderlich. Due to the amount of oxygen used, however, only the surface of the corresponding catalyst is completely passivated (deactivated) by the formation of copper oxide. Nevertheless, after the passivation, the catalyst has to be removed very carefully from the corresponding device, since, for example, catalyst pellets can break, which in turn "releases" elemental copper into lightning-like reactions with atmospheric oxygen After removal from the corresponding apparatus, the catalyst must be handled with great care and effort, in order to avoid the occurrence of undesired secondary reactions, for which a longer storage in separate containers is generally required in order to remove the removed catalyst with regard to frequently occurring secondary reactions, in particular with atmospheric oxygen. Such storage is time consuming and costly, for example, constant cooling with dry ice is often required.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur Passivierung eines kupferhaltigen Katalysators bereitzustellen. Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Passivierung eines Katalysators (K1 ), wobei der Katalysator (K1 ) elementares Kupfer enthält und sich in einer Vorrichtung (V1 ) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vorrichtung (V1 ) Wasser eingeleitet wird, wobei mindestens so viel Wasser in die Vorrichtung (V1 ) eingeleitet wird, dass nach Beendigung der Wassereinleitung in die Vorrichtung (V1 ) sich der Katalysator (K1 ) vollständig unterhalb des Wasserspiegels befindet, wodurch ein Gemisch (G1 ) aus passiviertem Katalysator (K1 ) und Wasser erhalten wird. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass es sehr kostengünstig und/oder schnell durchgeführt werden kann. Aufgrund der Verwendung von Wasser kann die Passivierung auch von sehr großen Mengen an elementares Kupfer enthaltenden Katalysatoren sehr schnell durchgeführt werden, beispielsweise über eine Zeitdauer von einer Stunde oder weniger. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das eingesetzte Wasser beispielsweise auch sehr schnell in die Poren von gegebenenfalls porösem Katalysatormaterial eindringen kann. The present invention has for its object to provide a new method for passivation of a copper-containing catalyst. The object is achieved by a method for passivating a catalyst (K1), wherein the catalyst (K1) contains elemental copper and is in a device (V1), characterized in that in the device (V1) water is introduced, wherein at least as much water is introduced into the device (V1) that after completion of the water introduction into the device (V1) the catalyst (K1) is completely below the water level, whereby a mixture (G1) of passivated catalyst (K1) and water obtained becomes. A significant advantage of the method according to the invention is the fact that it can be carried out very inexpensively and / or quickly. Due to the use of water, the passivation of very large amounts of elemental copper-containing catalysts can be carried out very quickly, for example over a period of one hour or less. Furthermore, it is advantageous that the water used, for example, can penetrate very quickly into the pores of optionally porous catalyst material.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das elementare Kupfer des aktivierten Katalysators aufgrund der Verwendung von Wasser nicht zu Kupferoxid oxidiert, wie es bei der Überleitung eines sauerstoffhaltigem Gasstrom der Fall ist, stattdessen wird das elementare Kupfer in Folge des Einsatzes von Wasser mit einer „Sauerstoffdiffusionsbarriere" passiviert bzw. deaktiviert. Der passivierte Katalysator enthält also nach wie vor größere Mengen an elementarem Kupfer, das sich sozusagen unter einer Wasserschutzschicht befindet. In diesem Zusammenhang kann auch die Bezeichnung von„phlegmatisiertem Kupfer" verwendet werden. In the process according to the invention, the elemental copper of the activated catalyst is not oxidized to copper oxide due to the use of water, as is the case with the transfer of an oxygen-containing gas stream. Instead, the elemental copper is passivated by the use of water with an "oxygen diffusion barrier" The passivated catalyst thus still contains large amounts of elemental copper, which is, so to speak, under a water protection layer, in which connection the term "phlegmatized copper" can also be used.
Darüber hinaus erhöht das erfindungsgemäße Verfahren auch die Sicherheit, weil keine Gefahr einer plötzlich auftretenden starken Temperaturerhöhung infolge der stark exothermen Reaktion mit einer großen Menge an Sauerstoff besteht. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zwar bei der Wasserzugabe zur Passivierung des elementares Kupfer enthaltenden Katalysators ebenfalls eine Temperaturerhöhung beobachtet werden, allerdings fällt diese Temperaturerhöhung relativ gering aus. Die genauen Werte der jeweiligen Temperaturerhöhung hängen insbesondere von der Geschwindigkeit der Wasserzugabe bei der Passivierung ab. Je schneller die Wasserzugabe erfolgt, umso höher ist in der Regel die Temperaturerhöhung (bei konstanter Wassermenge). Aber auch im Falle einer relativ schnellen Zugabe der kompletten Wassermenge (beispielweise über einen Zeitraum von mehreren Minuten bis zu einer Stunde), ist die beobachtete Temperaturerhöhung relativ gering, und beträgt in der Regel maximal 50 °C. In addition, the method of the invention also increases the safety, because there is no risk of sudden strong increase in temperature due to the highly exothermic reaction with a large amount of oxygen. In the context of the process according to the invention, although a temperature increase can likewise be observed when the water is added to the passivation of the catalyst containing elemental copper, this temperature increase is relatively small. The exact values of the respective temperature increase depend in particular on the rate of addition of water during the passivation. The faster the addition of water, the higher the temperature increase (with a constant amount of water). But even in the case of a relatively rapid addition of the complete amount of water (for example, over a period of several minutes to one hour), the observed increase in temperature is relatively low, and is usually a maximum of 50 ° C.
Der auf diese Weise passivierte kupferhaltige Katalysator kann somit sehr schnell aus der entsprechenden Vorrichtung ausgebaut werden, was eine deutliche Zeit- und Kostenersparnis darstellt. Die entsprechende Vorrichtung kann somit auf sehr schnellem Wege wieder mit frischem Katalysator befüllt werden, sodass die Leer- oder Ausfallzeiten einer großtechnischen Anlage deutlich reduziert werden können. Aufgrund der Passivierung des Kupferkatalysators unter der Wasserschutzschicht kann dieser Katalysator auch auf relativ einfache Weise zwischengelagert werden. Es sind hierfür keine zeitaufwändigen Beobachtungs- oder Kühlungsschritte erforderlich. Einzige Voraussetzung hierfür ist, dass der Katalysator in feuchtem Zustand in einem vorzugsweise geschlossenen Behältnis gelagert wird, um ein Verdampfen der Wasserschutzschicht zu unterbinden. Ein so zwischengelagerter passivierter Katalysator kann folglich auf sehr einfachem Wege endgültig entsorgt werden. Die Entsorgung kann beispielsweise in einer speziellen Vorrichtung und/oder an einem anderen Ort erfolgen, beispielsweise in Form einer Wiedergewinnung des Kupferanteils. The thus passivated copper-containing catalyst can thus be removed very quickly from the corresponding device, resulting in a significant time and Cost saving represents. The corresponding device can thus be filled in a very fast way again with fresh catalyst, so that the idle or downtime of a large-scale plant can be significantly reduced. Due to the passivation of the copper catalyst under the water-proofing layer, this catalyst can also be temporarily stored in a relatively simple manner. There are no time consuming observation or cooling steps required for this. The only prerequisite for this is that the catalyst is stored in a moist state in a preferably closed container in order to prevent evaporation of the water protection layer. An intermediately stored passivated catalyst can consequently be disposed of in a very simple way. The disposal can take place for example in a special device and / or at another location, for example in the form of a recovery of the copper content.
Ebenso ist es denkbar, dass die Passivierung des kupferhaltigen Katalysators reversibel durchgeführt wird, wobei das eingesetzte Wasser gegebenenfalls in einer entsprechenden separaten Vorrichtung, wieder vom Katalysator abgetrennt wird. Ein solcher Schritt kann beispielsweise dann durchgeführt werden, wenn der nach wie vor elementares Kupfer enthaltende Katalysator, der somit katalytisch noch aktiv ist, transportiert werden soll, um ihn an einer anderen Stelle oder in einer anderen Vorrichtung wieder einzubauen und in Betrieb zu nehmen. Ebenso ist es denkbar, dass ein solcher Passivierungsschritt durchgeführt wird, um die Rahmenbedingungen, beispielsweise bei unterschiedlichen Synthesegaszusammensetzungen, in einem Reaktor zu ändern, ohne dass dabei der Katalysator aus dem Reaktor ausgebaut werden muss. Likewise, it is conceivable that the passivation of the copper-containing catalyst is carried out reversibly, wherein the water used is optionally separated again from the catalyst in a corresponding separate device. Such a step can be carried out, for example, when the still elemental copper-containing catalyst, which is thus catalytically active, is to be transported in order to reinstall it at another location or in another device and put it into operation. It is likewise conceivable that such a passivation step is carried out in order to change the framework conditions, for example in the case of different synthesis gas compositions, in a reactor, without the catalyst having to be removed from the reactor.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Passivierung eines Katalysators (K1 ) weiter präzisiert. Subsequently, the inventive method for passivating a catalyst (K1) is further specified.
Die Vorrichtung (V1 ) als solche ist dem Fachmann prinzipiell bekannt. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann prinzipiell jede Vorrichtung verwendet werden, die zur Durchführung eines katalytischen Verfahrens, insbesondere zur Entfernung von Verunreinigungen aus dem Synthesegas, vorzugsweise aus Oxogas, geeignet ist. Weiterhin ist die Vorrichtung (V1 ) vorzugsweise dazu geeignet, unter Schutzgas, vorzugsweise unter Inertgas, betrieben zu werden. Vorzugsweise enthält die Vorrichtung (V1 ) geeignete Einrichtungen, insbesondere Gitter, auf denen ein Katalysator aufgebracht werden kann. Weiterhin enthält die Vorrichtung (V1 ) vorzugsweise mindestens einen zusätzlichen Einlass, der oben, unten und/oder an der Seite der Vorrichtung (V1 ) angebracht ist. Dieser mindestens eine zusätzliche Einlass eignet sich vorzugsweise zum Einleiten von Wasser in die Vorrichtung (V1 ). Insbesondere ist die Vorrichtung (V1 ) ein Reaktor. In der Vorrichtung (V1 ) befindet sich mindestens ein Katalysator (K1 ). Der Katalysator (K1 ) enthält elementares Kupfer. Der Katalysator (K1 ) als solcher ist dem Fachmann bekannt. The device (V1) as such is known in principle to the person skilled in the art. In the context of the method according to the invention, in principle any device can be used which is suitable for carrying out a catalytic process, in particular for removing impurities from the synthesis gas, preferably from oxo gas. Furthermore, the device (V1) is preferably suitable for being operated under protective gas, preferably under inert gas. Preferably, the device (V1) contains suitable devices, in particular grids, on which a catalyst can be applied. Furthermore, the device (V1) preferably contains at least one additional inlet, which is mounted at the top, bottom and / or on the side of the device (V1). This at least one additional inlet is preferably suitable for introducing water into the device (V1). In particular, the device (V1) is a reactor. In the device (V1) there is at least one catalyst (K1). The catalyst (K1) contains elemental copper. The catalyst (K1) as such is known to the person skilled in the art.
Es ist bevorzugt, dass der Katalysator (K1 ) in situ in der Vorrichtung (V1 ) aus einer entsprechenden Katalysatorvorstufe, die, anstelle von elementarem Kupfer, Kupferoxid enthält, hergestellt wird. Die entsprechende Reduktion von Kupferoxid zu elementarem Kupfer bezeichnet man auch als„Aktivierung des Katalysators" bzw. „Aktivierung der Katalysatorvorstufe". Die Reduktion von Kupferoxid zu Kupfer, die vorzugsweise mit Wasserstoff durchgeführt wird, ist einem Fachmann bekannt. Entsprechende Katalysatoren sind beispielsweise im eingangs erwähnten Stand der Technik beschrieben, sowie kommerziell von BASF Catalysts beispielsweise unter der Bezeichnung Puristar R3-12 oder R3-15 erhältlich. It is preferred that the catalyst (K1) be prepared in situ in the device (V1) from a corresponding catalyst precursor which, instead of elemental copper, contains copper oxide. The corresponding reduction of copper oxide to elemental copper is also referred to as "activation of the catalyst" or "activation of the catalyst precursor". The reduction of copper oxide to copper, which is preferably carried out with hydrogen, is known to a person skilled in the art. Corresponding catalysts are described, for example, in the prior art mentioned at the outset, and are commercially available from BASF Catalysts, for example under the name Puristar R3-12 or R3-15.
Der Katalysator (K1 ) kann neben elementarem Kupfer noch weitere Komponenten enthalten. Vorzugsweise enthält der Katalysator (K1 ) elementares Kupfer, Zinkoxid oder Aluminiumoxid sowie gegebenenfalls weitere Komponenten, bevorzugt enthält der Katalysator (K1 ) elementares Kupfer, Zinkoxid und Aluminiumoxid. The catalyst (K1) may contain other components in addition to elemental copper. Preferably, the catalyst (K1) contains elemental copper, zinc oxide or aluminum oxide and optionally further components, preferably the catalyst (K1) contains elemental copper, zinc oxide and aluminum oxide.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Katalysator (K1 ) 10 bis 60 Gew.-% elementares Kupfer, vorzugsweise 15 bis 50 Gew.-% elementares Kupfer, insbesondere 18 bis 40 Gew.-% elementares Kupfer, enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators. Vorzugsweise enthält der Katalysator (K1 ), sofern vorhanden, Zinkoxid und/oder Aluminiumoxid zu mindestens 15 Gew.-% und/oder zu maximal 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators. Zinkoxid ist vorzugsweise zu 35 bis 45 Gew.-%, insbesondere zu 40 Gew.-%, im Katalysator (K1 ) enthalten. Furthermore, it is preferred that the catalyst (K1) contains 10 to 60 wt .-% of elemental copper, preferably 15 to 50 wt .-% elemental copper, in particular 18 to 40 wt .-% of elemental copper, based on the total weight of catalyst. Preferably, the catalyst (K1), if present, zinc oxide and / or alumina at least 15 wt .-% and / or at most 90 wt .-%, based on the total weight of the catalyst. Zinc oxide is preferably contained in the catalyst (K1) at 35 to 45% by weight, in particular at 40% by weight.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Katalysator (K1 ) als Pulver oder Formkörper vorliegt und/oder porös ist, vorzugsweise sind im Gemisch (G1 ) die Poren des Katalysators (K1 ) vollständig mit Wasser befüllt. Sofern der Katalysator (K1 ) porös ist, weist er vorzugsweise ein Porenvolumen von mindestens 200 ml/kg, insbesondere 300 ml/kg, auf und/oder eine BET-Oberfläche > 100 qm/g. Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Katalysator (K1 ), der elementares Kupfer enthält, aus einem Katalysator (K2) hergestellt wurde, der Kupferoxid enthält, wobei vorzugsweise das im Katalysator (K2) enthaltene Kupferoxid durch Überleiten eines wasserstoffhaltigen Gases zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, zu elementarem Kupfer unter Erhalt des Katalysators (K1 ) reduziert wird. Sofern das Kupferoxid nur teilweise zu Kupfer reduziert wird, erfolgt dies zu mindestens 50 %, vorzugsweise zu mindestens 80 %. Der Grad der Reduktion kann beispielsweise über Druck, Dauer und/oder Temperatur der Zugabe des wasserstoffhaltigen Gases gesteuert werden. Furthermore, it is preferred that the catalyst (K1) is present as a powder or shaped body and / or is porous, preferably in the mixture (G1) the pores of the catalyst (K1) are completely filled with water. If the catalyst (K1) is porous, it preferably has a pore volume of at least 200 ml / kg, in particular 300 ml / kg, and / or a BET surface area> 100 qm / g. Furthermore, it is preferred that the catalyst (K1) containing elemental copper was prepared from a catalyst (K2) containing copper oxide, wherein preferably in the catalyst (K2) contained copper oxide by passing a hydrogen-containing gas at least partially, preferably completely , is reduced to elemental copper to give the catalyst (K1). If the copper oxide is reduced only partially to copper, this is done to at least 50%, preferably at least 80%. The degree of reduction can, for example, over Pressure, duration and / or temperature of the addition of the hydrogen-containing gas can be controlled.
Besonders bevorzugt unterscheidet sich der Katalysator (K2) vom Katalysator (K1 ) nur dahingehend, dass Kupferoxid zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, zu elementarem Kupfer reduziert wird, während alle anderen Katalysatorkomponenten durch diesen Reduktionsschritt unverändert bleiben. Dieser Unterschied gilt für den Zustand des Katalysators (K1 ) vor dessen Anwendung, beispielsweise in einem Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus Synthesegas. Particularly preferably, the catalyst (K2) differs from the catalyst (K1) only in that copper oxide is at least partially, preferably completely, reduced to elemental copper, while all other catalyst components remain unchanged by this reduction step. This difference applies to the state of the catalyst (K1) prior to its use, for example in a process for removing impurities from synthesis gas.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren zur Passivierung eingesetzten Katalysatoren (K1 ) sind vorzugsweise vor Durchführung der Passivierung des entsprechenden Katalysators in einer konkreten katalytischen Anwendung/Verfahren eingesetzt worden. Vorzugsweise sind die entsprechenden Katalysatoren über einen längeren Zeitraum, beispielsweise mehr als 1 Jahr, vorzugsweise mehr als 5 Jahre, eingesetzt worden, bevor das erfindungsgemäße Verfahren zur Passivierung des entsprechenden Katalysators (K1 ) durchgeführt wird. The catalysts (K1) used in the process according to the invention for passivation have preferably been used prior to carrying out the passivation of the corresponding catalyst in a specific catalytic application / process. The corresponding catalysts have preferably been used for a relatively long period of time, for example more than 1 year, preferably more than 5 years, before the process according to the invention for the passivation of the corresponding catalyst (K1) is carried out.
Vorzugsweise wurde der Katalysator (K1 ) vor Durchführung der Passivierung in einem Verfahren als Katalysator eingesetzt, um Verunreinigungen, vorzugsweise in Form von Sauerstoff und/oder schwefelhaltige Verbindungen aus einem Gemisch (G2) abzutrennen, insbesondere wurde der Katalysator (K1 ) vor Durchführung der Passivierung in einem Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus Synthesegas, vorzugsweise aus Oxogas, eingesetzt. The catalyst (K1) was preferably used as a catalyst before carrying out the passivation in a process in order to separate impurities, preferably in the form of oxygen and / or sulfur-containing compounds, from a mixture (G2); in particular, the catalyst (K1) was formed before the passivation in a process for removing impurities from synthesis gas, preferably from oxo gas.
In Abhängigkeit von der konkreten katalytischen Anwendung, enthält der Katalysator (K1 ) mit zunehmender Betriebsdauer Ablagerungen, vorzugsweise auf der Oberfläche und/oder in den Poren des entsprechenden (gebrauchten) Katalysator (K1 ). Diese, infolge der katalytischen Anwendung entstehenden Ablagerungen, sind in der vorstehend erwähnten Katalysatorvorstufe (Katalysator (K2)) hingegen nicht enthalten. Vorzugsweise enthält der Katalysator (K1 ) Ablagerungen von kohlenstoffhaltigen und/oder schwefelhaltigen Verbindungen, vorzugsweise befinden sich die Ablagerungen auf der Oberfläche und/oder in den Poren des Katalysators (K1 ). Die vorgenannten Ablagerungen enthält der Katalysator (K1 ) insbesondere dann, wenn er in einem Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus Synthesegas, vorzugsweise aus Oxogas, eingesetzt worden ist. Depending on the specific catalytic application, the catalyst (K1) contains deposits with increasing operating time, preferably on the surface and / or in the pores of the corresponding (used) catalyst (K1). However, these deposits resulting from the catalytic use are not contained in the above-mentioned catalyst precursor (catalyst (K2)). Preferably, the catalyst (K1) contains deposits of carbonaceous and / or sulfur-containing compounds, preferably the deposits are on the surface and / or in the pores of the catalyst (K1). The abovementioned deposits contain the catalyst (K1), in particular if it has been used in a process for removing impurities from synthesis gas, preferably from oxo gas.
Bevor das erfindungsgemäße Verfahren zur Passivierung eines Katalysators (K1 ) durchgeführt wird, ist es bevorzugt, dass die entsprechenden Komponenten, beispielsweise Edukte und/oder Produkte, die gereinigt werden sollen und die in der konkreten katalytischen Anwendung über den Katalysator geleitet worden sind, zumindest teilweise, vorzugsweise größtenteils, besonders bevorzugt vollständig, aus der entsprechenden Vorrichtung (V1 ) abgetrennt oder ausgeschleust werden. Bei solchen Edukten und/oder Produkten kann es sich beispielsweise um das vorstehend beschriebene Gemisch (G2) handeln, vorzugsweise enthält das Gemisch (G2) Synthesegas, als Kohlenmonoxid, Wasserstoff und gegebenenfalls Kohlendioxid. Weiterhin kann das Gemisch (G2) auch Kohlenwasserstoffe enthalten, neben den abzutrennenden Verunreinigungen wie Sauerstoff und/oder schwefelhaltige Verbindungen. Before the process according to the invention for the passivation of a catalyst (K1) is carried out, it is preferred that the corresponding components, for example starting materials and / or products which are to be purified and which have been passed over the catalyst in the specific catalytic application, at least partially , preferably for the most part, particularly preferably completely, from the corresponding device (V1) are separated or discharged. Such educts and / or products may be, for example, the above-described mixture (G2), preferably the mixture (G2) contains synthesis gas, carbon monoxide, hydrogen and optionally carbon dioxide. Furthermore, the mixture (G2) may also contain hydrocarbons, in addition to the impurities to be separated, such as oxygen and / or sulfur-containing compounds.
Nachdem die vorgenannten Verbindungen, die beispielsweise als Gemisch (G2) bezeichnet werden, aus der Vorrichtung (V1 ) abgetrennt worden sind, bleibt in der Vorrichtung (V1 ) der Katalysator (K1 ) zurück, wobei nach Beendigung der katalytischen Anwendung des Katalysators (K1 ) die Vorrichtung (V1 ) in der Regel unter Schutzgasatmosphäre, vorzugsweise unter Inertgasatmosphäre, insbesondere unter Stickstoff oder Argon, gehalten wird. After the above-mentioned compounds, which are for example referred to as a mixture (G2), have been separated from the device (V1), the catalyst (K1) remains in the device (V1), after completion of the catalytic application of the catalyst (K1) the device (V1) is generally kept under a protective gas atmosphere, preferably under an inert gas atmosphere, in particular under nitrogen or argon.
Anschließend kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Passivierung eines solchen Katalysators (K1 ) unter Wasserzugabe durchgeführt werden, wie nachfolgend aufgezeigt. Der Katalysator (K1 ), der elementares Kupfer enthält, befindet sich vor der Wasserzugabe zunächst in der Vorrichtung (V1 ), die beispielsweise unter einer Inertgasatmosphäre steht. Die Bedingungen in der entsprechenden Vorrichtung sind so ausgestaltet, dass der Katalysator (K1 ) nicht in Kontakt mit Sauerstoff, insbesondere Luftsauerstoff, kommt. Der Katalysator kann in der entsprechenden Vorrichtung beispielsweise auf einem speziellen Vorrichtungselement, wie einem Gitter, aufgebracht oder befestigt sein, gegebenenfalls kann der Katalysator (K1 ) auch ganz oder teilweise die Vorrichtungsbegrenzungen, wie Wände und/oder Boden berühren. Um den Katalysator (K1 ) zu passivieren, wird Wasser in die entsprechende Vorrichtung eingeleitet. Durch das Einleiten des Wassers in die entsprechende Vorrichtung steigt der Wasserspiegel sukzessive, vorzugsweise kontinuierlich, an. Dabei ist es unerheblich, ob die Einleitung des Wassers von oben, von unter und/oder von der Seite in die entsprechende Vorrichtung erfolgt. In Abhängigkeit von der Geometrie der Vorrichtungsbegrenzungen, wie Böden oder Wände, und/oder der Wasserzulaufgeschwindigkeit, wird die entsprechende Vorrichtung sukzessive, vorzugsweise kontinuierlich, mit dem zugegebenen Wasser befüllt. Das heißt, der Wasserspiegel steigt umso höher an, je mehr Wasser in die Vorrichtung gegeben wird. Der Wasserspiegel kann gegebenenfalls auch als die„Wasseroberfläche" bezeichnet werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „vollständig unterhalb des Wasserspiegels" Folgendes verstanden: Die Mindestmenge an Wasser, die zugegeben werden muss, damit der Katalysator (K1 ) vollständig sich unterhalb des Wasserspiegels befindet, wird durch die Geometrie der entsprechenden Vorrichtung und/oder der Menge des Katalysators (K1 ) bestimmt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der Katalysator (K1 ) dann vollständig unterhalb des Wasserspiegels in der Vorrichtung (V1 ), wenn von der Seite und/oder von oben aus betrachtet, keine Teilmenge des entsprechenden Katalysators (K1 ) sich über dem Wasserspiegel befindet bzw. aus der Wasseroberfläche herausragt. In anderen Worten ausgedrückt, ist der Katalysator (K1 ) dann vollständig von Wasser benetzt oder von diesem umschlossen. Wasser kann in die Vorrichtung (V1 ) theoretisch so lange eingeleitet werden, bis die entsprechende Vorrichtung vollständig mit Wasser gefüllt ist, sich der Wasserspiegel also an der oberen Vorrichtungsbegrenzung, beispielsweise dem Deckel, befindet. Weiterhin ist es theoretisch denkbar, dass darüber hinaus Wasser in die entsprechende Vorrichtung eingeleitet wird, wobei der Wasserspiegel dann nicht mehr weiter ansteigen kann, sondern dass überschüssiges Wasser aus der entsprechenden Vorrichtung überläuft, beziehungsweise verdrängt wird. Dabei ist darauf zu achten, dass im Falle eines Überlaufens des Wassers kein Katalysator (K1 ) aus der entsprechenden Vorrichtung ausgeschwemmt wird, weil ansonsten die ausgeschwemmte Katalysatormenge Gefahr läuft, mit Sauerstoff in Berührung zu kommen. Subsequently, the inventive method for passivation of such a catalyst (K1) can be carried out with addition of water, as shown below. The catalyst (K1), which contains elemental copper, is located before the addition of water, first in the device (V1), which is for example under an inert gas atmosphere. The conditions in the corresponding device are designed such that the catalyst (K1) does not come into contact with oxygen, in particular atmospheric oxygen. The catalyst may be applied or attached in the corresponding device, for example on a special device element such as a grid, optionally the catalyst (K1) may also wholly or partially contact the device boundaries such as walls and / or ground. To passivate the catalyst (K1), water is introduced into the corresponding device. By introducing the water into the corresponding device, the water level rises successively, preferably continuously. It is irrelevant whether the introduction of the water from above, from below and / or from the side takes place in the appropriate device. Depending on the geometry of the device limitations, such as floors or walls, and / or the water inlet speed, the corresponding device is successively, preferably continuously, filled with the added water. That is, the more water is added to the device, the higher the water level increases. The water level may optionally also be referred to as the "water surface." In the context of the present invention, the term "completely below the water level" means the following: the minimum amount of water that must be added so that the catalyst (K1) is completely below of Water level is determined by the geometry of the corresponding device and / or the amount of the catalyst (K1). In the present invention, the catalyst (K1) is then completely below the water level in the device (V1), when viewed from the side and / or from the top, no subset of the corresponding catalyst (K1) is located above the water level or sticking out of the water surface. In other words, the catalyst (K1) is then completely wetted by water or enclosed by it. Water can theoretically be introduced into the device (V1) until the corresponding device is completely filled with water, ie the water level is at the upper device limit, for example the lid. Furthermore, it is theoretically conceivable that in addition water is introduced into the corresponding device, wherein the water level can then no longer increase, but that excess water from the corresponding device overflows, or is displaced. It is important to ensure that in the event of overflow of water no catalyst (K1) is flushed out of the appropriate device, because otherwise the washed-out amount of catalyst is in danger of coming into contact with oxygen.
In der Praxis wird die Zugabe des Wassers in die entsprechende Vorrichtung in der Regel angehalten, wenn der Wasserspiegel einige Zentimeter, beispielsweise 1 bis 50 cm, oberhalb des höchsten Punktes ist, an der eine Teilmenge des Katalysators (K1 ) in der Vorrichtung (V1 ) angeordnet ist. Beispielsweise kann es sich bei diesem höchsten Punkt um die Spitze einer Katalysatoraufschüttung handeln. Die Höhe, die der Wasserspiegel nach Beendigung der Wasserzugabe den höchsten Punkt des Katalysators (K1 ) in der Vorrichtung (V1 ) übersteigt, hängt in der Praxis auch von der Dimension der Vorrichtung (V1 ) und/oder der Menge des Katalysators (K1 ) ab. Je mehr Katalysator passiviert werden soll und/oder je größer die Vorrichtung (V1 ) ist, umso höher ist der Abstand des Wasserspiegels zum höchsten Punkt des Katalysators (K1 ) in der Vorrichtung (V1 ). In practice, the addition of the water to the corresponding device is usually stopped when the water level is a few centimeters, for example 1 to 50 cm, above the highest point at which a subset of the catalyst (K1) in the device (V1) is arranged. For example, this highest point may be at the top of a catalyst bed. The height at which the water level after completion of the addition of water exceeds the highest point of the catalyst (K1) in the device (V1) depends in practice also on the dimension of the device (V1) and / or the amount of catalyst (K1) , The more catalyst is to be passivated and / or the larger the device (V1), the higher the distance of the water level to the highest point of the catalyst (K1) in the device (V1).
Durch das Einleiten des Wassers in die Vorrichtung (V1 ) wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung also die Passivierung dieses Katalysators (K1 ) erzielt, weil sich in der Vorrichtung (V1 ) ein Gemisch (G1 ) ausbildet, das den passivierten Katalysator (K1 ) und Wasser enthält. Um die Passivierung zu erzielen, muss allerdings mindestens so viel Wasser in die Vorrichtung (V1 ) eingeleitet werden, dass nach Beendigung der Wassereinleitung sich der Katalysator (K1 ) vollständig unterhalb des Wasserspiegels befindet. Der Katalysator (K1 ) enthält in seinem passivierten Zustand also nach wie vor elementares Kupfer, das im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Deaktivierungsverfahren unter der Verwendung von sauerstoffhaltigen Strömen aufgrund der erfindungsgemäßen Verwendung von Wasser, nicht zu Kupferoxid oxidiert wird. Da die Passivierung des Katalysators (K1 ) mittels Wasser und Ausbildung einer Wasserschutzschicht prinzipiell reversibel ist, kann das Wasser wieder vollständig oder zumindest teilweise aus dem Gemisch (G1 ) entfernt werden und der so passivierte Katalysator (K1 ) kann gegebenenfalls wiederverwendet werden. By introducing the water into the device (V1), in the context of the present invention, the passivation of this catalyst (K1) is achieved, because in the device (V1) a mixture (G1) is formed which contains the passivated catalyst (K1) and Contains water. In order to achieve the passivation, however, at least as much water must be introduced into the device (V1) that after completion of the water introduction, the catalyst (K1) is completely below the water level. Thus, in its passivated state, the catalyst (K1) still contains elemental copper which, in contrast to deactivation processes known from the prior art, uses oxygen-containing streams due to the inventive use of water, is not oxidized to copper oxide. Since the passivation of the catalyst (K1) by means of water and formation of a water protection layer is in principle reversible, the water can be completely or at least partially removed from the mixture (G1) and the passivated catalyst (K1) can optionally be reused.
Im Gemisch (G1 ) können neben dem passivierten Katalysator (K1 ) und Wasser gegebenenfalls noch weitere Komponenten enthalten sein. Bei den weiteren Komponenten im Gemisch (G1 ) kann es sich beispielsweise um Verbindungen handeln, die aus der vorstehend erwähnten konkreten katalytischen Anwendung des entsprechenden Katalysators vor Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Passivierung eines solchen Katalysators, mit dem entsprechenden Katalysator in Berührung gekommen sind. Beispielsweise kann es sich dabei um Komponenten handeln, die im Gemisch (G2) enthalten sein können, insbesondere Kohlenwasserstoffe und/oder die abzutrennenden Verunreinigungen. Ebenso ist es möglich, dass bei mehr Zugabe von Wasser im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Passivierung eines Katalysators (K1 ) weitere Komponenten im Wasser enthalten sind, beispielsweise Additive zur pH-Regulierung. Sofern solche weiteren Komponenten mit dem Wasser zugegeben werden, liegen sie jedoch vorzugsweise zu weniger als 20 Gew.-%, mehr bevorzugt zu weniger als 5 Gew.-%, insbesondere zu weniger als 1 Gew.-% vor. Besonders bevorzugt wird reines Wasser, insbesondere vollentsalztes Wasser im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet. Die Einleitung des Wassers in die Vorrichtung (V1 ) kann prinzipiell in beliebigen Geschwindigkeiten und/oder Mengen erfolgen. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Einleitung des Wassers so gesteuert wird, dass die Temperatur in der Vorrichtung (V1 ) nicht oder nur sehr gering ansteigt. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung (V1 ) vor und/oder während der Einleitung des Wassers durch Einleitung eines Inertgases, vorzugsweise mit Stickstoff, gespült wird, vorzugsweise wird das Inertgas von oben und von unten in die Vorrichtung (V1 ) eingeleitet. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung (V1 ) während der Passivierung des Katalysators (K1 ), vorzugsweise während der Einleitung des Wassers, vollständig oder zumindest größtenteils sauerstofffrei ist. Unter dem Begriff „vollständig sauerstofffrei" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass in der entsprechenden Vorrichtung (V1 ) kein Sauerstoff mehr vorhanden ist, also wenn der Sauerstoff unter die Nachweisgrenze gesunken ist. Unter dem Begriff „größtenteils sauerstofffrei" wird verstanden, dass in der Vorrichtung (V1 ) nur noch sehr geringe Restmengen an Sauerstoff vorhanden sind, vorzugsweise weniger als 1 ppm. Die Sauerstofffreiheit wird nach dem Fachmann bekannten Methoden erzielt, beispielsweise durch das Anlegen von Vakuum und/oder dem Einsatz von Inertgas. Ebenso ist es bevorzugt, dass die entsprechenden Zuleitungen oder Ableitungen der Vorrichtung (V1 ) während der Passivierung des Katalysators (K1 ) sauerstofffrei gehalten werden. Ebenso ist es bevorzugt, dass das zur Passivierung verwendete Wasser vorher von Sauerstoff durch Entgasen befreit wird. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung (V1 ) bereits dann vollständig oder zumindest größtenteils sauerstofffrei ist, sobald die entsprechende konkrete katalytische Anwendung des zu passivierenden Katalysators (K1 ) beendet ist und die entsprechenden zu reinigenden Edukte und/oder Produkte, beispielsweise das Gemisch (G2), aus der Vorrichtung (V1 ) abgetrennt oder ausgeschleust werden. In addition to the passivated catalyst (K1) and water, further components may optionally be present in the mixture (G1). The other components in the mixture (G1) may be, for example, compounds which have come into contact with the corresponding catalyst from the above-mentioned specific catalytic application of the corresponding catalyst before carrying out the process according to the invention for the passivation of such a catalyst. For example, these may be components which may be present in the mixture (G2), in particular hydrocarbons and / or the impurities to be separated off. It is also possible that with more addition of water in the context of the process according to the invention for the passivation of a catalyst (K1) further components are contained in the water, for example additives for pH regulation. However, if such additional components are added with the water, they are preferably less than 20% by weight, more preferably less than 5% by weight, especially less than 1% by weight. Particular preference is given to using pure water, in particular demineralized water, in the process according to the invention. The introduction of the water into the device (V1) can be done in principle at any speed and / or quantities. Furthermore, it is preferred that the introduction of the water is controlled so that the temperature in the device (V1) does not increase or only very slightly. Furthermore, it is preferred that the device (V1) is flushed before and / or during the introduction of the water by introducing an inert gas, preferably with nitrogen, preferably the inert gas is introduced from above and from below into the device (V1). Furthermore, it is preferred that the device (V1) during the passivation of the catalyst (K1), preferably during the introduction of the water, completely or at least for the most part is oxygen-free. In the context of the present invention, the term "completely free of oxygen" is understood to mean that no oxygen is present in the corresponding device (V1), ie when the oxygen has fallen below the detection limit in the device (V1) only very small residual amounts of oxygen are present, preferably less than 1 ppm. The oxygen freedom is achieved by methods known in the art, for example by the application of vacuum and / or the use of inert gas. It is likewise preferred that the corresponding supply lines or discharges of the device (V1) are kept free of oxygen during the passivation of the catalyst (K1). Likewise, it is preferred that the water used for the passivation is previously freed of oxygen by degassing. Furthermore, it is preferred that the device (V1) is already completely or at least largely free of oxygen as soon as the corresponding specific catalytic application of the catalyst (K1) to be passivated has ended and the corresponding starting materials and / or products to be purified, for example the mixture ( G2), separated from the device (V1) or discharged.
Ebenso ist es im erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass das Wasser von oben in die Vorrichtung (V1 ) eingeleitet wird, vorzugsweise wird der sich in der Vorrichtung (V1 ) befindliche Katalysator (K1 ) mit Wasser berieselt, wobei vorzugsweise die Berieselung des Katalysators (K1 ) mit Wasser gleichzeitig mit der Einleitung eines Inertgases in die Vorrichtung (V1 ) erfolgt. It is likewise preferred in the process according to the invention for the water to be introduced from above into the apparatus (V1), preferably the catalyst (K1) present in the apparatus (V1) is sprinkled with water, the sprinkling of the catalyst (K1) preferably being with water simultaneously with the introduction of an inert gas into the device (V1).
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Einleiten so lange, bis die Vorrichtung (V1 ) vollständig mit Wasser gefüllt ist, und/oder die Einleitungsgeschwindigkeit des Wassers so gesteuert wird, dass die Temperatur in der Vorrichtung (V1 ) nicht ansteigt oder auf maximal 60°C ansteigt. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the introduction is carried out until the device (V1) is completely filled with water, and / or the introduction rate of the water is controlled so that the temperature in the device (V1) does not increase or to a maximum 60 ° C increases.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach Beendigung der Wassereinleitung in die Vorrichtung (V1 ) eine Teilmenge des Wassers aus dem Gemisch (G1 ) abgetrennt. In a further preferred embodiment of the method according to the invention, a subset of the water is separated from the mixture (G1) after completion of the water introduction into the device (V1).
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass im Anschluss an die Einleitung von Wasser in die Vorrichtung (V1 ) das Gemisch (G1 ) aus der Vorrichtung (V1 ) in eine Vorrichtung (V2) überführt wird. In the context of the method according to the invention, it is preferred that, following the introduction of water into the device (V1), the mixture (G1) is transferred from the device (V1) into a device (V2).
Bei der Vorrichtung (V2) handelt es sich prinzipiell um eine beliebige, dem Fachmann bekannte Vorrichtung, gegebenenfalls kann das Gemisch (G1 ) auch in zwei oder mehrere, gegebenenfalls unterschiedliche Vorrichtungen (V2) überführt werden. Vorzugsweise wird das Gemisch (G1 ) vollständig aus der Vorrichtung (V1 ) in die Vorrichtung (V2) überführt. Die Durchführung der Überführung als solche ist dem Fachmann bekannt. The device (V2) is, in principle, any device known to the person skilled in the art; if appropriate, the mixture (G1) can also be converted into two or more, possibly different devices (V2). Preferably, the mixture (G1) is completely transferred from the device (V1) into the device (V2). The implementation of the transfer as such is known to the person skilled in the art.
Sofern das Gemisch (G1 ) aus der Vorrichtung (V1 ) in eine Vorrichtung (V2) überführt wird, ist es bevorzugt, dass i) das Gemisch (G1 ) durch Absaugen aus der Vorrichtung (V1 ) in die Vorrichtung (V2) überführt wird, und/oder ii) während der Überführung des Gemisches (G1 ) in die Vorrichtung (V2) die Vorrichtung (V1 ) mit einem Inertgas gespült wird, und/oder iii) während der Überführung des Gemisches (G1 ) in die Vorrichtung (V2) weiterhin Wasser in die Vorrichtung (V1 ) eingeleitet wird, und/oder iv) die Vorrichtung (V2) ein Behälter oder Kessel, vorzugsweise ein Saugwagen ist, und/oder v) in der Vorrichtung (V2) eine Teilmenge des Wassers aus dem Gemisch (G1 ) abgetrennt wird. If the mixture (G1) is transferred from the device (V1) into a device (V2), it is preferred that i) the mixture (G1) is transferred by suction from the device (V1) into the device (V2), and / or ii) during the transfer of the mixture (G1) into the device (V2) the device (V1) with a Inert gas is purged, and / or iii) during the transfer of the mixture (G1) in the device (V2) further water is introduced into the device (V1), and / or iv) the device (V2) is a container or kettle, preferably a suction carriage is, and / or v) in the device (V2) a subset of the water from the mixture (G1) is separated.
Erfindungsgemäß ist es weiterhin bevorzugt, dass die Vorrichtung (V1 ) nach vollständiger Entfernung des Gemisches (G1 ) mit frischem Katalysator befüllt wird. Prinzipiell kann die Vorrichtung (V1 ) mit jedem beliebigen frischen Katalysator befüllt werden. Erfindungsgemäß ist es jedoch bevorzugt, dass die Vorrichtung (V1 ) mit einem Katalysator gefüllt wird, der den Definitionen des vorstehend beschriebenen Katalysators (K1 ) und/oder (K2) übereinstimmt, insbesondere werden diese Katalysatoren zum gleichen Verwendungszweck nach dem Befüllen mit frischem Katalysator eingesetzt wie der entsprechend passivierte und/oder verbrauchte Katalysator (K1 ). Besonders bevorzugt ist der frische Katalysator ein Katalysator (K2) gemäß den vorstehenden Definitionen, aus dem in der Vorrichtung (V1 ) frische Katalysator (K1 ) hergestellt wird. Vorzugsweise wird der frische Katalysator (K1 ) als Katalysator in einem Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen eingesetzt, vorzugsweise in Form zur Abtrennung von Verunreinigungen in Form von Sauerstoff und/oder schwefelhaltigen Verbindungen. According to the invention, it is further preferred that the device (V1) is filled with fresh catalyst after complete removal of the mixture (G1). In principle, the device (V1) can be filled with any fresh catalyst. However, according to the present invention, it is preferable that the device (V1) be filled with a catalyst conforming to the definitions of the above-described catalyst (K1) and / or (K2), particularly, these catalysts are used for the same purpose after filling with fresh catalyst as the corresponding passivated and / or spent catalyst (K1). More preferably, the fresh catalyst is a catalyst (K2) according to the above definitions from which fresh catalyst (K1) is produced in the apparatus (V1). Preferably, the fresh catalyst (K1) is used as a catalyst in a process for removing impurities, preferably in the form of separating impurities in the form of oxygen and / or sulfur-containing compounds.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass nach Entfernung des Gemischs (G1 ) und vor der Befüllung mit frischem Katalysator die Vorrichtung (V1 ) einer Reinigung unterzogen wird und/oder überschüssiges Wasser aus der Vorrichtung (V1 ) entfernt wird. Sofern der im Gemisch (G1 ) enthaltene passivierte Katalysator nicht mehr wiederverwendet werden soll oder kann, beispielsweise weil er verbraucht ist, also nicht nur über genügend Aktivität verfügt, kann das entsprechende Gemisch (G1 ) nach Abtrennung aus der Vorrichtung (V1 ) endgültig entsorgt werden. Verfahren zur Durchführung der Entsorgung von kupferhaltigen Katalysatoren sind dem Fachmann prinzipiell bekannt. Das Gemisch (G1 ) kann prinzipiell ebenfalls einer solchen Entsorgung unterzogen werden. Vorzugsweise wird dabei aus dem im Gemisch (G1 ) enthaltenen passiviertem Katalysator (K1 ) der Kupferanteil wiedergewonnen, vorzugsweise in einer Kupferraffinerie und/oder durch Weiterverarbeitung zu Kupferkabel. Furthermore, it is preferred that after removal of the mixture (G1) and before filling with fresh catalyst, the device (V1) is subjected to a purification and / or excess water is removed from the device (V1). If the passivated catalyst contained in the mixture (G1) is no longer to be reused or, for example because it is consumed, ie not only has sufficient activity, the corresponding mixture (G1) can be finally disposed of after separation from the device (V1) , Methods for carrying out the disposal of copper-containing catalysts are known in principle to the person skilled in the art. The mixture (G1) can in principle also be subjected to such disposal. Preferably, the copper content is recovered from the passivated catalyst (K1) contained in the mixture (G1), preferably in a copper refinery and / or by further processing to copper cable.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist folglich auch das 5 Gemisch (G1 ), wie vorstehend beschrieben, umfassend einen passivierten Katalysator (K1 ) und Wasser, wobei der Katalysator (K1 ) elementares Kupfer enthält und sich im Gemisch (G1 ) vollständig unterhalb des Wasserspiegels befindet. A further subject of the present invention is therefore also the mixture (G1), as described above, comprising a passivated catalyst (K1) and water, wherein the catalyst (K1) contains elemental copper and in the mixture (G1) completely below the water level located.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Gemisch (G1 ) nach dem vorstehend 10 beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zur Passivierung eines Katalysators (K1 ) hergestellt worden. Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Katalysator (K1 ) elementares Kupfer, Zinkoxid, Aluminiumoxid und Ablagerungen von kohlenstoffhaltigen oder schwefelhaltigen Verbindungen enthält. Preferably, the mixture (G1) according to the invention has been prepared by the process according to the invention for the passivation of a catalyst (K1) described above. Furthermore, it is preferred that the catalyst (K1) contains elemental copper, zinc oxide, aluminum oxide and deposits of carbonaceous or sulfur-containing compounds.
15 Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen verdeutlicht. In the following, the present invention will be clarified by way of examples.
In den nachfolgenden Beispielen 1 und 2 wird jeweils der von BASF-Catalysts kommerziell erhältliche Katalysator Puristar R3-12 eingesetzt. Dieser Katalysator enthält vor der Aktivierung ca. 40 Gew.-% Kupferoxid, was in etwa einem Anteil von 20 33 % an elementarem Kupfer nach der Reduktion (Aktivierung mit Wasserstoff) entspricht. In the following Examples 1 and 2, in each case the catalyst Puristar R3-12 commercially available from BASF-Catalysts is used. This catalyst contains about 40 wt .-% copper oxide before activation, which corresponds approximately to a proportion of 20 33% of elemental copper after the reduction (activation with hydrogen).
Beispiel 1 betrifft ein Versuch im Labormaßstab, während Beispiel 2 einen großtechnischen Versuch betrifft. Example 1 relates to a laboratory scale experiment while Example 2 relates to a large scale industrial experiment.
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In Beispiel 1 (Labormaßstab) wird der entsprechende Katalysator in einem ersten Schritt zunächst aktiviert, das im Katalysator enthaltene Kupferoxid wird also durch Reduktion in elementares Kupfer (vorzugsweise vollständig) überführt. Direkt im Anschluss an dieses ersten Schritt von Beispiel 1 wird in einem zweiten Schritt die In Example 1 (laboratory scale), the corresponding catalyst is first activated in a first step, that is, the copper oxide contained in the catalyst is converted by reduction into elemental copper (preferably completely). Immediately following this first step of Example 1, in a second step, the
30 erfindungsgemäße Passivierung des elementares Kupfer enthaltenden Katalysators durch Zugabe von Wasser durchgeführt. Dies bedeutet, dass der entsprechende Katalysator von Beispiel 1 im Rahmen dieses Versuches keiner konkreten praktischen Anwendung, beispielsweise der Entfernung von Verunreinigungen aus Synthesegas, unterzogen worden ist. Das Fehlen einer konkreten praktischen Anwendung desPassivation of the elemental copper-containing catalyst according to the invention is carried out by adding water. This means that the corresponding catalyst of example 1 has not been subjected to any practical practical application, for example the removal of impurities from synthesis gas, in the context of this experiment. The absence of a concrete practical application of the
35 entsprechenden Katalysators von Beispiel 1 ist unerheblich, weil durch diesen Versuch trotzdem aufgezeigt wird, dass ein aktiver Katalysator erfindungsgemäß auf einfachem Wege schnell mit Wasser passiviert werden kann. 35 corresponding catalyst of Example 1 is irrelevant, because it is nevertheless shown by this experiment that an active catalyst according to the invention can be easily passivated easily passivated with water.
Im Gegensatz dazu ist der in Beispiel 2 im großtechnischen Versuch verwendete 40 Katalysator vor der Durchführung seiner Passivierung mit Wasser ca. 7 Jahre zur Reinigung von Synthesegas eingesetzt worden. Vor dem Einsatz dieses Katalysators in der Reinigung von Synthesegas wurde er sinngemäß zum ersten Schritt von Beispiel 1 aktiviert, also eine Reduktion von Kupferoxid zu Kupfer unter Verwendung von Wasserstoff, durchgeführt. In contrast, the catalyst used in Example 2 in the industrial scale experiment was used to purify synthesis gas for about 7 years before conducting its passivation with water. Before the use of this catalyst in the purification of synthesis gas, he was accordingly to the first step of Example 1 is activated, ie a reduction of copper oxide to copper using hydrogen.
In beiden Beispielen wird im Anschluss an die Passivierung des Katalysators eine Wasserabtrennung von überschüssigem Wasser durchgeführt. In anderen Worten bedeutet dies, dass die während der Passivierung des Katalysators (K1 ) mit Wasser verwendete Wassermenge anschließend im Gemisch (G1 ) in einem nachfolgenden Schritt verringert wird. Das dabei erhaltene Gemisch (G1 ) aus elementares Kupfer enthaltenden Katalysators (K1 ) mit einem reduzierten Anteil an Wasser wird nachfolgend auch als„wasserfeuchter Katalysator" bezeichnet. In both examples, after the passivation of the catalyst, a water separation of excess water is carried out. In other words, this means that the amount of water used during passivation of the catalyst (K1) with water is subsequently reduced in the mixture (G1) in a subsequent step. The resulting mixture (G1) of elemental copper-containing catalyst (K1) with a reduced proportion of water is hereinafter also referred to as "water-moist catalyst".
In den nachfolgenden Beispielen werden ferner die folgenden Abkürzungen verwendet: In the following examples, the following abbreviations are also used:
VE (vollentsalzt) VE (demineralized)
RT (Raumtemperatur) RT (room temperature)
Beispiel 1 : Ausbau im Labormaßstab Example 1: Expansion on a laboratory scale
Der Katalysator R3-12 (5x3 Tabletten) wird reduziert, passiviert in Wasser und anschließend eine Teilmenge des Wassers abgetrennt. a) Reduktion: The catalyst R3-12 (5x3 tablets) is reduced, passivated in water, and then a portion of the water is separated. a) reduction:
Die Katalysatortabletten werden im Drehkolbenofen nach folgendem Programm reduziert: The catalyst tablets are reduced in the rotary kiln according to the following program:
1 . schrittweises Aufheizen (5 °C pro min) von RT auf 150 °C unter 5 Vol% H2 in N2. 1 . Stepwise heating (5 ° C per min) from RT to 150 ° C under 5% by volume H 2 in N 2 .
2. 1 h Haltezeit bei 150 °C unter 5 Vol% H2 in N2. 2. 1 h hold time at 150 ° C under 5 vol% H 2 in N 2 .
3. Aufheizen auf 200 °C (5 °C pro min). 3. Heat to 200 ° C (5 ° C per min).
4. Schrittweise Erhöhung der Wasserstoffkonzentration auf 50 Vol% H2 in N2 innerhalb von 1 ,5 h bei 200 °C. 4. Gradually increase the hydrogen concentration to 50 vol% H 2 in N 2 within 1.5 h at 200 ° C.
5. 2 h Haltezeit bei 200 °C und 50 Vol% H2 in N2. 5. 2 h hold time at 200 ° C and 50 vol% H 2 in N 2 .
6. Abkühlen auf RT unter N2-Atmosphäre über Nacht. b) Passivierung mit Wasser: 1. Der reduzierte Katalysator wird unter Stickstoff in einen Messzylinder überführt, welcher den Maßen des Großreaktors nachempfunden ist (Höhe Schüttung 6 cm, Durchmesser Messzylinder 3 cm). 2. Der Messzylinder wird durch permanente Stickstoffstoffdosierung über einen Schlauch mit Stickstoff überlagert. 6. Cool to RT under N 2 atmosphere overnight. b) Passivation with water: 1. The reduced catalyst is transferred under nitrogen into a measuring cylinder, which is modeled on the dimensions of the large reactor (height bed 6 cm, diameter measuring cylinder 3 cm). 2. The measuring cylinder is overlaid with nitrogen by permanent nitrogen dosing via a hose.
3. Anschließend wird über 5 Minuten tropfenweise VE Wasser über eine Ismatec BVP Z Pumpe zudosiert, um den Katalysator vollständig mit Wasser zu benetzen. Nach vollständiger Zugabe des VE-Wassers befindet sich reduzierter3. Subsequently, VE water is added dropwise over 5 minutes via an Ismatec BVP Z pump to completely wet the catalyst with water. After complete addition of the deionized water is reduced
Katalysator (K1 ), der elementares Kupfer enthält, vollständig unterhalb des Wasserspiegels im verwendeten Messzylinder (Vorrichtung (V1 )). Während der Zugabe wird die Temperatur über ein Thermoelement, welches sich im Katalysatorbett befindet, überwacht. Die maximale Temperatur, die während der Zugabe erreicht wird, ist 44 °C. Dies entspricht einer Temperaturerhöhung vonCatalyst (K1) containing elemental copper, completely below the water level in the measuring cylinder used (device (V1)). During the addition, the temperature is monitored via a thermocouple located in the catalyst bed. The maximum temperature reached during the addition is 44 ° C. This corresponds to a temperature increase of
22 °C. 22 ° C.
4. Sobald der Katalysator komplett mit Wasser benetzt ist (d.h. die komplette Katalysatorschüttung im Messzylinder unter Wasser steht), kann kein weiterer Temperaturanstieg beobachtet werden. c) Wasserabtrennung vom Katalysator: 4. Once the catalyst is completely wetted with water (i.e., the entire catalyst bed in the graduated cylinder is under water), no further temperature increase can be observed. c) Water separation from the catalyst:
Eine Teilmenge des Wassers wird über ein Sieb vom Katalysator abgetrennt und die Temperatur im wasserfeuchten Katalysator über 5 h kontrolliert. Es wird kein Temperaturanstieg beobachtet. A portion of the water is separated from the catalyst via a sieve and the temperature in the water-moist catalyst is controlled for 5 h. No increase in temperature is observed.
Beispiel 2: Ausbau aus einer großtechnischen Anlage Example 2: Removal from a large-scale plant
Ausgangssituation: Anlage ist abgestellt (drucklos) und der Behälter wird von unten mit Stickstoff durchströmt (ca. 1000 Nm3/h), um beim Öffnen des Reaktordeckels Sauerstoffeintrag zu vermeiden. Am Boden des Behälters wird ein Anschluss zum Fluten mit VE-Wasser hergestellt (C-Schlauch, 7 bar Vordruck). Initial situation: The system is switched off (depressurised) and the tank is flowed through with nitrogen from below (about 1000 Nm 3 / h) in order to avoid the oxygen input when the reactor lid is opened. At the bottom of the container, a connection for flooding with demineralised water is produced (C-tube, 7 bar pre-pressure).
Der Reaktor (Vorrichtung (V1 )) wird von unten nach oben mit VE-Wasser geflutet. Dabei kann ein Temperaturanstieg beobachtet werden, der unter Verwendung von insgesamt fünf Thermoelementen kontrolliert wird. Die fünf Thermoelemente sind über die gesamte Reaktorhöhe gleichmäßig von unten nach oben angeordnet. Anhand des Temperaturanstieges der jeweiligen Thermoelemente kann der Füllstand verfolgt werden. Der Temperaturanstieg erhöht sich bei jedem Thermoelement und erreicht schließlich am obersten Element eine maximale Temperatur von ca. 50°C. Die Zeitdauer bis zur vollständigen Füllung beträgt ca. 45 min. Nach vollständiger Zugabe des VE-Wassers befindet sich der weiterhin reduzierte Katalysator (K1 ), der elementares Kupfer enthält, vollständig unterhalb des Wasserspiegels im verwendeten Reaktor, wodurch das Gemisch (G1 ) erhalten wird. Nach dem Füllvorgang dauert es ca. 2-3 Stunden bis sich das axiale Temperaturprofil ausgeglichen hat. Sobald das Temperaturprofil ausgeglichen ist wird mit dem Katalysatorausbau gestartet. Mittels eines Saugwagens (Vorrichtung V2)) wird der Reaktor von oben abgesaugt und das Gemisch (G1 ) in den Saugwagen überführt. Ist der Saugwagen gefüllt. The reactor (device (V1)) is flooded from bottom to top with demineralised water. In this case, a temperature rise can be observed, which is controlled using a total of five thermocouples. The five thermocouples are arranged evenly from bottom to top over the entire reactor height. Based on the temperature rise of the respective thermocouples, the level can be tracked. The temperature increase increases with each thermocouple and finally reaches a maximum temperature of approx. 50 ° C at the uppermost element. The time to complete filling is about 45 min. After complete addition of the deionized water is the further reduced catalyst (K1) containing elemental copper, completely below the water level in the reactor used, whereby the mixture (G1) is obtained. After the filling process it takes about 2-3 hours until the axial temperature profile has equalized. As soon as the temperature profile is balanced, the catalyst is started. By means of a suction carriage (device V2)), the reactor is sucked from above and transferred the mixture (G1) in the suction truck. Is the suction truck filled.
Beim Abladen vom Saugwagen wird der feuchte Katalysator von einer Teilmenge des Wassers getrennt und kann wiederaufbereitet werden. When unloading from the suction truck, the wet catalyst is separated from a subset of the water and can be reprocessed.
Anhand der vorstehend aufgeführten Beispiele 1 und 2 kann aufgezeigt werden, dass die Passivierung eines elementares Kupfer enthaltenden Katalysators mit Wasser sowohl im Labormaßstab als auch im großtechnischen Maßstab sehr schnell durchgeführt werden kann, wobei es nur zu einem sehr geringen Temperaturanstieg kommt. It can be shown from Examples 1 and 2 mentioned above that the passivation of a catalyst containing elemental copper with water can be carried out very quickly both on a laboratory scale and on an industrial scale, with only a very slight increase in temperature.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Passivierung eines Katalysators (K1 ), wobei der Katalysator (K1 ) elementares Kupfer enthält und sich in einer Vorrichtung (V1 ) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vorrichtung (V1 ) Wasser eingeleitet wird, wobei mindestens so viel Wasser in die Vorrichtung (V1 ) eingeleitet wird, dass nach Beendigung der Wassereinleitung in die Vorrichtung (V1 ) sich der Katalysator (K1 ) vollständig unterhalb des Wasserspiegels befindet, wodurch ein Gemisch (G1 ) aus passiviertem Katalysator (K1 ) und Wasser erhalten wird. A method for passivating a catalyst (K1), wherein the catalyst (K1) contains elemental copper and is in a device (V1), characterized in that in the device (V1) water is introduced, wherein at least as much water in the device (V1) is introduced, that after completion of the introduction of water into the device (V1) the catalyst (K1) is completely below the water level, whereby a mixture (G1) of passivated catalyst (K1) and water is obtained.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass i) der Katalysator (K1 ) elementares Kupfer, Zinkoxid und Aluminiumoxid enthält, und/oder ii) der Katalysator (K1 ) 10 bis 60 Gew.-% elementares Kupfer, vorzugsweise 15 bis 50 Gew.-% elementares Kupfer, insbesondere 18 bis 40 Gew.-% elementares Kupfer, enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, und/oder iii) der Katalysator (K1 ), der elementares Kupfer enthält, aus einem Katalysator (K2) hergestellt wurde, der Kupferoxid enthält, wobei vorzugsweise das im Katalysator (K2) enthaltene Kupferoxid durch Überleiten eines wasserstoffhaltigen Gases zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, zu elementarem Kupfer unter Erhalt des Katalysators (K1 ) reduziert wird, und/oder iv) der Katalysator (K1 ) als Pulver oder Formkörper vorliegt und/oder porös ist, vorzugsweise sind im Gemisch (G1 ) die Poren des Katalysators (K1 ) vollständig mit Wasser befüllt, und/oder v) der Katalysator (K1 ) Ablagerungen von kohlenstoffhaltigen und/oder schwefelhaltigen Verbindungen enthält, vorzugsweise befinden sich die Ablagerungen auf der Oberfläche und/oder in den Poren des Katalysators (K1 ). 2. The method according to claim 1, characterized in that i) the catalyst (K1) contains elemental copper, zinc oxide and aluminum oxide, and / or ii) the catalyst (K1) 10 to 60 wt .-% elemental copper, preferably 15 to 50 wt .-% elemental copper, in particular 18 to 40 wt .-% of elemental copper, based on the total weight of the catalyst, and / or iii) the catalyst (K1) containing elemental copper was prepared from a catalyst (K2) containing copper oxide, wherein preferably the copper oxide contained in the catalyst (K2) is reduced by passing a hydrogen-containing gas at least partially, preferably completely, to elemental copper to obtain the catalyst (K1), and / or iv) the catalyst (K1) as Powder or shaped body is present and / or porous, preferably in the mixture (G1), the pores of the catalyst (K1) are completely filled with water, and / or v) the catalyst (K1) deposits of ko containing compounds containing sulfur and / or sulfur, preferably, the deposits are on the surface and / or in the pores of the catalyst (K1).
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (K1 ) vor Durchführung der Passivierung in einem Verfahren als Katalysator eingesetzt wurde, um Verunreinigungen, vorzugsweise in Form von Sauerstoff und/oder schwefelhaltige Verbindungen aus einem Gemisch (G2) abzutrennen, insbesondere wurde der Katalysator (K1 ) vor Durchführung der Passivierung in einem Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus Synthesegas, vorzugsweise aus Oxogas, eingesetzt. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the catalyst (K1) was used prior to performing the passivation in a process as a catalyst to impurities, preferably in the form of oxygen and / or sulfur-containing compounds from a mixture (G2) In particular, the catalyst (K1) was used prior to carrying out the passivation in a process for the removal of impurities from synthesis gas, preferably from oxo gas.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (V1 ) ein Reaktor ist. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the device (V1) is a reactor.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (V1 ) vor und/oder während der Einleitung des Wassers durch Einleitung eines Inertgases, vorzugsweise mit Stickstoff, gespült wird, vorzugsweise wird das Inertgas von oben und von unten in die Vorrichtung (V1 ) eingeleitet. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the device (V1) is purged before and / or during the introduction of the water by introducing an inert gas, preferably with nitrogen, preferably the inert gas from above and from below into the Device (V1) initiated.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser von oben in die Vorrichtung (V1 ) eingeleitet wird, vorzugsweise wird der sich in der Vorrichtung (V1 ) befindliche Katalysator (K1 ) mit Wasser berieselt, wobei vorzugsweise die Berieselung des Katalysators (K1 ) mit Wasser gleichzeitig mit der Einleitung eines Inertgases in die Vorrichtung (V1 ) erfolgt. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the water is introduced from above into the device (V1), preferably in the device (V1) located catalyst (K1) is sprinkled with water, preferably the sprinkling of Catalyst (K1) with water simultaneously with the introduction of an inert gas in the device (V1).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass i) das Einleiten des Wassers in die Vorrichtung (V1 ) so lange erfolgt, bis die Vorrichtung (V1 ) vollständig mit Wasser gefüllt ist, und/oder die Einleitungsgeschwindigkeit des Wassers so gesteuert wird, dass die Temperatur in der Vorrichtung (V1 ) nicht ansteigt oder auf maximal 60°C ansteigt, und/oder ii) nach Beendigung der Wassereinleitung in die Vorrichtung (V1 ) eine Teilmenge des Wassers aus dem Gemisch (G1 ) abgetrennt wird Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that i) the introduction of the water into the device (V1) takes place until the device (V1) is completely filled with water, and / or so controls the rate of introduction of the water is that the temperature in the device (V1) does not rise or rises to a maximum of 60 ° C, and / or ii) after completion of the introduction of water into the device (V1) a subset of the water from the mixture (G1) is separated
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Einleitung von Wasser in die Vorrichtung (V1 ) das Gemisch (G1 ) aus der Vorrichtung (V1 ) in eine Vorrichtung (V2) überführt wird. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that following the introduction of water into the device (V1), the mixture (G1) from the device (V1) in a device (V2) is transferred.
Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass i) das Gemisch (G1 ) durch Absaugen aus der Vorrichtung (V1 ) in die Vorrichtung (V2) überführt wird, und/oder ii) während der Überführung des Gemisches (G1 ) in die Vorrichtung (V2) die Vorrichtung (V1 ) mit einem Inertgas gespült wird, und/oder iii) während der Überführung des Gemisches (G1 ) in die Vorrichtung (V2) weiterhin Wasser in die Vorrichtung (V1 ) eingeleitet wird, und/oder A method according to claim 8, characterized in that i) the mixture (G1) is transferred by suction from the device (V1) in the device (V2), and / or ii) during the transfer of the mixture (G1) into the device ( V2), the device (V1) is purged with an inert gas, and / or iii) during the transfer of the mixture (G1) into the device (V2) further water is introduced into the device (V1), and / or
5 iv) die Vorrichtung (V2) ein Behälter oder Kessel, vorzugsweise ein 5 iv) the device (V2) a container or kettle, preferably a
Saugwagen ist, und/oder v) in der Vorrichtung (V2) eine Teilmenge des Wassers aus dem Gemisch (G1 ) abgetrennt wird.  Saugwagen is, and / or v) in the device (V2) a subset of the water from the mixture (G1) is separated.
10  10
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem im Gemisch (G1 ) enthaltenen passiviertem Katalysator (K1 ) der Kupferanteil wiedergewonnen wird, vorzugsweise in einer Kupferraffinerie und/oder durch Weiterverarbeitung zu Kupferkabel.  10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that from the mixture contained in the mixture (G1) passivated catalyst (K1), the copper content is recovered, preferably in a copper refinery and / or by further processing into copper cable.
15  15
1 1 . Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (V1 ) nach vollständiger Entfernung des Gemisches (G1 ) mit frischem Katalysator befüllt wird.  1 1. Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the device (V1) after complete removal of the mixture (G1) is filled with fresh catalyst.
20 12. Verfahren gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der frische 12. The method according to claim 1 1, characterized in that the fresh
Katalysator ein Katalysator (K2) gemäß Anspruch 2, Option iii), ist, aus dem in der Vorrichtung (V1 ) frischer Katalysator (K1 ) hergestellt wird, vorzugsweise wird der frische Katalysator (K1 ) als Katalysator in einem Verfahren gemäß Anspruch 3 zur Abtrennung von Verunreinigungen eingesetzt.  Catalyst is a catalyst (K2) according to claim 2, option iii), from which fresh catalyst (K1) is produced in the device (V1), preferably the fresh catalyst (K1) is used as catalyst in a process according to claim 3 for separation used by impurities.
25  25
13. Verfahren gemäß Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach Entfernung des Gemischs (G1 ) und vor der Befüllung mit frischem Katalysator die Vorrichtung (V1 ) einer Reinigung unterzogen wird und/oder überschüssiges Wasser aus der Vorrichtung (V1 ) entfernt wird.  13. The method according to claim 1 1 or 12, characterized in that after removal of the mixture (G1) and prior to filling with fresh catalyst, the device (V1) is subjected to a cleaning and / or excess water from the device (V1) is removed ,
30  30
14. Gemisch (G1 ) umfassend einen passivierten Katalysator (K1 ) und Wasser, wobei der Katalysator (K1 ) elementares Kupfer enthält und sich im Gemisch (G1 ) vollständig unterhalb des Wasserspiegels befindet.  14. Mixture (G1) comprising a passivated catalyst (K1) and water, wherein the catalyst (K1) contains elemental copper and is in the mixture (G1) completely below the water level.
35 15. Gemisch (G1 ) gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das 35 mixture (G1) according to claim 14, characterized in that the
Gemisch (G1 ) nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 hergestellt worden ist und/oder der Katalysator (K1 ) elementares Kupfer, Zinkoxid, Aluminiumoxid und Ablagerungen von kohlenstoffhaltigen oder schwefelhaltigen Verbindungen enthält.  Mixture (G1) has been prepared by a process according to any one of claims 1 to 13 and / or the catalyst (K1) contains elemental copper, zinc oxide, aluminum oxide and deposits of carbonaceous or sulfur-containing compounds.
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