177108. lajstromszámú szabadalom • Eljárás katalizátor előállítására naftalin oxidációjához
3 177108 4 hőmérsékletet sem az aktív fázis kiindulási anyagának felvitelénél, sem a szárításnál nem lehet állandó értéken tartani. Az oldószer elpárologtatása során az oldat, illetve szuszpenzió koncentrációja változik, ami megnehezíti a felvitt oldat vagy szuszpenzió egyes alkotórészeinek és fázisainak egyenletes eloszlását, valamint azoknak a hordozóanyag felületén való homogén diszpergálódását, így a katalizátor aktív része és a hordozó között csak gyenge kötés alakul ki. Amikor a katalizátor aktív fázisának kialakításához szükséges sók és oxidok oldatát, illetve szuszpenzióját a hordozóanyaggal elkeverik, az oldat vagy szuszpenzió jelentős része a reaktorfalra sül, tekintettel arra, hogy az sokkal melegebb, mint az elkeverendő anyag. Ezáltal a kiidulási anyag kihasználása csökken, és az egyes tételekből kapott katalizátorok összetétele nem reprodukálható. Az alkalmazott oldószerek gyakran korrozív tulajdonságúak, ezért a készülékeket drága korrózióálló anyagokból kell építeni. Az ismert eljárások további hátránya, hogy később a katalizátor aktív fázisát képező anyagok felvitele után a katalizátort tartós hőkezelésnek kell alávetni, hogy a felvitt anyagok a kívánt fázisba átmenjenek. Többnyire ez a sóknak oxidokká való átalakítását jelenti. Ez az átalakulás az egész felvitt anyagban egyidejűleg játszódik le, mind a belső, mind a külső rétegekben, ami gyakran az illékony bomlástermékek távozásával jár együtt. A bomlástermékeknek a belső rétegekből való távozásakor a hordozóanyagot borító aktív réteg megsérül és ezáltal a katalizátor mechanikus szilárdsága csökken. Különösen az aktív fázis és a hordozóanyag közötti tapadás erőssége csökken, olyannyira, hogy a kialakított aktív réteg a felületről le is morzsolódhat. Az ismert eljárások szerint a katalizátorok előállítását három egymást követő lépésben végzik. Először a kiindulási anyagok oldatát vagy szuszpenzióját egyszerre vagy részletekben a hordozóanyagra felviszik, majd az oldószert elpárologtatják és végül a kapott száraz keveréket, a sóknak a megfelelő oxiddá való átalakítására, kalcinálják. A találmány szerinti eljárással a katalizátor egy lépésben állítható elő, mivel az oldott vagy szuszpendált kiindulási anyagoknak a hordozóra való felvitelét, az oldószer vagy a szuszpenziós közeg elpárologtztását és a száraz keverék kalcinálását egyidejűleg végezzük. A találmány szerint az aktív massza vízben vagy más oldószerben oldott vagy szuszpendált kiindulási anyagát lassan az előmelegített hordozóanyagra csepegtetjük. A hordozóanyag hőmérsékletét ± 5 °C pontossággal szabályozott, állandó értéken tartjuk, mely érték az oldószer vagy szuszpenziós közeg forráspontjánál magasabb és előnyösen azonos a felvitt kiindulási anyag bomláspontjával és katalitikusán aktív formába való átvitelének hőmérsékletével. A találmány szerinti eljárásban a fokozatos becsepegtetéssel egyidejűleg az oldószer vagy a szuszpenziós közeg a forró felületről eltávozik és a felvitt kiindulási anyagok gyakorlatilag azonnal legalábbis részben átalakulnak a kívánt aktív anyagokká. Az állandó hőmérsékletű hordozóanyagra felvitt szuszpenzióból vagy oldatból az oldószer elpárolog, a sók és oxidok aktív fázissá alakulnak át, amikor is a sókból gáznemű bomlástermékek is keletkezhetnek. Ezek azonban nem a teljes aktív rétegen keresztül áramolnak, hanem a mindenkori legkülső rétegen képződnek és onnan távoznak. Az aktív réteg alkotórészeinek felvitele után ‘az aktív fázis végső kialakítására hőkezelést is végezhetünk. Éne különösen akkor kerül sor, ha az oldatot vagy szuszpenziót viszonylag rövid időn belül vittük fel a hordozóra. A kívánt aktív fázis kialakulása ugyanis a hőmérséklet és az idő függvénye. Rövid felviteli idő mellett a felvitt anyagok nem teljesen alakulnak át, ezért a katalizátort hőkezeljük. A találmány szerint eljárva homogén, a hordozóanyaghoz jól tapadó katalizátort nyerünk, melynek összetétele és tulajdonságai az egyes tételekben reprodukálhatók. Annak következtében, hogy az oldott vagy szuszpendált kiindulási anyagok becsöpögtetése során az oldószer vagy a szuszpenziós közeg a hordozóanyag felületéről gyorsan elpárolog, sokkal kisebb mértékben fejtik ki korrodáló hatásukat a reaktor falára, mint az ismert eljárások esetében. Az oldatok vagy szuszpenziók hordozóanyagra való becsepegtetésének, sebességének szabályozására különböző ismert berendezéseket alkalmazhatunk, melyek nem képezik a találmány tárgyát. A találmány szerinti eljárással más anyagok oxidációjára alkalmas katalizátorok is előállíthatok. A találmány szerinti eljárás részleteit az alábbi példákban ismertetjük. 1. példa Saválló acélból készült hengerbe hordozóanyagként 200 ml (375 g) elektrorundot teszünk. A hengert forgásba hozzuk és a hordozóanyagot 230 °C ± 5 °C-ra melegítjük. A hordozóanyag felületére 6—7 óra alatt ammónium-metavanadát (NH4VO3) és titán-dioxid (Ti02) részben szuszpendált, részben oldott vizes szuszpenzióját/oldatát csepegtetjük. A hordozóanyag hőmérséklete állandóan 230 °C± 5 °C. Ennél a hőmérsékletnél a víz azonnal elpárolog és a metavanadát vanádium-oxiddá bomlik. A kapott katalizátor magasabb hőmérsékleten való utókezelésére nem volt szükség. A fenti katalizátorral a naftalin 78%-os konverzióval oxidálható. 2. példa Az 1. példa szerinti forgó acélhengerbe hordozóanyagként 200 ml (180 g) műkorundot szórunk, és a hordozót 150°C±5“C-ra melegítjük. Ezen a hőmérsékleten a hordozó felületére 2—3 óra alatt ammónium-metavanadát (NH4VO3), diantimon-trioxid (Sb2Os) és nátrium-szulfát (Na2SC>4) vizes szuszpenzióját/oldatát csepegtetjük, miközben a viz gyakorlatilag azonnal elpárolog, és az ammónium-metavanadát körülbelül 60%-ban vanádiumoxiddá bomlik. A katalizátort ezután 400 °C-on kalcináljuk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
