185892. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fenol cikohexanonná történő szelektív hidrogénezésére
185892 gamma-alumíniumoxidot alkalmaznak, amely 4—6 súly% nátrium-karbonátot tartalmaz. A katalizátornak a rendkívül vékony perifériálisán elosztott palládium-réteg mellett a katalizátor-részecskék magjában még higannyal vagy higany és nátrium-szulfid elegyével módosítva is kell lennie, a technika jelenlegi állásának megfelelő szelektivitás elérésének biztosítása céljából. Az eljárás további komoly hátránya a károsító anyagokkal szembeni fokozott érzékenység, ami a katalizátor higannyal és nátrium-szulfiddal történő szükséges részleges mérgezettségéből és a katalizátor ebből eredő csökkentett élettartamából is következik. A katalizátor regenerálásának, különösen az in situ regenerálásnak a lehetősége kétségesnek látszik, minthogy a szokásos regenerálási körülmények között a hozzáadott módosító anyagokat a katalizátorból legalábbis részben eltávolítják. A katalizátor-hordozó formatestek geometriai felületén fennálló rendkívül nagy palládium-koncentráció következtében (ami a katalizátornak egy rendkívül vékony perifériális rétegre való korlátozottságából ered) a katalizátor technikai alkalmazása során szükségképpen fellépő mechanikai igénybevétel és felületi kopás számottevő nemesfém-veszteséget is okoz. A találmány célja az ismert eljárások hátrányainak kiküszöbölése és olyan új, tökéletesített eljárásnak a kidolgozása ciklohexanon előállítására fenol gázfázisban történő szelektív hidrogénezése útján, amely nagyfokú fenol-konverziót és nagy ciklohexanon-hozamot biztosít az eljárás nagy flexibilitása és stabilitása mellett. A találmány további célkitűzése olyan katalizátor alkalmazása volt, amely — nagy ciklohexanon-hozamot és fenol-konverziót biztosít, — az ismertekhez képest megnövelt élettartamú, — aktivitása és szelektivitása könnyen és a kívánt módon szabályozható az eljárás keretében, — töltési tömörsége alacsony és — a palládium hatásos és gazdaságos kihasználását teszi lehetővé. A találmány feladata olyan eljárás kidolgozása volt fenol gázfázisban, hordozóra felvitt aktív, nagy szelektivitású palládium-katalizátor alkalmazásával ciklohexanonná történő szelektív hidrogénezésére, amely üzemi alkalmazásban nagy fenol-konverziót, vagy ciklohexanon-hozamot és hosszú katalizátor-élettartamot biztosít. A nagyfelületű mikroporózus vagy nagy palládium-tartalmú és nagyfokú palládium-diszperziójú katalizátorok ugyan nagy aktivitással rendelkeznek, szelektivitásuk azonban mind a képződött ciklohexanol tekintetében, mind pedig a keletkező egyéb, nem kívánatos kondenzációs termékek szempontjából viszonylag csekély. Ennek lényeges oka az, hogy a képződött ciklohexanon a katalizátor-alaktestek belső rétegeiben — a gátolt anyagátvitel következtében — tovább hidrogéneződik. Ezért a szelektivitás biztosítása céljából ezt a nagyfokú aktivitást a katalizátor részleges, általában irreverzibilis mérgezése útján kell csökkenteni. A makroporózus, kevésbé nagyfelületű katalizátorok viszont a részben eléggé magas palládium-tartalom ellenére is eleve viszonylag alacsony aktivitást mutatnak. A katalizátor élettartamát, valamint a hidrogénezési folyamat flexibilitását a katalizátor tényleges aktivitása korlátozza. A találmány szerinti eljárásnál alkalmazott katalizátor kialakítása olyan, hogy a körülményes és rendszerint irreverzibilis dezaktiválás mellőzhető, tcvábbá a palládium-koncentrációnak és -eloszlásnak a hordozó-formatestekben való optimális megszabása útján a hidrogénezési folyamat nagy szelektivitását teszi lehetővé változatlanul nagy katalizátor-aktivitás mellett és emellett nem gátolja számottevő mértékben az anyagátvitelt. Az alumíniumoxid-hordozó nagy alkáliföldfém-oxid-, illetőleg -hidroxid-tartalma egyrészt előnyösen befolyásolja a katalizátor bizonyos tulajdonságait, másrészt azonban azt is okozza, hogy — nem alakul ki optimális pórus-szerkezet, — a katalizátornak nagy lesz a töltetsűrűsége, — a hordozó-alaktestek a katalizátor aktív' komponensének felitatása során az alkáliföldfém--oxid és az impregnáló-oldat közötti exoterm reakciók következtében megrepedeznek vagy szétesnek, — a palládium az elhasznált katalizátorokból! csak körülményesen és nagy anyagveszteségekkell nyerhetők vissza. A találmány szerinti eljárásnál alkalmazott katalizátorban a kalcium- illetőleg alkáliföldfém-tartalmat úgy választottuk meg, hogy ezáltal ezeknek ai komponenseknek a katalizátor aktivitására és szelek tivitásása gyakorolt előnyös hatása ne csökkenjer. A hidrogénezési eljárás körülményei emellett befolyásolják a folyamat szelektivitását, a katalizátor élettartamát, valamint a folyamat flexibilitását és stabilitását is, ami például az eljárás paramétereinek vagy a kiindulási anya.g összetételének ingadozásai esetén mutatkozik meg. így a folytonos nagy fenol-konverzió és egyidejűleg nagy ciklohexanon-hozam, valamint a katalizátor maximális élettartama a teljes üzemi időszak során nem valósítható meg csupán a hidrogénezési folyamatnak a reakcióhőmérséklettel és adott esetben emellett a betáplált vízmennyiséggel történő szokásos szabályozás útján. Ez azért nem lehetséges, mert a különböző befolyásoló tényezők — mint a terhelés ingadozása, a betáplált kiindulási anyag összetételének változásai és a katalizátor tulajdonságainak az üzemi idő alatti öregedése folytán fellépő változásai — különböző hőmérséklet-változásokat tesznek szükségessé a folyamat előnyös szabályozása érdekében. Sok esetben számottevő mértékben befolyásolják a katalizátor élettartamát, valamint a fenol-konverziót a betáplált kiindulási anyag nehezen eltávolítható, csekély mennyiségű specifikus szennyezései is. A találmány célkitűzése tehát az is volt, hogy a betáplált kiindulási anyag bizonyos specifikus szennyezéseinek a hidrogénezési folyamatra gyakorolt hátrányos befolyását kiküszöböljük és a reaktorhőmérséklet mellett további szabályozási lehetőséget biztosítsunk a fenol-konverzió és a ciklohexanon-hozam kedvező befolyásolására. Ezt a feladatot a találmány értelmében olyan eljárás kidolgozásával oldottuk meg a fenol gázfázisban, 373—473 K° hőmérsékleten, hordozóra felvitt palládium-katalizátor alkalmazásával törté5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
