157882. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kontakt katalitikus reakciók végrehajtására
157882 3 4 kozottabb igénybevételét jelenti, sok esetben pedig kedvezőtlen a reakció végbemenetele szempontjából is, kedvezőtlenül befolyásolja az egyensúlyt, vagy melléktermékek képződéséhez vezet. Általában lényeges a" reakció hőmérsékletének kézbentartása. A pórusos katalizátorok vagy pórusos hordozón elhelyezett katalizátorok speciális hátránya jelentkezik egymást követő reakciósor esetén. Ebben az esetben a pórus szájánál a reakciósor első lépcsőben keletkező elsődleges termék a pórus belsejében, elkerülhetetlenül tovább reagál és az elsődleges termék hozama romlik,. vagy zérussá lehet. A találmány feladata ezért olyan eljárás kidolgozása kontakt katalitikus reakció végrehajtására, amelynél a katalizátor jó hővezetése révén lehetővé teszi a nagy hőszínezetű reakciók izoterm vezetését, ugyanakkor biztosítja a reakció kívánt mértékű lejátszódásához szükséges nagyságú működő felületet. A találmány szerint ezt a feladatot azáltal oldjuk meg, hogy a reagáló anyagokat fémfelületre felvitt hordozórétegen rögzített katalizátorral hozzuk érintkezésbe. Ebben az elrendezésben a fémfelület biztosítja a jó hővezetést, a fémfelületre felvitt pórus, megfelelő vastagságú hordozóréteg pedig a katalizátor ténylegesen működő felületét a kívánt értékre növeli annak a hordozós katalizátoroknál fellépő hátránynak a kiküszöbölésével, hogy a katalizátort a szükségesnél vastagabb (és -ezért költségesebb) formában alkalmazná. A találmány szerinti katalizátor-elrendezés előnyösen kiképezhető a kémiai reakció végrehajtására szolgáló berendezés (reaktor) falán vagy egyéb felületnövelő tartozékain, ennek az az előnye, hogy külön töltetre nincs szükség. Egy másik előnyös kiviteli alak az, amikor a reaktorban a belső fal kiképzésétől függetlenül és adott esetben annak találmány szerinti kiképzésén túlmenően hordozóanyagon rögzített katalizátorral ellátott fém-idomot, tehát a találmány szerinti katalizátor-elrendezésű töltetet helyezünk el. Ez esetben a fém jó hővezetésének kihasználására magától értetődően biztosítani kell a töltet fémrészeinek érintkezését, természetesen ekkor a reaktor fala tetszőleges, a szokásos anyagokból készülhet. A hordozórétegnek természetesen megfelelően hőállónak és adott esetben mechanikailag is ellenállónak kell lennie. A fémfelületre felvitt hordozóréteg például kerámiából, fémoxidból, fémfoszfátból vagy az alapfém vegyületéből álló réteg lehet. A fémfelületre a hordozóréteget például fémkerámiai úton, eloxálással vagy foszfátozással visszük fel. A katalitikusan aktív anyagot a hordozórétegre előnyösen impregnálással, elektrolízissel, szórással vagy a hordozóréteggel együtt vihetjük fel. A találmány szerinti katalizátor-elrendezés előnyei a szemcsés (vastag hordozórétegű) katalizátorokkal szemben: a) kis áramlási ellenállás, b) jó hővezetőképesség, . c) rövid pórusok (konszekutív reakciók esetén a primer termék nem reagál tovább a pórus belsejében), d) gazdaságosság (nincs kihasználatlan, hordozórétegen belüli katalizátor). A fémhordozós katalizátorokkal szembeni előnyök: a) a katalizátor a hordozón éppen olyan jól rögzítődik, mint szemcsés, ill. vastagrétegű hordozón ; b) a katalizátor fajlagos felülete sokkal nagyobb; c) a pórusok hossza (a hordozóréteg vastagsága) előre megválasztható. Láthatóan a találmány szerinti katalizátorelrendezés egyesíti a szemcsés (pórusos) és a fémhordozós katalizátorok előnyeit. Ezeken túlmenően azonban további előnyöket biztosít; a) Lehetővé válik a reaktor belső falának katalizátorhordozóként való kiképzése, ami a jó hőkicserélést biztosítja és exoterm reakció esetén egyúttal a reakcióhő jó hatásfokú hasznosítását is. b) A katalizátor regenerálása (szénlerakódás leégetése), cseréjé egyszerű. c) A jó hővezetés miatt nem léphet föl túlmelegedés, mert azt érzékenyen és gyorsan lehet regisztrálni és így a reakció vezetése biztonságos lesz. Az alábbi példák a találmány szerinti eljárás szemléltetésére szolgálnak anélkül, hogy az ezekre a példákra korlátozódna. 1. példa 400 mm hosszú, 10 mm belső 0-jű alumíniumcső belsejét kénsavas oldatban anódosan eloxáljuk. A rétegvastagság mintegy 40 mikron. Kimosás és szárítás után a réteget telített Ninitrát oldattal impregnáljuk, szárítjuk, a Ninitrátot hevítéssel 380 C°-on elbontjuk, egyben H2 átvezetésével a keletkező Ni-oxidot redukáljuk. Az így előállított csövet aceton és benzol hidrogénezésére alkalmazzuk. Az aceton hidrogénezését 150 C°-on, a benzolét 200 Cc -on végezzük. A gőzöket a hidrogénáram telítése útján visszük a csőbe. A hidrogén áramlási sebessége 200 cm3 /perc. A konverzió aceton esetében 85%-os; a benzolnál gyakorlatilag teljes. Hasonló konverzióértékeket töltetes reaktor esetén mintegy 15 g AI2O3 hordozón 10% Ni tartalmú katalizátorral lehet elérni, ezzel szemben a példában az AI2O3 réteg súlya közelítőleg 1,4 g (a cső teljes, hosszára számítva, holott ennek csupán kb. fele működött), azonos Ni tartalom mellett. Ettől eltekintve, főleg az erősen exoterm benzol hidrogénezésnél mutatkozott a katalizátorfilmes csőreaktor előnye, ti. míg a töltetes reaktorban 50—60 C°-os hőfokkülönb-10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
