201898. lajstromszámú szabadalom • Eljárás toluol metil-ciklohexánná hidrogénezésére alkalmas katalizátor előállítására és eljárás nagy tisztaságú metil-ciklohexán előállítására toluolból
1 HU 201898 A 2 léggyel végzett katalitikus hidrogénezése útján. A találmány értelmében az eljárásban a fentiek szerint előállított katalizátort használjuk. A metil-ciklohexán előállításának előnyös műveleti paraméterei a következők: 30-50 bar, hőmérséklet: 150-200 *C, toluolra vonatoztatott térsebesség: 0,3- 0,7 m3/m3.óra. Ahidrogéngáz hígítására inert gázként például nitrogént vagy argont használhatunk. A találmány szerinti előállított katalizátorban a nikkel vagy a platinacsoportbeli fém a hidrogénező komponens. A katalizátor a periódusos rendszer VIII. oszlopába tartozó fémként célszerűen vasat és/vagy kobaltot tartalmazahat. A találmány szerinti eljárárssal 99,9%-os vagy nagyobb tisztaságú toluolból kiindulva közvetlenül - tehát külön tisztítási (például desztillációs) műveletek alkalmazása nélkül - állíthatunk elő legföljebb 0,1 tömeg% ciklohexánt és legföljebb 40-500 ppm aromás vegyületet tartalmazó, legalább 99,9%-os tisztaságú metil-ciklohexánt. További előny, hogy a folyamat jól kézbentarható, és nagyméretű, nagyterhelésű reaktorok is teljes biztonsággal biztonsággal üzemelhetők a érmék minőségének romlása nélkül. Az eljárás ipari megvalósításra alkalmas, és könnyen automatizálható. A találmány szerinti eljárást az oltalmi kör korlátozása nélkül a következő példákban részletesen ismertetjük. 1. példa Exrtrudált kereskedelmi minőségű alumínium-oxid katalizátorhozdozót impregnáltunk Ni, Fe és Co fémeket nitrát alakban tartalmzó vizes oldattal. Az oldat literenként 50 g Ni-t, 0,04 g Fe-t és 0,03 g Co-t tartalmzott. A katalizátorhordozót egy üvegcsőben rögzített töltetként helyeztük el, és az oldatot fölöslegben alkalmazva, szivattyúval cirkuláltattuk a tölteten alulról fölfelé, a töltetet elárasztva. 1 órás, szobahőmérsékleten végzett impregnálás után a katalizátort zsugorított üvegszűrőn elválasztottuk az oldattól, majd szárítottuk, és laboratóriumi reaktorba töltve in situ redukáltuk hidrogénártamban 400 'C-on 8 órán át. A kész katalizátor 52 tömeg% nikkelt, 550 ppm vasat és 310 ppm kovaltot tartalmazott. Ezt a katlizátort 100 cm3 térfogtú, nyomásálló laboratóriumi izoterm csőreaktorban próbáltuk ki toluol hidrogénezésében. A következő reakciókörülményeket alkalmaztuk: nyomás: 40 bar hőmérséklet: 180 °C toluolra vonatkoztatott térsebesség: 0,5 m3/m3.óra gáz-folyadék arány: 1300 m3/kg visszavezetett metil-ciklohexán/toluol mólarány: 7 hidrogénező gázelegy: 75 mól % hidrogén + + 25 mól % nitrogén A kapott termék összetétele a következő volt: metil-ciklohexán: 99,9 tömeg% toluol: 50 ppm ciklohexán: 150 ppm A katalizátor aktivitása 500 órán át változatlan maradt. 2. példa Kereskedelmi minőségű alumínium-oxid port szuszpendáltunk egy olyan vizes oldatban, amely literenként 45 g Ni-t és 0,05 g Fe-t tartalmazott szulfát formájában. A műveletet intenzív keveres közben végeztük. A szuszpenzióhoz folyamatos keverés közben, 50 'C-on annyi 1,8 N vizes nátrium-karbonát olfatot adagoltunk, hogy a folyadékfázis pH-ja 8,8 legyen. Ezután a szuszpenziót még 1 órán át keverük, és eközben szobahőpmérsékletre hagytuk hűlni. A csapadékot kiszűrtük, mostuk, szárítottuk, elporfítottuk, majd tablettáztuk. A kész katalizuátor nikklettartalma 43 tömeg%, vastartalma 490 ppm volt. A katalizátort laboratóriumi reaktorba töltve in situ redukáltuk hidrogén áramban 400 °C-on 8 órán át. Ezt a katalizátort az 1. példában leírt berendezésben vizsgáltuk toluol hidrogénezésében. A következő reakciókörülményket alkalmaztuk: nyomás: 30 bar hőmérséklet: 250 "C térswebesség (toluolra vonatkoztatva): 0,8 m3/m3. óra gáz-folyadék arány: 1300 m3/kg visszavezetett metil-ciklohexán/toluol mólarány: 16 hidrogénező gázelegy: 98 mól % hidrogén + + 2 mól % argon A kapott termék összetétele a következő volt: metil-ciklohexán: 99,9 tömeg% touol: 24 ppm ciklohexán: 230 ppm A katalizátor aktivitása 700 órán át nem változott. 3. példa Meghatároztuk egy kereskedelmi forgalomban kapható tablettázott alumínium-oxid katalizátzorhordozó vízfelvevő kapacitását. A vízfelvevő kapacitásnak megflelő térfogatú vízben annyi Pt-t és Co-t oldottunk fel klorid alakban, hogy a ksz katalizátor Pt tartalma 0,5 tömeg%, Co-tartalma pedig 400 ppm legyen. A katalizátorhordozóra porlasztásos technikával vittük fel a fémsók oldatát; porlasztás közben a hordozót tartalmazó ferde hengeres edényt lassan forgattuk. A porlasztás befejeztével az anyagot 1 órán át állni hagytuk, majd szárítottuk. A végső hőkezelést, amely a hordozó szárításának befejezésére és a fémkomponensek aktiválására szolgált, laboratóriumi reaktorban végeztük el 450 'C-on 8 órán át. Ezt a katalizátort az 1. példában leírt berendezésben vizsgáltuk toluol hidrogénetésében. A következő reakviókörülményeket alkalmaztuk: nyomás: 9 bar hőmérséklet: 130 °C toluolra voantkoztatott térsebesség: 0,2 m2/m3.óra gáz-folyadék arány: 800 m3/kg visszavezetett metil-ciklohexán/toluol mólarány: 6 hidrogénező gázelegy: 98 mól % hidrogén + + 2 mól % argon A kapott termék összetétele a következő volt: metil-ciklohexán: 99,9 tömeg% toluol: 10 ppm ciklohexán: 320 ppm A kataliztor aktivitása 500 órán át nem változott. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
