203291. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alkánok és cikloalkánok izomerizálásához alkalmas katalizátor előállítására
HU 203291 B A találmány alkánok és cikloalkánok izomerizálásához alkalmas katalizátor előállítására vonatkozik. Az alkánokat illetve cikloalkánokat a gyakorlatban egyes izomerek vagy izomer-elegyek előállítása céljából izomerizálják; a kapott izomerek benzinkomponensként a benzin oktánszámát javítják, vagy nagy értékű termékek, így kaucsuk és műanyagok kiindulási anyagait képezik. Az alkánok és cikloalkánok izomerizálásához használt katalizátor iránt támasztott fő követelmény a nagy izomerizáló aktivitás, mert csak nagy aktivitású katalizátorral lehet a célizomerben gazdag izomer-elegyet nyerni. Ilyen katalizátor platinával bevont alumínium-oxid klórozó szerrel történő kezelése útján állítható elő. A 953 187. számú brit szabadalmi leírás eljárást ismertet platinázott katalizátor előállítására. Az eljárás szerint alumínium-oxidot bevonják platinával, majd 149-594 “C hőmérsékleten hordozógázzal elegyített szén-tetrakloriddal klórozzák. A széntetraklorid mennyisége 1 perc alatt a platinázott alumínium-oxid mennyiségének 1,3 t%-át nem haladhatja meg. Számítások azt mutatják, hogy a szén-tetraklorid összmennyisége a katalizátor tömegének több, mint 30%-át teszi ki. Az eljárással nyert katalizátor izomerizáló aktivitása azonban nem kielégítő, ugyanis csak kevés aktív pontja van. Ez azért van, mert a megadott körülmények között végzett szén-tetrakloridos klórozás során a platinával bevont felület egy tekintélyes részét különböző reakciótermékek leblokkolják, így a katalizátorban kialakult aktív pontok száma csökken. Az eljárás további hátránya, hogy nagyobb mennyiségű, mérgező hatású gáznemű anyagok keletkeznek, egyrészt azért, mert a szén-tetraklorid és a platinával bevont alumínium-oxid reakciója során a reakciózónából foszgén és HCl-gáz, a szén-tetraklorid bomlástermékei távoznak, másrészt maga a szén-tetraklorid is távozik gőz alakjában, ami az eljárás hatékonyságát csökkenti, hiszen több széntetrakloridot kell alkalmazni hogy megfelelő aktivitású katalizátor létrejöjjön. Hátrányos végül, hogy a platinával bevont alumínium-oxid fenti körülmények között végzett széntetrakloridos ldórozás során a hidrogénező komponens, azaz a platina egy része veszendőbe megy, ugyanis 280-300 °C feletti hőmérsékleten az alumínium- és platina-kloridok szublimálható komplex - vegyületet képeznek, amelyeket a gázáram magával ragad. Klórozás előtt a platinatartalom 0,58 t% volt, klórozás után már csak 0,491%. A találmány feladata olyan eljárás kifejlesztése volt, amely alkánok és cikloalkánok izomerizálásához alkalmas katalizátor előállítását teszi lehetővé. Az eljárás során a komponensek tömegarányát úgy kell megválasztani, hogy a katalizátor izomerizáló aktivitása nagyobb legyen, a mérgező hatású gáznemű melléktermékek mennyisége és a platina veszteség pedig csökkenjen. A találmány tárgya tehát eljárás cikloalkánok izomerizálásához alkalmas katalizátor előállítására alumínium-oxid platinával történő bevonása, ezt követő izzítása, majd a bevont (platinázott) alumínium-oxid emelt hőmérsékleten, nitrogén hordozó1 gáz áramában, fluidágyas reaktorban széntetrakloriddal végzett klórozása, és ismert módon végzett aktiválása útján. A találmányra jellemző, hogy a platinázott, izzított katalizátort 0,1-0.15 MPa nyomáson 170- 220 °C-on 0,5-0,6 kg/rn szén-tetrakloridot tartalmazó hordozógáz áramában klórozzuk, utána a szén-tetraklorid adagolását megszüntetjük, a hőmérsékletet 260-280 °C-ra emeljük, és a klórozást 0,02-0,05 kg/m3 szén-tetrakloridot tartalmazó gázárammal folytatjuk, miközben a klórozás során a platinázott alumínium-oxid tömegére vonatkoztatva 8-10 t% széntetrakloridot alkalmazunk, majd a katalizátort önmagában ismert módon aktiváljuk. A fent megadott körülmények között a széntetrakloridos kezelés alatt a reakcióhő nem tudja felmelegíteni a katalizátort 280 °C-nál magasabb hőmérsékletre. Ez annak tudható be, hogy a klórozás elején (az első lépcsőben) a reakció nagyobb hőleadás közben zajlik ugyan, ugyanakkor viszont a hőmérsékletet és a szén-tetraklorid koncentrációját viszonylag alacsony értéken tartjuk. Mint ahogy azt kísérletek bebizonyították, a káros meliékreakeiók (foszgén, hidrogén, alumínium- és platina-kloridok képződése) visszaszorulnak, kevesebb melléktermék blokkolja a katalizátor felületét, ha a klórozás 280 °C alatti hőmérsékleten és a megadott széntelraklorid-koncentráció mellett (0,5-0,6 kg/m3) történik. Ezért a találmány szerint előállított katalizátor izomerizáló aktivitása nagyobb. A találmány szerinti körülmények között végzett klórozás másik előnye, hogy a szén-tetraklorid jobban hasznosul, fogyasztása csökkenthető, ami szintén kevesebb mérgező gáz kibocsátásában, az alumínium- és platina-kloridok képződésének visszaszorításában nyilvánul meg, így a hidrogénező komponens vesztesége is kisebb lesz. A megadott paraméterek szükségszerűségére az alábbiakban térünk ki. Az alumínium-oxid és a szén-tetraklorid reagáltatásának maximális nyomása 0,25 MPa. Az ezt az értéket meghaladó nyomás a katalizátor izomerizáló aktivitásának csökkenését eredményezi, feltehetőleg azért, mert magasabb nyomáson a klórozás melléktermékei jobban abszorbeálódnak a katalizátor felületén, ott blokkolva az aktív pontokat. Amennyiben az első lépcsőben 220 °C feletti, a második lépcsőben 280 “C feletti hőmérsékleten, illetve az első lépcsőben 0,6 kg/rn -nél nagyobb széntetraklorid-koncentrációval dolgoznánk, a reakcióhőmérséklet emelése az izomerizáló aktivitást csökkenti, a platina vesztesége nagyobb lesz. Ha a hordozógáz áramában a szén-tetraklorid koncentrációja az első lépcsőben a 0,6 kg/m3 értéket meghaladja, a második lépcsőben a 0,05 kg/m3 értéket meghaladja, szinten fokozódnak a mellékreakciók, mérgező gázok keletkeznek, és a katalizátor aktivitása romlik. Amennyiben az első lépcsőben a hőmérsékelt 170 C alatt és/vagy a második lépcsőben 260 ”C alatt az szintén az aktivitás rovására megy, emellett több gőznemű széntetraklorid távozik, mert a kémiai reakció nem eléggé intenzív. Ha a második lépcsőben a megadottnál kisebb szén-tetraklorid-koncentrációval dolgozunk, a kló-2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
