СПОСОБ ЖИДКОФАЗНОГО ГИДРИРОВАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК B01J19/00 C07B31/00 

Изобретение относится к способам осуществления каталитических и физических процессов взаимодействия жидкого гидрируемого реагента, водорода и твердофазного катализатора, а именно, к способам жидкофазного гидрирования и может быть использовано, например, для гидрирования растительных масел и жиров в пищевой, парфюмерной и химической промышленности.

Известен способ жидкофазного гидрирования жидких жиров и масел, в каскаде реакторов в присутствии мелкодисперсных катализаторов(Арутюнян Н.С. и др. Технология переработки жиров, М., Агропромиздат 1985, 367 с).

Жидкофазное гидрирование масел и жиров осуществляют в каскаде из 3-4 автоклавов, последовательно соединенных переливными линиями. Водород подают во все автоклавы одновременно, а масло или его суспензию в первый автоклав. На выходе из последнего автоклава получают саломас в смеси с катализатором, которые в дальнейшем направляют на рамки фильтр-пресса.

Недостатками этого способа являются:
- вынос катализатора с жидким гидрированным реагентом и, связанная с этим необходимость трудоемкой операции фильтрации саломаса от катализатора;
- потери жиров на стадии очистной фильтрации;
- потери катализатора с отработанной фильтротканью;
- необходимость непрерывного и точного дозирования катализатора вводимого в процесс.

Известны способы проведения каталитических процессов, осуществляемые посредством взаимодействия систем жидкость-газ в присутствии твердофазного катализатора, заключающиеся в контактировании жидкого реагента с водородом, подаваемым через водородопроницаемые мембраны, изготовленные из каталитического материала, при этом происходит одновременно очистка и активация водорода.

К таким способам относится, например, способ жидкофазного гидрирования, в котором водород диффундировал через мембранный катализатор. Используемые катализаторы в виде фольги или трубки изготовлены из слоев палладия с рутением или никелем.

(Караванов А. И. и др. Гидрирование ацетиленовых и этиленовых спиртов в жидкой фазе на мембранных катализаторах из бинарных сплавов палладия с никелем и рутением. Кинетика и катализ, М., 1984, т. 25, вып. 1, с. 69).

Недостатком этого способа является недостаточная эффективность из-за проскока диффундирующего водорода в реакционную жидкость, где он не вступает в процесс гидрирования и уносится с потоком реагента, что приводит к необходимости либо повторять процесс для достижения необходимой конверсии, либо вести его при низких скоростях, а это в свою очередь удлиняет время нахождения реагента в зоне реакции и приводит к нежелательному разложению вещества.

Задачей изобретения является повышение производительности процесса.

Указанная задача решается в способе жидкофазного гидрирования в системах жидкость- водород-твердый катализатор, включающем подачу водорода через мембрану-катализатор с целью его очистки и активации и контактирование гидрируемого реагента с водородом, причем, согласно изобретению процесс ведут в присутствии войлочного катализатора, расположенного на реакционной поверхности мембраны-катализатора при последовательном взаимодействии гидрируемого реагента с поверхностью мембраны-катализатора и войлочного катализатора. В качестве гидрируемого вещества используют растительные масла и жиры, а войлочный катализатор представляет собой войлок из никеля, или из сплавов палладия, или из нержавеющей стали с нанесенным на поверхность активным материалом из палладия или его сплава с индием и рутением, или сплава палладия с никелем в количестве от 0,1 до 0,5 мас.%.

Такое осуществление способа позволяет создать активную гидродинамическую обстановку, обеспечивающую лучший контакт гидрируемого реагента с водородом на поверхности катализатора.

Способ может быть реализован в устройстве, показанном на чертеже, где
1 - реакционная емкость,
2 - водородная емкость,
3 - водородопроницаемая мембрана-катализатор,
4 - войлочный катализатор,
5, 6 - патрубки, подводящие и отводящие водород,
7, 8 - патрубки, подводящие и отводящие гидрируемый реагент.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

В реакционную емкость 1 через патрубок 3 подают водород, затем через патрубок 6 подают гидрируемый реагент. Водород, проходя через водородопроницаемую мембрану-катализатор 3, поступает к реакционной поверхности в активном атомном состоянии и начинается процесс гидрирования. Часть водорода, не вступившая в реакцию на поверхности мембраны-катализатора, в виде мелких пузырьков и в растворенном виде поступает в массу войлочного катализатора 4 и вступает в реакцию гидрирования с жидким реагентом на поверхности войлочного катализатора. За счет высокоразвитой поверхности войлочного катализатора, заполняющего все реакционное пространство достигается полное превращение реагента в продукт.

Использование предложенного способа позволяет интенсифицировать процесс гидрирования, более полно использовать водород.

Сущность данного изобретения характеризуется следующими примерами.

Пример 1.

В реакционную емкость объемом 15 мл, расположенную над водородопроницаемым мембранным катализатором из сплава палладия с 6 мас. % индия и 0,5 мас. % рутения, площадь которого составляет 350 см² помещают войлочный катализатор из никеля, содержащий 0,1 мас.% палладия, нанесенный на поверхность в виде пористого слоя. В водородную емкость подают водород при давлении 0,1 МПа и нагревают реактор до 80^oС. После чего подают в реакционную емкость подсолнечное масло со скоростью 160 мл/час, где оно вступает во взаимодействие с водородом на поверхности мембранного и войлочного катализатора.

Контроль за процессом ведут периодически, отбирая пробы на анализ.

Примеры 2 и 3 осуществляют, соответственно, с использованием войлочного катализатора из сплава палладия с 6 мас.% рутения и нержавеющей стали, на поверхность которой нанесен слой катализатора из сплава палладия с 20 мас.% никеля в количестве 0,5 мас.% к весу войлока. Результаты приведены в таблице. Для сравнения в таблице приведены результаты, полученные при использовании известного способа. Характеристики исходного подсолнечного масла: температура плавления - 18^oC, показатель преломления при 40^oC 1,4680, йодное число 127, кислотное число 0,2.

Может быть использовано для гидрирования растительных масел и жиров в пищевой, парфюмерной и химической промышленности. Водород подают через мембрану-катализатор с целью его очистки и активации и контактируют гидрируемый реагент с водородом, причем гидрирование ведут в присутствии войлочного катализатора, расположенного на реакционной поверхности мембраны-катализатора, при последовательном взаимодействии гидрируемого реагента с поверхностью мембраны-катализатора и войлочного катализатора. В качестве гидрируемого реагента используют растительные жиры и масла, а войлочный катализатор представляет собой войлок, на -пример, из никеля, или сплавов палладия, или из нержавеющей стали, которые покрыты слоем активного каталитического материала. В качестве активного каталитического материала используют палладий, или сплав палладия с индием и рутением, или сплав палладия с никелем в количестве от 0,1 до 0,5 мас.% от веса войлока. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс гидрирования. 3 з.п.ф-лы, 1 табл., 1 ил.

1. Способ жидкофазного гидрирования, включающий подачу водорода через мембрану-катализатор с целью его очистки и активации и контактирование гидрируемого реагента с водородом, отличающийся тем, что гидрирование ведут в присутствии войлочного катализатора, расположенного на реакционной поверхности мембраны-катализатора, при последовательном взаимодействии гидрируемого реагента с поверхностью мембраны-катализатора и войлочного катализатора. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве гидрируемого реагента используют растительные масла и жиры. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что войлочный катализатор представляет собой войлок из никеля, или сплавов палладия, или нержавеющей стали, покрытый слоем активного каталитического материала. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве активного каталитического материала используют палладий, или сплав палладия с индием и рутением, или сплав палладия с никелем в количестве от 0,1 до 0,5 мас.%.