СПОСОБ АКТИВАЦИИ ПАЛЛАДИЙСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ГИДРИРОВАНИЯ Российский патент 2004 года по МПК B01J37/34 B01J23/44 

Область техники
Изобретение относится к способам активации катализаторов, используемых в процессах синтеза полупродуктов лекарственных средств, витаминов и душистых веществ.

Предшествующий уровень техники
Известно, что активацию катализаторов чаще всего осуществляют термическими методами, что приводит зачастую к нарушению кристаллической структуры или физическому разрушению катализатора. Известен метод активации "свежих" катализаторов, а также восстановления активности утомленных катализаторов путем их обработки водной культурой, содержащей бактерии, например бактерии, восстанавливающие сульфаты, окисляющие сульфиды и окисляющие железо. Катализатор при этом можно пропитывать различными методами, в том числе путем одновременного нанесения активной фазы катализатора на носитель и активации катализатора бактериями, находящимися вместе с активной фазой катализатора в разбавленном пропиточном растворе. После удаления культуры в случае необходимости катализаторы нагревают до температуры 400-500^oС (А.с. СССР N190288, МПК⁷ В 01 J 37/34).

Недостатками этого метода является то, что, во-первых, он не позволяет полностью отказаться от термической обработки в процессе подготовки катализатора, а во-вторых, требует для своего осуществления совмещения микробиологических и химических стадий, что приводит к усложнению аппаратурного обеспечения.

Известен способ подготовки палладиевого катализатора для синтеза этилового эфира 10(2,3,4-триметокси-6-метилфенил)декановой кислоты, включающий воздействие на катализатор ультразвуком с частотой 20-22 кГц, причем в качестве палладиевого катализатора используют катализатор, содержащий палладий на углеродном носителе "Сибунит", а воздействие осуществляют ультразвуком с интенсивностью ультразвукового воздействия 0,1-3 Вт/см² в течение 5-60 с в изопропанольном растворе серной кислоты (Патент РФ 2102136, МПК⁷ В 01 J 23/44, 37/34).

Недостатком этого метода является то, что ультразвуковой обработке подвергается катализатор, нанесенный на мягкий углеродный носитель. Это ограничивает параметры ультразвуковой обработки и не позволяет получать максимально активный катализатор.

Наиболее близким по технической сущности является способ гидрирования ацетиленовых спиртов, включающий использование палладийсодержащего полимерного катализатора, нанесенного на окись аллюминия и обработанного ультразвуком с интенсивностью 2,5-3 Вт/см², частотой 22 кГц в течение 1-4 минут (Патент РФ 2144020, МПК⁷ С 07 С 33/02, 29/17, В 01 J 31/06, 23/44).

Недостатком этого способа является то, что при ультразвуковой обработке используется очень узкий диапазон по интенсивности. Это ограничивает аппаратурное оснащение процесса и затрудняет его реализацию.

Сущность заявляемого изобретения
Задачей, решаемой при использовании предлагаемого изобретения, является улучшение качеств "свежего" катализатора гидрирования ацетиленовых спиртов.

Технический результат изобретения. Было установлено, что увеличение времени обработки катализатора, также как и увеличение ее интенсивности, приводит к улучшению характеристик катализатора, которое выражается в повышении его активности в процессе гидрирования ацетиленовых спиртов.

Тройная связь ацетиленового спирта

гидрируется на палладийсодержащих катализаторах.

Технический результат достигается тем, что в способе активации палладийсодержащих полимерных катализаторов гидрирования ацетиленовых спиртов используют воздействие ультразвуком с частотой 20-22 кГц, с интенсивностью 4-30 Вт/см² в течение 30 - 180 с на катализатор, помещенный в толуол. В качестве катализатора используют палладийсодержащий полимерный контакт, нанесенный на Al₂O₃, представляющий собой полистирол-поли-4-винилпиридиновый блоксополимер с иммобилизованными солями палладия и золота. Этот палладиевый катализатор мелкодисперсный (с гранулометрическим составом от 15 до 70 мкм), имеет светло-серый цвет. Для проведения ультразвуковой обработки используется ультразвуковой диспергатор УЗДН А. Ультразвуковое воздействие на подготавливаемый для процесса гидрирования ацетиленового спирта С₁₀ катализатор проводится с частотой колебаний 20-22 кГц и интенсивностью 4-30 Вт/см² в течение 30-180 с, при этом катализатор находится в химическом стаканчике в толуоле. При отклонении частоты в меньшую сторону происходит выход из зоны ультразвуковых колебаний, а при отклонении в большую сторону по частоте так же, как и при отклонении в меньшую сторону интенсивности ультразвукового воздействия, не удается достичь эффекта активации. При отклонении интенсивности ультразвука в большую сторону происходит разрушение катализатора и значительное снижение его активности. Кроме того, дальнейшее увеличение времени ультразвуковой обработки делает невозможным проведение эффективной активации, что выражается в низкой приведенной скорости гидрирования ацетиленового спирта С₁₀.

Активация "свежего" палладийсодержащего полимерного катализатора, нанесенного на Аl₂O₃, для процесса гидрирования ацетиленовых спиртов с помощью ультразвукового воздействия с частотой 20-22 кГц с интенсивностью 4-30 Вт/см² и временем воздействия 30-180 с в толуле является новым по сравнению с прототипом.

Краткое описание чертежей
Для пояснения способа активации палладийсодержащих полимерных катализаторов гидрирования ацетиленовых спиртов с помощью ультразвуковой обработки приведен чертеж, где изображена ультразвуковая установка (общий вид).

Лучший вариант осуществления изобретения
Для проведения процесса гидрирования ацетиленового спирта С₁₀ используют палладийсодержащий полимерный катализатор, представляющий собой полистирол-поли-4-винилпиридиновый блоксополимер с иммобилизованными солями палладия и золота. Этот палладиевый катализатор нанесен на Аl₂О₃. Подготовка этого катализатора с целью повышения его активности осуществляется в ультразвуковом поле.

Ультразвуковая установка состоит из ультразвукового генератора 1 (УЗДН А), соединенного кабелем 2 с ультразвуковым излучателем 3. На ультразвуковом излучателе 3 устанавливают коническую насадку 4, которую погружают в химический стаканчик 5 с катализатором, находящимся в толуоле.

Обработка производится следующим образом: настраивается ультразвуковой генератор 1 по времени и по интенсивности ультразвукового воздействия, навеску катализатора (0,1 г) насыпают в химический стаканчик 5 и заливают 15 мл толуола. Стаканчик 5 устанавливают на штатив ультразвукового генератора 1 и в него погружают коническую насадку 4 ультразвукового излучателя 3. Ультразвуковую активацию проводят по заданиям, выставленным на панеле ультразвукового генератора 1. Активированный полимерный катализатор помещают в реактор переодического действия, где на нем осуществляют гидрирование ацетиленового спирта С₁₀. Процесс гидрирования успешен при достижении селективности более 96%.

Результаты активации катализатора приведены в таблице.

Промышленная применимость
Предлагаемый способ активации реализуется на промышленно выпускаемой ультразвуковой установке, процесс проходит быстро и дает хорошие результаты. Активированный катализатор может успешно использоваться на стадиях синтеза полупродуктов витаминов, лекарственных препаратов и душистых веществ.

Способ активации палладийсодержащих полимерных катализаторов гидрирования ацетиленовых спиртов включает воздействие ультразвуком на палладийсодержащий полимерный катализатор, нанесенный на Al₂О₃. Воздействие осуществляют ультразвуком с частотой 20-22 кГц с интенсивностью ультразвукового воздействия 4-30 Вт/см² в течение 30-180 с в толуоле. Было установлено, что увеличение времени ультразвуковой обработки катализатора, также как и увеличение ее интенсивности приводит к улучшению характеристик катализатора, которое выражается в повышении его активности в процессе гидрирования ацетиленовых спиртов. 1 табл., 1 ил.

Способ активации палладийсодержащих полимерных катализаторов гидрирования ацетиленовых спиртов, включающий воздействие ультразвуком на палладийсодержащий полимерный катализатор, нанесенный на Аl₂О₃, отличающийся тем, что воздействие осуществляют ультразвуком с частотой 20-22 кГц с интенсивностью ультразвукового воздействия 4-30 Вт/см² в течении 30-180с в толуоле.