Катализатор для получения циклогексана Советский патент 1980 года по МПК B01J25/02 B01J23/10 C07C13/18 

1

Изобретение относится к катализаторам, в частности к катализатору для получения циклогексана путем жидкофазного гидрирования бензола.

Известные катализаторы для гидрирования бензола в циклогексан на основе Ni-А6 к никеля Ренея с добавками хрома 1 и 2 не обладают достаточно высокой активностью.Полное превращение бензола в циклогексан на указанных катализаторах достигается соответственно за 150 и 100-228 мин, кроме того на никельхромовых катализаторах процесс проводится при 110 кгс/см и 170 С.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является катализатор для получения циклогексана на основе выщелоченного никель-алюминиевого сплава, содержащего 50 вес.% никеля и 50 вес,% алюминия 3.

Недостатками известного катализатора являются относительно низкая активность и стабильность.Так, 100%-ный выход циклогексана в присутствии известного катализатора при и 40 кгс/см достигается за 110 мин. Кроме того, при многократном использовании известного катализатора (количество повторных опытов 6) выход циклогексана снижается на 32%, т.е. известный катализатор обладает недостаточной стабильностью.

С целью повышения активности и стабильности катализатора предлагается катализатор для получения цикШлогексана на основе выщелоченного никель-алюминиевого сплава, содержащего дополнительно гадолиний, при следующем содержании ингредиентов, вес.%:

15

Гадолиний0,1-5,0

Никель.45,0-49,9

АлюминийОстальное

Предлагаемый катализатор обладает повышенной активностью и селек20тивностью по сравнению с известным катализатором. Так, 100%-ный выход циклогексана в присутствии настоящего катализатора при 160°С и 40 кгс/см достигается за 65 мин,

25 при многократном использовании катализатора (количество повторных опытов 6) выход циклогексана снижается только на 6%.

Сплавы предлагаемых :никельгадо30 линиевых катализаторов и известного

скленного никеля готовят по следующей методике.

Пример 1, Для получения 100,0 г сплава, имеющего состав Ni:AC: Gd 49,8:50:0,2 в кварцевый тигель загружсшэт 52,0 г алюминия в виде кусков размером 3-5 мм и нагревают в высокочастотной плавильной печи марки ОКВ-8020 до 1000-ИОО°С. Затем в расплавленный алюминий вводят 49,8 г никеля и 0,2 г гадолиния. При этом температура электрически повышается до 1700-1800°С, которую поддерживают в течение 5 мин. Расплав все время перемешивают высокочастотным полем в атмосфере воздуха. Затем печь выключают и производят разливку в графитовые изложницы. Сплавы охлаждают на воздухе, размельчают, просеивают через сито № 60 (0,25 мм) и подвергают выщелачиванию 20%-ным водным раствором едкого натра на кипящей водяной бане в течение 1 ч. Катализатор отмывают водой до нейтральной реакции по фенолфталеину, а затем этиловым спиртом для удаления следов влаги.

Таким образом, приготовленный скелетный никель-гадолиниевый катализатор был Использован для гидрогенизации бензола в циклогексан.

Пример 2. Опыты проводят в автоклаве системы ЛенНИИХиммаша при интенсивном перемещивании. Для гидрирования берут 200 мл химически чистого бензола (т,кип 80,, уд,вес, ,879). Температура гидрирования 160°С, давление водорода 40 кгс/см , количество катализатора 0,5 г или 0,28% от веса исходного бензола.

Продукты гидрирования анализируют методом газо-жидкостной хроматографии на хроматографе ЛХМ-8 М-Д, Газ-носитель - аргон, твердый носитель - рисорб BLK (0,20,375 мм), неподвижная жидкая фаза - полиэтиленгликольадипинат,длина колонки - 2 м с внутренним диаметром 3 мм.

За активность катализатора принимают выход .циклогексана за 60 мин гидрирования.

Результаты гидрирования бензола на скелетных никелевых (50% Аб) катализаторах с добавками гадолиния и без добавки (известный) приведены в табл, 1,

Условия гидрирования: 200 мл бензола, температура 1бО°С, давление 40 кгс/см ; количество катализатора - 0,28% от веса исходного бензола, время гидрирования 60 r.iKH

Т „а блица 1

Ni-скелетный (известИз данных таблицы видно, что гидрирование бензола на всех катализат ор(ах идет с образованием циклогексана, без побочных продуктов.

Добавки гадолиния (0,1-5,0 вес,% относительно никеля) увеличивают активность екелетного никеля в , 1,2-L,5 раза. Наибольшую каталитическ з-активность проявляют катализатор с 0,2 вес,% гадолиния, 100%-ный выход циклогексана на котором при и 40 кгс/см достигается за 65 мин гидрирования, тогда как на скелетном никеле гидрирование бензола наступает через 110 мин,

Кроме того, хроматографический анализ показал, что катализат содержит циклогексан и непрогидрировавпгай бензол. Это указывает высокую селективность предлагаемого катализатора.

Наряду с высокой активностью и селективностью скелетные никельгадолиниевые катализаторы проявляют высокую стабильностьпри многократном гидрировании бензола с одной и той же навеской катализатора.

Результаты гидрирования катализаторов на их стабильность приведены в табл, 2,

Уачовия: количество катализатора 1,0 г или 0,56% от веса исходно, го бензола, температура , 5 J.Xa кгс/см

Пример 3, Как показали опыты (табл, 2), катализатор оптимального состава (49,8% bli ; 0,2%СаЗ; lAg - остальное) отличается более высокой стабильностью, чем скелетный никель без добавки. 100%-ный аыход циклогексана при многократном использовании никель-гадолиниезого катализатора (количество повторных опытов 6) снижается всего на 6%, а на скелетном никеле (количество опытов то же) - на 32%.

Таким образом, никель-гадолиниевый катализатор обладает высокой активностью, селективностью и стабильностью.

Формула изобретения

Катализатор для получения циклогексана на основе выщелоченного ниТаблица 2

кель-алюминиевого сплава, о т л ичающийся тем, что, с целью повышания активности и стабильности катализатора, исходный сплав дополнительно содержит гадолиний при следующем содержании ингредиентов, вес,%:. Гадолиний 0,1-5,0 Никель 45,0-49,9 Алюминий Остальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3. Томас Ч. Промышленные каталитические процессы и эффективные катализаторы. Мир, М., 1973, с. 213-214 (прототип).