BRPI0713535A2 - processo para a preparação de compostos contendo nitrogênio - Google Patents

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Abstract

PROCESSO PARA A PREPARAçãO DE COMPOSTOS CONTENDO NITROGêNIO. Processo para a preparação de um composto contendo nitrogênio, compreendendo as etapas de: a) entregar N~ 2~, opcionalmente NH~ 3~, e opcionalmente uma corrente de reciclagem junto com um composto contendo carbono e hidrogênio ou um composto contendo carbono e H~ 2~ para formar uma mis:ura reacional, desta forma a amónia na mistura reacional, se presente, origina-se em uma concentração de pelo menos 30% em peso a partir a corrente de reciclagem; b) colocar a mistura reacional em contato com um catalisador a uma temperatura situada 200<198>C e 800<198>C e com uma velocidade espacial situada entre 10^ 2^ e 10^ 6^ mL/g.h, o referido catalisador contendo um metal M~ 1~ em um suporte, M~ 1~ sendo escolhido a partir do grupo consistindo de metais no grupo 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 e 12 da Tabela Periódica de Elementos IUPAC ou misturas destes, desta forma o composto contendo nitrogênio é formado; c) separar opcionalmente, subseqüente à etapa "b", uma porção entre 1 e 99% em volume da mistura reacional, a referida porção sendo a corrente de reciclagem.

Description

PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE COMPOSTOS CONTENDO NITROGÊNIO
A invenção se relaciona a um processo para a preparação de compostos contendo nitrogênio, isto é, compostos em que a fórmula geral compreende CxHyNz de forma que nenhum de x, y ou z é zero.
Tal processo é conhecido como, por exemplo, o bem conhecido processo de Andrussow para a produção de cianeto de hidrogênio (HCN), conforme referido, por exemplo, na página 44-45 de "Industrial Organic Chemistry" por K.
Weissermel, H. J. Arpe; 3° edição, 1997, VCH Verlag, ISBN 3-527-28838-4 Gb. No conhecido processo de Andrussow, HCN pe produzido. Em principio, é uma amoxidação do metano:
<formula>formula see original document page 2</formula>
0 catalisador é freqüentemente platina, ou como uma névoa ou um suporte, com aditivos tal como ródio. A reação ocorre ã pressão atmosférica e a 1000-1200°C com um tempo de permanência muito curto. 0 gás da reação é rapidamente resfriado a fim de evitar a decomposição do HCN. Após uma lavagem ácida, HCN puro é obtido por destilação da solução aquosa diluída.
0 processo conhecido possui uma desvantagem que ele começa a partir de matérias-primas compreendendo de NH3. NH3 é um composto que necessita ser sintetizado, desta forma aumentando a complexidade e custo de obtenção do composto contendo nitrogênio.
É um objetivo da presente invenção reduzir ou mesmo eliminar a referida desvantagem.
0 objetivo é alcançado porque o processo compreende as etapas de:
a) entregar N2, opcionalmente NH3, e opcionalmente uma corrente de reciclagem junto com um composto contendo carbono e hidrogênio ou um composto contendo carbono e H2 para formar uma mistura reacional, desta forma a amônia na mistura reacional, se presente, origina-se em uma concentração de pelo menos 30% em peso a partir a corrente de reciclagem;
b) colocar a mistura reacional em contato com um catalisador a uma temperatura situada 200°C e 800°C e com uma velocidade espacial situada entre 10^2 e 10^6 mL/g.h, o referido catalisador contendo um metal Mi em um suporte, Mi sendo escolhido a partir do grupo consistindo de metais no grupo 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 e 12 da Tabela Periódica IUPAC de Elementos ou misturas destes, desta forma o composto contendo nitrogênio é formado;
c) separar opcionalmente, subseqüente à etapa "b", uma porção entre 1 e 99% em volume da mistura reacional, a referida porção sendo a corrente de reciclagem.
A vantagem do processo de acordo com a invenção é que o composto contendo nitrogênio pode ser preparado em menos etapas que efa até aqui conhecido, desta forma a quantidade de NH3 a ser usada como matéria-prima é reduzida ou mesmo eliminada.
O processo de acordo com a invenção relaciona-se a um processo para a preparação de um composto contendo nitrogênio. O composto contendo nitrogênio significa um composto cuja fórmula química geral compreende Carbono, Hidrogênio e Nitrogênio; este pode ser expresso pela fórmula química geral que compreende CxHyNz onde nenhum de x, y ou ζ é zero. Outros elementos tais como oxigênio e/ou outros podem também estar presentes na fórmula química geral do composto contendo nitrogênio. Os compostos contendo nitrogênio são conhecidos muito bem; exemplos de compostos contendo nitrogênio são cianeto de hidrogênio, (HCN), dimetilamina ((CH3)2NH), cianamida (H2NCN), diciandiamida (C2H4N4) , uréia (NH2CONH2), melamina (C3H6N6) e ácido ciânico (HOCN).
O processo de acordo com a invenção compreende a etapa "a" de formação de uma mistura reacional. A mistura reacional pode ser formada entregando-se N2 junto com um composto contendo carbono e hidrogênio. Os compostos contendo carbono e hidrogênio são conhecidos; um exemplo preferido de tal com é metano (CH4) . Opcionalmente, é possível adicionar hidrogênio (H2) à mistura reacional, mesmo quando um composto contendo carbono e hidrogênio já é usado para formar a mistura reacional.
A mistura reacional pode, alternativamente ser também formada entregando-se N2 junto com um composto contendo carbono e hidrogênio. Os compostos contendo carbono são conhecidos; exemplos de tais compostos são o próprio carbono ou monóxido de carbono.
No processo de acordo com a invenção, N2 é uma fonte primária de nitrogênio para formar o composto contendo nitrogênio. Uma vez que é uma vantagem do processo de acordo com a invenção que um composto contendo nitrogênio é formado em apenas algumas etapas, a contagem das matérias primas mais baratas e mais facilmente disponíveis, pode ser menos vantajoso entregar as matérias primas contendo nitrogênio mais complexas que o gás nitrogênio tal como amônia ou óxidos nitrosos tal como NO ou outros compostos do tipo NOx na mistura reacional. É portanto preferido que a quantidade de matéria prima contendo nitrogênio não sendo N2 represente no máximo 50% em peso - calculado no próprio nitrogênio - da quantidade total de nitrogênio na mistura reacional. Ao mesmo tempo, deve ser observado que se a amônia está presente, a quantidade de amônia na mistura reacional ã medida que ela está sendo formada na etapa "a" e à medida que está sendo alimentada na próxima etapa b é de pelo menos 3 0% em peso - calculado com base na quantidade total de amônia que está sendo alimentada à etapa "b" - originando-se da etapa de reciclagem "c" que será discutida abaixo. Mais preferivelmente, a quantidade de matéria prima contendo nitrogênio não sendo N2 representa no máximo 40, 30, 20, 10, 5, ou mesmo no máximo 2% em peso. Mais preferivelmente, a quantidade de matéria prima contendo nitrogênio não sendo N2 é essencialmente zero.
Os termos "essencialmente", "consiste essencialmente de" , "constitui essencialmente todos" ou equivalentes possuem o significado usual de que nenhum outro composto ou medida é apresentado ou tomado que possui impacto significante no trabalho, efeitos ou objetivos alcançados da invenção.
Em uma modalidade preferida da invenção, uma corrente de reciclagem é entregue junto como as matérias primas acima mencionadas. A corrente de reciclagem é uma parte da mistura reacional que é separada da mistura reacional após a etapa "b" da reação ter sido executada pelo menos parcialmente. A vantagem de trabalhar com uma corrente de reciclagem conforme aqui divulgado é que o processo pode ser dirigido às reações parciais desejáveis ou subseqüentes ou à conversão aumentada das matérias primas.
Em uma modalidade também preferida da invenção, uma corrente contendo O2 e/ou um composto contendo oxigênio é adicionalmente usada para formar a mistura reacional. Isto possui a vantagem de que a ocorrência de certas reações de oxidação ou reações de oxidação parciais pode ser melhorada; os compostos oxidados parcialmente ou completamente resultantes podem, por exemplo, constituir compostos intermediários úteis na obtenção dos compostos contendo nitrogênio. Exemplos de compostos contendo oxigênio que podem ser usados são CO e H20; óxidos nitrosos podem também ser usados embora os limites no uso de óxidos nitrosos como matérias primas conforme fornecido acima devam ser respeitados. A quantidade de O2 e/ou outro composto contendo oxigênio presente na mistura reacional no início da execução da etapa "b" - a ser discutida abaixo - pode variar entre limites amplos; preferivelmente, a referida quantidade é de pelo menos 1, 2, 3 ou 5% em mol; mais pref erivelmente pelo menos 7, 10 ou 15% em mol. A referida quantidade de O2 e/ou outro composto contendo oxigênio é pref erivelmente de no máximo 60, 50 ou 4 0% em mol, mais preferivelmente de no máximo 40 ou 25% em mol. Os percentuais conforme fornecidos aqui para a quantidade de O2 e/ou outro composto contendo oxigênio são percentuais molares e relacionam-se à mistura reacional como um todo no inicio da execução da etapa "b".
Em vista das altas temperaturas na etapa subseqüente "b" do processo de acordo com a invenção e a necessidade de colocar a mistura reacional em contato com um catalisador sólido a velocidades espaciais que podem ser relativamente altas, a mistura reacional deve estar no estado gasoso - ou pelo menos no estado supercrítico. Se isto já não é o caso quando a mistura reacional é inicialmente formada, então uma etapa de gaseificação deve ser executada durante a etapa "a" ou subseqüente a ela - mas antes da etapa "b" .
Na etapa "b" do processo de acordo com a invenção, a mistura reacional é colocada em contato com um catalisador. O catalisador contém um metal M1 em um suporte. Dentro do contexto da presente invenção, o termo "metal M1" ou "M1" pretende significar o próprio composto metálico, um óxido metálico ou uma mistura de compostos metálicos e/ou óxidos metálicos. De acordo com a invenção, Ml é um metal de transição do grupo 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 e 2 da Tabela Periódica de Elementos IUPAC ou uma mistura destes. Uma referência da Internet corrente para a Tabela Periódica de Elementos IUPAC é is www,iupac.org/reports/periodic table; a versão conforme aqui usado é datada de 3 de outubro de 2 005. Preferivelmente, M1 é selecionado a partir do grupo 8, 9, 10 e 11 consistindo de Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag e Au e seus respectivos óxidos, e misturas destes. Mais preferivelmente, M1 é selecionado a partir do grupo consistindo de Ru, Rh e Cu, seus respectivos óxidos e misturas destes.
O Metal M1 está presente sobre ou dentro de um suporte. Como suporte, faz-se uso preferido de compostos inorgânicos resistentes ao calor. Dentro do contexto da presente invenção, o termo "suporte" é pretende significar um composto inorgânico resistente ao calor ou uma mistura de dois ou mais compostos inorgânicos resistentes ao calor. Exemplos de tais compostos são alumina, carbeto de silício ou outros suportes contendo carbono, óxido de silício, óxido de titânio, sílica, magnésia, óxido de magnésio, terras diatomáceas, pedra-pome, óxido de zircônio, óxido de cério, sulfato de cálcio, fosfato de titânio, fosfato de silício e suas misturas. Entre outros, o óxido de magnésio é particularmente preferível. Quando mais de um metal M1 está presente no catalisador, metais diferentes podem estar presentes em ou dentro do mesmo suporte ou em ou dentro de diferentes suportes. A quantidade de componentes ativos, isto é, componentes mostrando atividade catalisadora, em relação ao peso total do catalisador varia, dependendo entre outras coisas do suporte usado, do método de preparação do catalisador, e relação atômica dos componentes ativos, mas é geralmente de pelo menos 0,1, 0,5, 1, 2 ou 5% em peso e preferivelmente no máximo 99, 95, 90, 80 ou 70% em peso.
O catalisador a ser usado no processo de acordo com a invenção pode ser preparado por métodos conhecidos daqueles habilitados na técnica. Um exemplo de tal método é a decomposição da fase vapor de um sal de Mi na presença do suporte, seguido por trituração e um tratamento a quente. Na preparação do catalisador a ser usado no processo de acordo com a invenção, é preferivelmente assegurado que M1 esteja primariamente presente sobre o suporte que dentro dele: M1 deve pref erivelmente não estar presente na forma de uma mistura homogênea com o suporte, mas em vez disso, deve estar ligado à superfície do suporte, por exemplo, depositado na superfície das partículas que consistem do material de suporte. O catalisador conforme usado no processo de acordo com a invenção pode ser várias formas, tal como por exemplo, pequenas partículas ou grânulos ou fios ou névoas. Se o catalisador compreende ou consiste essencialmente de partículas - ou como tal ou na forma aglomerada ou sinterizada - então é preferido que as referidas partículas estejam no tamanho entre 10 0 nm e 5 mm. O termo tamanho é definido aqui como o valor médio da maior e da menor dimensão de uma partícula.
Uma vez que o catalisador está essencialmente na fase sólida e a mistura reacional está essencialmente na fase gasosa ou supercrítica, conclui-se que a etapa "b" , de acordo com a invenção, está inserida na categoria de reações catalíticas heterogêneas.
Na etapa "b" do processo de acordo com a invenção, a mistura reacional, opcionalmente combinada com uma corrente adicional contendo H2- e/ou O2, é colocada em contado com o catalisador. Isto vem sendo feito sob certas condições de temperatura e velocidade espacial. A temperatura na qual a etapa "b" deve ser executada está situada entre 200°C e 800 °C. A temperatura deve ser de pelo menos 200°C ou 250°C, preferivelmente 300°C, 400°C; mais preferivelmente 500°C ou 525°C; isto possui a vantagem de que uma velocidade aceitável de reação pode ser alcançada. A temperatura deve ser de no máximo 800°C ou 750°C, pref erivelmente de no máximo 700°C ou 650°C, mais preferivelmente de no máximo 600 °C ou 575 ° C; isto possui a vantagem de que reações secundárias indesejáveis, por exemplo, levando a destruição ou oxidação total das matérias primas, são reduzidas ou até mesmo essencialmente evitadas. A temperatura conforme exigido para executar a etapa "b" da invenção pode ser alcançada através de medidas de aquecimento que são conhecidas, tal como através de trocadores de calor. Em uma modalidade preferida, entretanto, o aquecimento da mistura reacional e/ou do catalisador não é alcançada apenas ou mesmo parcialmente através de irradiação de microondas ou descarga de condutor, uma vez que estes métodos podem ter a desvantagem de que reações secundárias indesejáveis podem ocorrer.
A etapa "b" de acordo com a invenção pode ser executada em uma ampla faixa de pressões mas preferive lmente entre 0,1 ou 0,15 MPa e 30 MPa, mais preferivelmente entre 1 ou 2 MPa e 25 ou 20 MPa.
A etapa "b" do processo de acordo com a invenção deve ser executada a uma velocidade espacial entre IO2 e IO6 mL de mistura reacional por gramas de catalisador por hora (mL/(g.h). Sem se envolver com explicação científica, acredita-se que uma velocidade espacial de pelo menos 10 mL/(g.h), preferivelmente pelo menos 3 χ 10^2 10^3 ou 3.10^3 mL/(g.h) seja necessária de forma a minimizar a ocorrência de reações secundárias indesejadas tal como oxidação total de matérias primas; também, acredita-se que uma velocidade espacial abaixo de 10^6 mL /(g.h), preferivelmente abaixo de 3 χ 10^5 mL /(g.h) ou 10^5 ml/(g.h) deve ser escolhida de modo a assegurar que a formação do composto contendo nitrogênio possa realmente ocorrer.
Pode ser benéfico executar a etapa "b" em estágios subseqüentes múltiplos; um exemplo deste é a execução da etapa "b" em dois estágios consecutivos "bl" e "b2". Embora em ambos os estágios "bl" e "b2" a mistura reacional seja colocada era contato com um catalisador, conforme definido aqui, a característica de executar a etapa "b" em múltiplos estágios é que características de processo tal como temperatura e pressão, mas também outras características como a composição catalisadora pode também ser variada. Uma vantagem de executar a etapa "b" em múltiplos estágios é que se a formação do composto contendo nitrogênio procede mais favoravelmente através de uma ou mais reações intermediárias, então as condições ideais tais como temperatura, pressão e composição catalisadora para cada uma das reações intermediárias podem ser selecionadas individualmente nos respectivos estágios da etapa "b" . É preferido que pelo menos uma das seguintes características: temperatura, pressão e composição catalisadora seja diferente em "b2" comparada a "bl". Dentro do contexto da presente invenção, o termo diferente deve ser interpretado como significando uma diferença de:
- pelo menos 25°C, preferivelmente entre 50°C e 200°C, se a temperatura for escolhida como característica de diferenciação;
- pelo menos 10% do valor de pressão mais baixo em "bl" ou "b2" , se a pressão for escolhida como característica de diferenciação;
- o tipo de Mi e/ou o tipo de suporte e/ou pelo menos 30% em peso na quantidade de Mi calculada com base na quantidade de Mi, se a composição catalisadora for escolhida como característica de diferenciação.
Os sub-estágios "b1" e "b2" podem ser executados em um reator, mas pode ser, por razões práticas, benéfico executa-los em dois reatores consecutivos separados. Em uma modalidade preferida adicional, a etapa "b" é executada em três ou mesmo quatro ou mais estágios subseqüentes "b1", "b2" , "b3" e possivelmente "b4" . Também aqui, pode ser benéfico ou mesmo necessário que as características temperatura, pressão e/ou composição catalisadora constituem uma característica de diferenciação entre os estágios da etapa "b" . Em uma modalidade preferida, pelo menos a temperatura é escolhida como uma característica que é diferente entre os estágios da etapa "b" . Por exemplo, o estágio "bl" pode ser executado a uma temperatura situada entre 375°C e 425°C, "b2" a uma temperatura situada entre 500°C e 625°C, e "b3" a uma temperatura situada entre 325°C e 475°C. Em uma outra modalidade, a etapa "b" é executada em dois estágios, "b1" e "b2", possuindo temperaturas situadas entre 375°C e 425°C e entre 525°C e 575°C, respectivamente.
Nas modalidades de multi-estágio da etapa "b" da invenção, pode ser preferível ou mesmo necessário separar uma parte da mistura reacional entre os estágios, como uma corrente secundária. Tal separação de uma corrente secundária pode ser não específica ou pode ser seletiva por meio de uma tecnologia de separação seletiva tal como destilação. Um exemplo de um composto que pode ser objetivado para ser separado seletivamente é o hidrogênio; um outro exemplo é amônia.
Após ser separado, pode ser benéfico reciclar a corrente secundária a um estágio prévio dentro da etapa "b" , por exemplo, no caso da formação do composto contendo nitrogênio ou compostos intermediários estar incompleta.
Nas modalidades de multi-estágio da etapa "b" da invenção, pode ser benéfico ou mesmo necessário adicionar um os compostos iniciais ou um ou mais compostos adicionais ã mistura reacional entre os estágios ou em um estágio. É portanto possível entregar na etapa "a" nem todos os compostos iniciais juntos, mas adicionar um composto inicial em um estágio posterior durante a etapa "b". Exemplos de tais compostos são amônia e monóxido de carbono.
Como um resultado da etapa "b" de acordo com a invenção, um composto contendo nitrogênio ou mistura de composto contendo nitrogênio é formado. É essencial nos compostos contendo nitrogênio que uma ligação carbono- nitrogênio esteja presente; é um objetivo principal da etapa "b" de acordo com a invenção que tais ligações químicas carbono-nitrogênio sejam formadas. Uma característica é que nem o carbono nem o nitrogênio conforme compreendidos no composto contendo nitrogênio originam-se em qualquer grau significante do catalisador, em vez disso, originam-se essencialmente da matéria prima apenas.
Em uma modalidade preferivelmente da invenção, a etapa "b" é seguida pela etapa "c" em que uma parte da mistura reacional é separada desta. A porção separada é aqui definida como a corrente de reciclagem. A corrente de reciclagem é então, conforme acima divulgado, combinada com as matérias primas - isto é, N2 e um composto contendo carbono e nitrogênio ou um composto contendo carbono e H2 - de modo a tornar-se parte da mistura reacional que entre na etapa "b" . A porção da mistura reacional que é separada para tornar-se corrente de reciclagem pode variar dentro de amplos limites, preferivelmente entre 1% em volume e 99% em volume da mistura reacional à medida que ela entre na etapa "b" . Mais pref erivelmente, a porção que é separada este entre 5% em volume e 50% em volume, particularmente entre 10% em volume e 25% em volume da mistura reacional à medida que ela entre na etapa "b". Preferivelmente, nenhum composto é adicionado à corrente de reciclagem, particularmente nenhuma amônia. Se a etapa "b" é executada em múltiplos estágios tal como em dois estágios "b1" e "b2", então é uma modalidade da invenção preferida alimentar pelo menos 50% em peso da corrente de reciclagem ao estágio "bl". Em uma modalidade alternativa, entretanto, é preferido alimentar pelo menos 5 0% em peso da corrente de reciclagem ao estágio "b2".
Subseqüente à etapa "b" ou "c" da invenção, o composto contendo nitrogênio pode ser isolado da mistura reacional se assim desejado. Isto pode ser alcançado por métodos conhecidos daqueles habilitados na técnica, tal como condensação, extração por borbulhamento, etc.
0 processo de acordo com a invenção será também ilustrado por meio dos seguintes exemplos, sem estar limitado a ele.
Exemplo 1
Um catalisador Ru/MgO foi preparado por decomposição em fase vapor de um sal de rutênio (trirutênio dodecarbonil) na presença de MgO em pó. 1 grama de MgO (99,9% de pureza) e 0,111 grama de trirutênio dodecarbonil foram misturados completamente e triturados por 3 0 minutos. A mistura assim preparada foi tratada a vácuo a 450°C por 5 horas. Um micro reator foi cheio com 32 mg do catalisador Ru/MgO, desta forma o catalisador foi diluído em 150 mg de sílica para assegurar condições de "plug-flow" . Uma mistura de He/O2 foi alimentada ao reator; a temperatura no reator foi elevada em 5oC/min até 450°C e mantida neste patamar; após 30 minutos a 450°C, a alimentação foi trocada para uma mistura de He e H2 por horas, após as quais as etapas "a" e "b" foram executadas.
Um fluxo consistindo de uma mistura de N2 e H2 foi alimentado ao reator a uma temperatura de 400°C. Dentro da alimentação, CH4 (metano) foi pulsado em quantidades de 4 μmol por pulso. Após cada pulso, o espectro de infravermelho (IR) foi registrado. Na primeira parte deste Exemplo, o N2 era 14N2; na segunda parte deste Exemplo, a alimentação de N2 foi trocada de 14^N2 para 15^N2.
Durante a primeira parte do Exemplo, um pico de IR em 2194 cm-1 foi determinado; este pico está atribuído ao (CH2C14N)". Na segunda parte do exemplo, isto é, após a alimentação de N2 ter sido trocada de 14N2 para 15N2, o referido pico deslocou-se para 2174 cm"1; este pico é atribuído ao (CH2C^15N)-.
O método de pulso de alimentar o composto contendo carbono possui a desvantagem de que não é possível identificar precisamente a velocidade espacial do referido composto durante a reação. Todavia, a informação conforme derivável do uso de nitrogênio marcado no Exemplo 1 produziu evidências de que a matéria prima N2 era realmente consumida para a formação de uma ligação química carbono- nitrogênio em um composto contendo nitrogênio possuindo a fórmula geral CxHyN. Exemplo 2
Um catalisador Ru/MgO foi preparado como no Exemplo 1 por decomposição em fase vapor de um sal de rutênio (trirutênio dodecarbonil) na presença de MgO em pó. 1 grama de MgO (99,9% de pureza) e 0,111 grama de trirutênio dodecarbonil foram misturados completamente e triturados por 30 minutos. A mistura assim preparada foi tratada a vácuo a 4 500C por 5 horas.
Um micro reator foi cheio com 48 mg do catalisador Ru/MgO, desta forma o catalisador foi diluído em sílica para assegurar condições de "plug-flow". Uma mistura de He/02 foi alimentada ao reator; a temperatura no reator foi elevada em 5°C/min até 450°C e mantida neste patamar; após 30 minutos a 450°C, a alimentação foi trocada para uma mistura de He e H2 por horas, após as quais as etapas "a" e "b" foram executadas. A temperatura no reator foi elevada até 600°C e o gás foi conduzido através do reator com uma taxa de fluxo de 8 0 mL/min; o fluxo de gás consistia de 4 mL/min de CH4, 10 mL/min de N2, 3 0 mL/min de H2 e 3 6 mL/min de He. A velocidade espacial sobre o catalisador era de 100.000 mL/(g.h) . O gás que saía do reator foi analisado; da quantidade de carbono que foi alimentada ao reator, descobriu-se que 1,24 ppm transformou-se em dimetilamina, 0,05 ppm transformou-se em piridina e 0,26 ppm transformou-se em melamina.
O Exemplo 2 demonstra claramente que o processo de acordo com a invenção leva ã formação de um composto contendo nitrogênio.
Exemplo 3
Um catalisador Ru/MgO foi preparado como no Exemplo 1 por decomposição em fase vapor de um sal de rutênio (trirutênio dodecarbonil) na presença de MgO em pó. 1 grama de MgO (99,9% de pureza) e 0,111 grama de trirutênio dodecarbonil foram tratados a vácuo a 4500C por 5 horas.
Um micro reator foi cheio com 50 mg do catalisador Ru/MgO, desta forma o catalisador foi diluído em sílica para assegurar condições de "plug-flow". Uma mistura de He/02 foi alimentada ao reator; a temperatura no reator foi elevada em 5oC/min até 450°C e mantida neste patamar; após 30 minutos a 450 °C, a alimentação foi trocada para uma mistura de He e H2 por horas, após as quais as etapas "a" e "b" foram executadas. 0 gás foi conduzido através do reator com uma taxa de fluxo de 11 mL/min; o fluxo de gás consistia de 4 mL/min de CO, 2 mL/min de N2 e 5 mL/min de H2.A velocidade espacial sobre o catalisador era de 13.200 mL/(g.h). A etapa "b" foi executada à pressão atmosférica. O gás que saía do reator depois da etapa "b" foi analisado por meio de espectrometria de massa on-line (MS) . Da quantidade de carbono que foi alimentada ao reator na forma de Co, descobriu-se que 1.308 ppm transformaram-se em compostos que forneceram um sinal em massa 27, que neste grupo experimental é evidência da formação de HCN ou compostos contendo o bloco de construção de HCN.
Também, o Exemplo 3 demonstra que o processo de acordo com a invenção leva à formação de um composto contendo nitrogênio.
Exemplos 4-7
O Exemplo 3 foi repetido, exceto que a temperatura no reator não era de 450°C mas foi ajustada a 400, 500, 550 e 600°C. O rendimento dos compostos que forneceram um sinal de MS em massa 27 - com base na quantidade de carbono alimentada ao reator na forma de CO - era conforme fornecido na Tabela abaixo.
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Exemplos 8-10
O exemplo 3 foi repetido, entretanto com as seguintes diferenças:
A temperatura no reator foi ajustada a 400, 500 ou 600 °C
• O gás alimentado ao reator possuía uma taxa de fluxo de 12 mL/min e consistia de 2 mL/min de H2, 1 mL/min de O2, lmL/min de N2 e 8 mL/min de He
• A velocidade espacial sobre o catalisador era de -14.400 mL/(g.h)
O rendimento dos compostos que forneceram um sinal de MS em massa 27 - com base na quantidade de carbono alimentada ao reator na forma de CH4 - era conforme fornecido na Tabela abaixo.
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Claims (12)

1. Processo para a preparação de um composto contendo nitrogênio, caracterizado por compreender as etapas de: a) entregar N2, opcionalmente NH3, e opcionalmente uma corrente de reciclagem junto com um composto contendo carbono e hidrogênio ou um composto contendo carbono e H2 para formar uma mistura reacional, desta forma a amônia na mistura reacional, se presente, origina-se em uma concentração de pelo menos 30% em peso a partir a corrente de reciclagem; b) colocar a mistura reacional em contato com um catalisador a uma temperatura situada 200°C e 800°C e com uma velocidade espacial situada entre 10^2 e 10^6 mL/g.h, o referido catalisador contendo um metal Mi em um suporte, M1 sendo escolhido a partir do grupo consistindo de metais no grupo 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 e 12 da Tabela Periódica de Elementos IUPAC ou misturas destes, desta forma o composto contendo nitrogênio é formado; c) separar opcionalmente, subseqüente à etapa "b" , uma porção entre 1 e 99% em volume da mistura reacional, a referida porção sendo a corrente de reciclagem.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na etapa "a" e/ou na etapa "b" , H2 e/ou monóxido de carbono é adicionado à mistura reacional.
3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que na etapa "a" e/ou na etapa "b" , O2 e/ou um composto contendo oxigênio é adicionado à mistura reacional.
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que na etapa "a" e/ou na etapa "b" , H2O é adicionado à mistura reacional.
5. Processo, de acordo cora qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a etapa "b" é executada a uma pressão situada entre 0,15 MPa e 25 MPa.
6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a etapa "b" é executada a uma temperatura situada entre 350°C e 600°C.
7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que o catalisador também contém um segundo metal M1, M1 sendo escolhido a partir do grupo consistindo de metais no grupo 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 e 12 da Tabela Periódica de Elementos IUPAC ou misturas destes.
8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que M1 contém Ru e o suporte contém MgO.
9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o catalisador compreende partículas, onde o tamanho das referidas partículas está situado entre 100 nm e 5 mm.
10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o composto contendo carbono e hidrogênio ou composto contendo carbono consiste essencialmente de CH4.
11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que a etapa "b" é executada em três estágios subseqüentes "bl", "b2" e "b3", onde nos estágios "bl", "b2" e "b3", a mistura reacional é colocada em contato com um catalisador e onde pelo menos uma das seguintes características: - temperatura, - pressão, - composição catalisadora, é diferente em "b2" comparada à "bl" e "b3" e é diferente em "b3" comparada a "bl" e "b2" , a diferença sendo: - de pelo menos 25°C, se a temperatura for escolhida como característica de diferenciação; - de pelo menos 10% do valor de pressão mais baixa em "bl" ou "b2" , se a pressão for escolhida como característica de diferenciação; - o tipo de M1 e/ou o tipo de suporte e/ou pelo menos -30% em peso na quantidade de Mi calculada com base na quantidade de M1, se a composição catalisadora for escolhida como característica de diferenciação.
12. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a corrente de reciclagem é pelo menos 25% em peso alimentada ao estágio "bl".
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