BRPI0722161A2 - Misturas catalíticas em pó de filtragem rápida - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MISTURAS CATALÍTICAS EM PÓ DE FILTRAGEM RÁPIDA".
A invenção desta patente refere-se em si com uma mistura cata- lítica em pó de filtragem rápida que é altamente eficaz para reações quími- 5 cas sobre a base da quantidade de seu metal catalítico. Esta invenção en- volve a formação de uma mistura do catalisador em pó de metal com um material sólido (referido aqui como o auxiliar de reação) que possui excelen- tes propriedades de filtragem, não interfere com a reação, não interfere com a reciclagem do catalisador de volta para a reação, não interfere com o refi- 10 no e recuperação do metal a partir do catalisador após ser gasto, e não se tornará separada do catalisador durante a preparação desta mistura catalíti- ca, a reação química ou a separação da mistura catalítica do meio de rea- ção.
Os catalisadores de metal em pó são usados para um grande número de hidrogenação, desidrogenação, isomerização, aminação redutiva, alquilação redutiva, oxidação, hidratação e outras reações de compostos. Esses catalisadores de metal em pó são preparados mediante o suporte de cristais de metal pequenos em um suporte em pó tal como carvão ativado, negro de fumo, negro de acetileno, sílica, alumina, magnésia, sílica-alumina, cério, zeólitos, hidrotalcitas, óxidos metálicos mistos e outros suportes em pó. Os suportes de carbono foram observados serem os mais úteis para uso com a presente invenção e eles podem ser provenientes de uma ou mais fontes tais como, mas não limitado a elas, madeira, turfa, carvão, pó de ser- ra, materiais residuais contendo carbono (por exemplo, paladares de madei- ra, materiais de resíduos agrícolas, materiais de resíduos de plástico, mate- riais de resíduos poliméricos e outros), cascas de arroz, cascas de coco, ossos, lignita, resíduos baseados em petróleo e açúcares. Os carbonos co- mercialmente disponíveis que podem ser utilizados nesta invenção incluem, mas não estão limitados a eles, Bameby & Sutcliffe®, Darco®, Nuchar®, Co- Iumbia JXN®, Columbia LCK®, Calgon PCB®, Calcon BPL®, Westvaco®, No- rit®, CECA® e Bamaby Cheny NB®. A presente invenção é especialmente eficaz quando usada em conjunto com os negros de fumo. O negro de fumo é carbono elementar em uma forma particulada muito fina que é mais amorfa do que a grafita. Consiste em planos de áto- mos de carbono fundidos aleatoriamente entre si para formar partículas esfé- ricas que se aderem umas às outras para criar agregados como cadeias 5 que, por sua vez, formam aglomerados. As partículas esféricas variam de -10 a 500 nm e os diâmetros médios do agregado variam de 100 a 800 nm. As classes típicas do negro de fumo são caracterizadas pela distribuição de tamanho das partículas esféricas, pelo grau de agregação, grau de aglome- ração, pelos tipos de componentes de superfície e pelo método de produção. 10 Os dois principais tipos de negro de fumo são produzidos pelo método de combustão incompleta onde a fonte de carbono é oxidada em uma quanti- dade limitada de oxigênio ou pelo método de decomposição térmica na au- sência de oxigênio (vide-infra). Os negros de fumo são produzidos através do método de combustão incompleta e eles podem conter até 15 % em peso 15 de oxigênio e o negro de acetileno é produzido pelo método de decomposi- ção térmica e é relativamente livre de oxigênio. Os negros de fumo possuem áreas superficiais de 100 a 1500 m2/g e as áreas superficiais dos negros de acetileno variam de 60 a 300 m2/g. Estes materiais macro porosos são ge- ralmente supostos de terem "superfícies planas" com relativamente muito 20 poucos meso e micro poros. Os negros de fumo são tipicamente produzidos pela queima de gás natural e aromáticos líquidos em um forno com uma quantidade limitada e controlada de oxigênio ao redor de -1400 °C. O cra- queamento e a polimerização resultantes dos hidrocarbonetos, seguido pela sua desidrogenação, leva à formação de partículas de carbono de turboes- 25 trato. Imediatamente após a zona de reação, o negro de fumo é extinto em 200 a 250 0C com uma pulverização de água para impedir sua outra reação com os gases oxidantes tais como vapor e CO2. Não obstante, um pouco da oxidação ocorre durante a etapa de extinção e isso cria grupos de óxido de superfície adicionais. O negro de acetileno é produzido na ausência de oxi- 30 gênio através da decomposição térmica em temperaturas muito elevadas (> 2500 °C) e sua superfície é bastante desprovida de grupos de óxido de su- perfície. Assim, as propriedades de absorção de negro de acetileno são de- terminadas pelo seu caráter olefínico (isto é, a relação de suas ligações de pi a sigma). Os negros de fumo conduzem cargas elétricas e isto também pode desempenhar um papel importante na sua utilização como suporte de catali- sador. Os negros de fumo também são muito compressíveis e o nível de 5 compressão não só muda os aspectos físicos do suporte, mas também efe- tua as propriedades químicas tais como condutividade elétrica e isso pode ter influência sobre os cristalitos de metal sustentados sobre o negro de fu- mo, onde a catálise ocorre. A tabela abaixo descreve uma parte dos negros de fumo típicos que podem ser utilizados com esta invenção e suas fontes.
Tabela 1: Negros de fumo típicos e suas fontes.
Tipo do Negro Processo Diâmetro da Carga de Alimentação de Fumo Químico Partícula, nm Negro de Fu¬ Combustão 50-100 Hidrocarbonetos de mo Incompleta Coltar Negro de Ca¬ Combustão 10-30 Gás Natural lha Incompleta Negro de Fu¬ Combustão 10-80 Gás Natural / Aromᬠmo Incompleta tico Líquido Negro de Fu¬ Decomposição 150-500 Gás Natural mo Térmico Térmica Negro de Ace¬ Decomposição 35-70 Acetileno tileno Térmica Estes catalisadores são tipicamente preparados mediante a sus-
pensão do suporte em pó em uma solução, adição de um ou mais compos- tos de metal precioso na suspensão líquida com o suporte, fixação do metal no suporte e opcionalmente redução do metal fixado. O agente de fixação 15 pode ser adicionado antes do metal, com o metal, depois do metal, durante todo o processo e/ou combinações destes. O metal fixado também pode ser oxidado antes da redução, após a redução ou ser oxidado em lugar de ser reduzido. Outro possível tratamento em alta temperatura pode ser na pre- sença de um gás inerte tal como o nitrogênio e este pode ser aplicado em 20 várias seqüências e temperaturas em combinação com as outras etapas de preparação acima mencionadas. Outros gases (CO, CO2 e outros) e com- postos vaporizados (por exemplo, compostos orgânicos e outros) podem ser usados igualmente de modo a atingir os vários efeitos desejados. O líquido de suspensão pode ser aquoso, pode ser orgânico ou pode ser composto de muitas fases e as propriedades da suspensão e/ou suas fases podem ainda ser alteradas em várias etapas de preparação para modificar o catalisador 5 resultante. Uma tal propriedade pode ser o pH da suspensão em várias eta- pas da preparação de catalisador, onde a adição de várias bases (KOH, NaOH, Na2C03, NaHC03 e outros) e/ou ácidos (HCI, HN03, H2S04 e ou- tros) a uma suspensão líquida de suporte antes, após e/ou durante as várias etapas de preparação pode ser de grande impacto nas propriedades e no 10 desempenho do catalisador. No caso o catalisador contém mais do que um metal, o ácido e/ou base pode ser adicionada antes, depois, durante e/ou na solução contendo um ou mais metais antes da adição. No caso em que os metais diferentes ou combinações de metais são adicionados em momentos diferentes durante as várias etapas de preparação do catalisador, pode-se 15 adicionar o ácido e/ou a base antes, depois, durante e/ou na solução con- tendo um ou mais metais para cada uma destas adições de metal. Para mais detalhes sobre os efeitos do pH sobre a preparação de catalisador com as fases aquosa fazer o favor de ver F.P. Daly, W.M. Jensen and D.J. Ostgard, in Catalysis of Organic Reactions, edited by M.G. Scaros and M.L. Prunier, 20 vol. 62 (1995) PP. 13-21.0 catalisador pode ser produzido de um metal ou mais do que um metal. No caso em que o catalisador é produzido por mais do que um metal, todos os metais podem ser adicionados de uma vez ou várias combinações de metais podem ser adicionados durante as várias eta- pas da preparação do catalisador. Os compostos de metal podem ser sais, 25 complexos orgânicos, suas combinações e outros igualmente. O metal e/ou seu composto pode se dissolver durante a preparação do catalisador e/ou o composto de metal pode mudar in situ durante a preparação para produzir o catalisador desejado. Outros métodos de preparação de catalisador adequa- dos para esta invenção incluem, mas não são limitados a eles, o uso de e- 30 vaporação de metal, a impregnação por pulverização com umedecimento de incipiente das várias soluções usadas na preparação do catalisador, a im- pregnação por pulverização úmida das várias soluções utilizadas na prepa- ração do catalisador, imersão do pó de catalisador em vários líquidos e ou- tros métodos igualmente. Todos os catalisadores de metal em pó comerci- almente disponíveis podem ser usados com a invenção desta patente.
Os metais utilizados na preparação destes catalisadores podem 5 ser um ou mais metais preciosos, um ou mais metais de base, um ou mais metais de álcali e alcalinos, um ou mais metais de terras-raras ou combina- ções de metais de um ou mais destes grupos. Esta invenção desta patente também pode ser utilizada com catalisadores do tipo Raney que são produ- zidos por lixiviação extrema do Al a partir de uma liga de Al com um ou mais 10 metais que contêm pelo menos um metal catalítico e que potencialmente modificam os metais que podem funcionar como promotores, inibidores ou cocatalisadores. Após a lixiviação, este catalisador em pó de metal ativado pode ou não pode ser lavado em vários graus antes de ser aplicado na pre- sente invenção.
Os catalisadores em pó de metal são tipicamente utilizados com
suspensões líquidas em reatores de tanque, onde eventualmente o catalisa- dor deve ser separado da mistura de reação por sedimentação, filtração e/ou outros métodos adequados. Outros tipos de reator tais como reatores de circuito, reatores em cascata, reatores tubulares e outros também podem 20 tirar vantagem da presente invenção e a reação em questão pode ser execu- tada por bateladas, contínua, semicontinuamente ou por qualquer outro mé- todo de processo. A reação catalítica também pode envolver uma fase gaso- sa de um ou mais gases (por exemplo, H2 para hidrogenação, O2 para oxi- dação e N2 pode ser usado como um diluente inerte) que necessita se difun- 25 dir através da fase líquida para alcançar a superfície sólida do catalisador antes que ele possa absorver, ser ativado (por exemplo, através da dissoci- ação de H2 ou O2) e participar da reação. O reagente de gás pode ser adi- cionado ao composto sendo transformado ou pode simplesmente facilitar a reação. Infelizmente, algumas das propriedades que tomam um catalisador 30 muito ativo, tais como um tamanho de partícula de suporte muito pequeno e morfologia única, também podem tomá-lo muito difícil de filtrar após a rea- ção ser executada. Portanto, o objetivo desta invenção é manter e aumentar, se possível, a eficácia do metal na reação química, enquanto melhora a ca- pacidade de filtração do catalisador. A filtração de catalisador pode ser exe- cutada com várias telas, discos de metal sinterizados, filtros de vela (por e- xemplo, filtros Dr. M), filtros de membrana, filtros Schenk, filtros Rosemond e 5 outros dispositivos para a separação de sólidos de líquidos com ou sem o uso de pressão de gás para acelerar esta separação. Estes métodos assim como outros podem ser utilizados em combinação com a presente invenção com relação à eficiência melhorada de uma transformação química com um catalisador metálico em pó, permitindo manter as melhores propriedades do 10 catalisador de metal em pó para a reação, enquanto intensifica a sua capa- cidade de ser separado da mistura de reação no momento particular que necessita ser de modo em que a reação possa prosseguir sem problemas e o catalisador possa ser facilmente reciclado de volta para o sistema durante sua vida útil esperada.
A presente invenção envolve a formação de uma mistura do ca-
talisador em pó de metal com um material sólido (aqui referido como um au- xiliar de reação) que possui excelentes propriedades de filtração, não interfe- re com a reação, não interfere com a reciclagem do catalisador de volta para a reação, não interfere com o refino e recuperação do metal a partir do cata- 20 Iisador após ele ser gasto, e não se separará do catalisador durante a prepa- ração desta mistura catalítica, a reação química ou a separação da mistura catalítica do meio de reação. Esta mistura pode variar de 0,05 parte de auxi- liar de reação para 1 parte de catalisador em uma base de peso para uma combinação de 20 partes de auxiliar de reação para 1 parte de catalisador 25 em uma base de peso. As combinações ideais de auxiliar de reação para o catalisador em uma base de peso variam de 12 para 1 até 0,5 para 1 em uma base de peso. A relação de peso do auxiliar de reação para o catalisa- dor de 5 para 1 foi considerada ser a melhor para as reações aqui executa- das.
Um dos materiais mais eficazes aqui utilizados foi observado ser
uma forma de pó sibunit do Institute of Hydrocarbons Processing (IHP) of the Siberian Branch of the Russian Academy of Science. O sibunit é um material carbonado poroso de matriz tridimensional que é descrito na Patente US ns 4978649, que é aqui por meio desta incorporada por referência em sua tota- lidade. Digno de nota são os materiais carbonados de matriz tridimensional que são obtidos mediante a introdução de compostos contendo carbono ga- 5 sosos ou vaporosos (por exemplo, hidrocarbonetos) em uma massa de grâ- nulos de material carbonado (por exemplo, negro de fumo); a decomposição dos compostos contendo carbono para depositar carbono sobre a superfície dos grânulos; e o tratamento do material resultante com um gás ativador compreendendo geralmente de vapor para fornecer um material carbonado 10 poroso na forma de um corpo oco que tomou a forma do material de carbono granulado original. Este material pode ser triturado em um pó de circulação que possui uma área superficial de cerca de -410 m2/g e um volume de po- ro -0,6 cm3/g (para os poros menores que 1500 angstroms) com -95 % das partículas estando entre 5 e 400 mícrons. Naturalmente, outros materiais de 15 sibunit com tamanhos de partícula, volumes de poros e áreas superficiais diferentes também podem ser usados com a presente invenção. Os pós si- bunit com distribuição de tamanho de partícula, valores D5O (o valor onde metade das partículas são maiores ou menores do que este valor), entre 1000 pm e 5 Mm são especialmente eficazes como auxiliares de reação.
Outros auxiliares de reação que foram observados ser muito efi-
cazes são carvões ativados. Os carvões ativados preferidos foram ativados por vapor e/ou ativados por ácido fosfórico e tinham valores D5O de distribui- ção de tamanho de partícula (PSD) variando de 1000 pm a 5 μπι. Outros carvões ativados com diferentes valores D50 de PSD que foram ativados por outros métodos também podem ser usados na invenção corrente.
O auxiliar de reação não pode ser o melhor suporte para o cata- lisador em questão e sua função é auxiliar na remoção do catalisador da suspensão de reação. Na melhor das hipóteses, o auxiliar de reação tam- bém pode fornecer propriedades de absorção adicionais para a remoção de 30 venenos de catalisador da mistura de reação quando a reação prossegue. Um outro benefício é que ele facilitará a remoção de calor durante as rea- ções exotérmicas mediante as colisões de suas partículas com as partículas de catalisador na mistura de reação.
O auxiliar de reação também pode ser especialmente designado para cumprir seu papel no meio de reação. Os carvões ativados especial- mente designados e outros materiais ou o uso daqueles carvões ativados 5 mais apropriados comercialmente disponíveis e outros materiais para as funções de um auxiliar de reação que vão de encontro com todos os requisi- tos mencionados acima de tal modo que o catalisador permanece misturado com o auxiliar de reação durante a preparação de catalisador, a reação, se- paração da mistura catalítica do meio de reação e o refino do catalisador 10 gasto para a recuperação de metal até onde nenhum destes processos é interferido pelo próprio auxiliar de reação. Durante a recuperação de metais, o carvão ativado ou o sibunit que foi usado como um auxiliar de reação pode ser queimado junto do catalisador gasto para produzir uma cinza rica no me- tal catalítico que pode ser ainda processado. Nos sistemas de suporte catalí- 15 ticos inorgânicos, o auxiliar deverá ser tão solúvel quanto o suporte na solu- ção de ácido ou qualquer que seja a solução utilizada para dissolver o catali- sador antes que o metal seja recuperado.
O pó sibunit é muito eficaz como um auxiliar de reação, à medi- da que permanece homogeneamente misturado com o catalisador durante a preparação de catalisador, a reação, separação da mistura catalítica do meio de reação e o refino do catalisador gasto para a recuperação do metal até onde nenhum destes processos é interferido pelo próprio sibunit. O pó sibu- nit também pode ser queimado com o catalisador gasto, resultando em uma rápida recuperação do metal catalítico. Os benefícios adicionais do pó sibu- nit são a sua estrutura condutiva semelhante à grafita que parece pratica- mente aglomerada com catalisadores em suportes condutivos impregnados com metais tais como o Pd + Pt + Fe em catalisadores de negro de acetileno utilizados para a hidrogenação de grupos de nitro aromáticos (por exemplo, anilina e dinitrotolueno) e a forma curvada destas partículas que resultou do esmagamento das estruturas ocas de carbono grafítico original de sibunit (vide supra) que fornece canais preferidos no bolo de filtro de catalisador para o meio de reação fluir completamente. Outro benefício é que é mais fácil remover mais água do catalisador na presença de sibunit do que com o catalisador isoladamente. Isto resultará em teores mais baixos de água o que significa que se pode enviar pesos mais baixos do produto quando se expede o catalisador. O teor de água mais baixo também irá beneficiar os 5 catalisadores que são mais ativos em seus estados oxídicos (por exemplo, o catalisador de Pd + Pt + Fe acima mencionado utilizado para a hidrogenação de grupos nitro aromáticos) em que o ar pode manter o metal catalisador oxídico sem redução pelo suporte (isto é, carvões ativados e outros suportes podem ser agentes de redução para os metais). Geralmente, as proprieda- 10 des de sibunit permitem ajustar a umidade da mistura catalítica com muito menos dificuldades do que com o catalisador por si mesmo, melhorando as- sim a flexibilidade deste sistema para o planejamento do produto ideal e produção.
O auxiliar de reação pode ser adicionado ao catalisador durante 15 qualquer, muitas e/ou todas as etapas de preparação do catalisador durante este procedimento e isto é geralmente, mas nem sempre, feito durante a última etapa, onde a pasta fluida de preparação do catalisador ao ser homo- geneizada por agitação antes é filtrada. Outra possibilidade seria a de prepa- rar o catalisador como é normalmente feito, o catalisador é depois separado 20 da pasta fluida de preparação (através dos métodos normais tais como, mas não limitados a estes, sedimentação, filtração e centrifugação), o catalisador pode depois ser opcionalmente lavado, o catalisador é então colocado no- vamente em suspensão em uma pasta fluida, o auxiliar de reação é adicio- nado a esta nova pasta fluida, e depois de ter sido homogeneizada por agi- 25 tação, a nova mistura de catalisador é então filtrada. Outra possibilidade se- ria misturar o catalisador com o auxiliar de reação em um leito fluidificado de um gás reativo ou inerte. Em princípio, qualquer método que fornece uma mistura uniforme entre o catalisador e o auxiliar de reação pode ser usado para produzir a invenção desta patente.
Um método de interesse particular envolve a preparação do ca-
talisador como é normalmente feito, deixar o catalisador sedimentar no fundo do recipiente de suspensão após a última etapa de lavagem, retirar a solu- ção mais permanente, adicionar água doce, adicionar o auxiliar de reação, agitar até a homogeneidade e separá-lo da fase líquida por um método ade- quado tal como filtração, decantação, centrifugação, combinações de méto- dos e outros meios igualmente adequados. Pode-se também lavar a mistura 5 catalítica recentemente misturada por deixá-la assentar no fundo do recipi- ente, retirando a água mais permanente, adicionando água doce, agitando até a homogeneidade e repetir quando necessário antes que a mistura cata- lítica final seja separada de sua última suspensão de lavagem. Em lugar da decantação, pode-se também usar outras técnicas adequadas de separação 10 de sólido-líquido, tais como, mas não limitado a estas, filtração, centrifuga- ção e combinações de muitos métodos para a lavagem do catalisador e da mistura de auxiliar de reação.
Esta mistura do auxiliar de reação mencionado acima e catalisa- dor pode ser usada para uma grande faixa de transformações orgânicas in- cluindo, mas não limitado a elas, hidrogenação, desidrogenação, isomeriza- ção, aminação redutiva, alquilação redutiva, oxidação, hidratação e outras reações. Os componentes que podem ser transformados incluem, mas não são limitados a estes: grupos olefínicos, grupos acetilênicos, grupos de nitro, hidroxilaminas, oximas, enaminas, nitratos, grupos de nitrila, anéis aromáti- cos, anéis aromáticos heterocíclicos, compostos de carbonila (por exemplo, aldeídos e cetonas), ácidos carboxílicos, sais carboxilados, cloretos de áci- do, grupos de imina, imidas, ésteres, amidas e outros. Os 2 principais exem- plos aqui descritos são a hidrogenação dos grupos olefínicos tais como a hidrogenação de ácido cinâmico no ácido saturado e a hidrogenação dos grupos de nitro tais como com a redução de dinitrotolueno em tolueno diami- na.
A hidrogenação de olefinas nos catalisadores de metal tais como catalisadores de metal precioso, prossegue rapidamente, e o tipo de suporte preferido pode não ser o melhor para a filtração. Não só isso, a diluição des- 30 tes catalisadores muito ativos com os auxiliares de reação acima menciona- dos permite a reação progredir com muito menos limitações de transferência de massa e a exotermia global da reação é consideravelmente mais contro- lável.
A hidrogenação catalítica de grupos de nitro com catalisadores de metal é uma reação muito exigente devido à demanda elevada de hidro- gênio (3 moléculas de hidrogênio por grupo de nitro) e a natureza muito exo- 5 térmica desta reação. Existem muitos tipos de hidrogenações de composto de nitro executadas na indústria. Um dos mais comercialmente interessantes e tecnicamente desafiadores é a hidrogenação de dinitrotolueno (DNT) em toluenodiamina (TDA). Esta hidrogenação é executada com os catalisadores em pó de metais preciosos em temperaturas variando da temperatura ambi- 10 ente até 200 0C e pressões que variam da pressão atmosférica até 0,002MPa(200 bar). As condições de reação preferidas estão dentro das faixas de 50 ° a 130 0C e de 0,3 a 1,2 MPa(3 a 12 bar). Esta reação pode ser executada com um excesso de hidrogênio ou sob uma quantidade estequi- ométrica de hidrogênio.
Como mencionado mais no início, a hidrogenação de DNT é
uma reação muito exotérmica e exigente de hidrogênio que é ainda mais complicado por esta forte adsorção de reagente no catalisador. Portanto, é fácil ter uma superfície deficiente de hidrogênio durante esta reação e isto geralmente leva a lixiviação acentuada do metal e rápida desativação do 20 catalisador devido à formação de coque. A Figura 1 apresenta o esquema de hidrogenação de DNT. Os dados de hidrogenação de DNT sobre um catali- sador de Pd/C da Neri et al. (favor ver, Neri, M.G. Musolino, S. Galvagno, Ind. Eng. Chem. Res., 34 (1995) 2226 - 2231) demonstrou que essa reação pode levar 3 ou mais vias paralelas. O 2,4-DNT pode ser hidrogenado atra- 25 vés de um intermediário 4-hidroxiamino-2-nitrotolueno (4HA2NT) antes de ser convertido em 4-amino-2-nitrotolueno (4A2NT) e, eventualmente, TDA. É possível que 4HA2NT vai diretamente para a TDA sem formar 4A2NT. O 2,4-DNT também pode diretamente formar 4A2NT e depois TDA sem gerar 2HA4NT de modo algum. A última via forma o intermediário de 2-amino-4- 30 nitrotolueno (2A4NT) que continua até a TDA. Curiosamente, 2- hidroxiamino-4-nitrotolueno (2HA4NT) não foi observado em qualquer uma das misturas de reação e devido à natureza explosiva das hidroxil aminas, o 4ΗΑ2ΝΤ deve sempre ser evitado. Independentemente da via, todos os in- termediários acima mencionados são muito ativos e adsorvem fortemente. Assim, estes intermediários e DNT podem todos facilmente produzir produ- tos secundários indesejáveis tais como alcatrão (por exemplo, dímeros), cal- 5 deiras de Iuz (por exemplo, os produtos de hidrogenação do anel e toluidi- nas), produtos com água (por exemplo, metilaminociclo-hexenonas) e outros (por exemplo, N-alil-diamino toluenos), se a superfície catalítica for deficiente de hidrogênio. Isto pode ser evitado mediante a suspensão do catalisador em uma mistura de TDA/água rica em hidrogênio tendo a mesma relação de 10 TDA-água como a mistura de produto estequiométrico produzida por esta hidrogenação e apenas o bombeamento em DNT suficiente de modo que ele seja imediatamente hidrogenado para conclusão (favor ver a Patente US ne 2619503) em 0,69MPa(~ 6,9 bar) e entre 90 e 110 0C. Isto é tipicamente como essa reação é executada em uma escala comercial, no entanto isto 15 pode não ser o melhor método de teste em uma escala de laboratório visto que a atividade do catalisador é dependente da velocidade da bomba e a vida útil do catalisador pode durar por dias. Outro método de teste de labora- tório seria pulsar o DNT na mistura de TDA/água estequiométrica rica em hidrogênio (vide supra) de modo que existiria apenas um acesso de DNT 20 muito ligeiro durante um período de tempo muito limitado. Desta forma, po- de-se medir a atividade do catalisador como uma função de quanto TDA per kg de metal precioso que foi formado para fornecer um perfil de desativação do catalisador. Com base nesta informação, foi decidido utilizar o procedi- mento de teste de pulso acima mencionado em 0,1MPa(10 bar) e 120 0C 25 para a hidrogenação de DNT sobre os catalisadores da presente invenção para determinar sua eficácia para esta reação.
Este catalisador de metal precioso sustentado em materiais car- bonados foi otimizado ao longo dos anos (favor ver: Patente US ns 2823235, Patente US ns 3127356, e J.R. Kosak, in Catalysis of Organic Reactions, 30 edited be R. E. Malz Jr., 68 (1968) 31 - 41) e o melhor suporte foi observado ser negro de acetileno devido à sua natureza altamente olefínica. O paládio foi inicialmente escolhido como o principal metal catalítico devido à sua alta atividade e custo relativamente baixo. Este foi melhorado através da sua promoção com uma pequena quantidade de platina, no entanto, este catali- sador foi demasiado ativo e produziu produtos secundários indesejáveis a- través de reações como a hidrogenação de anel. A seletividade deste catali- 5 sador foi depois corrigida pela adição de óxido de ferro que impediu as rea- ções indesejadas. Ferro também foi provado de ser um promotor para a hi- drogenação de compostos de nitro alifáticos [favor ver: E. Auer, M. Berwei- ler, M. Gross, J. Pietsch, D.J. Ostgard, P. Panster, in Catalysis of Organic Reactions, edited by M.E. Ford, vol. 82 (2001) 293 - 300] assim como para 10 os nitro-aromáticos, onde foi adicionalmente útil para evitar a hidrogenação de anel. Um dos catalisadores deste trabalho de otimização possui uma combinação de metal de 0,75 % em peso de Pd + 0,083 % em peso de Pt + 0,853 % em peso de Fe sustentada em negro de acetileno que não apenas apresentou uma alta atividade, mas também alta seletividade. Este catalisa- 15 dor foi produzido mediante a precipitação de 4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de Pt + 5 % em peso de Fe no suporte de negro de acetileno se- guido pela diluição do catalisador com o negro de acetileno novo na relação de 5 partes de negro de acetileno para 1 parte do 4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de Pt + 5 % em peso de Fe sobre catalisador de negro de 20 acetileno para resultar na carga de metal total de 0,75 % em peso de Pd + 0,083 % em peso de R + 0,853 % em peso de Fe. Embora o negro de aceti- leno seja o melhor suporte para a taxa de hidrogenação mais elevada, suas propriedades físicas e químicas mencionadas acima se tornam muito difíceis de separar da mistura de reação por filtração ou qualquer outro método, ain- 25 da que uma mistura de negro de acetileno novo em uma relação de 5 para 1 com o catalisador. Em conseqüência, a escolha de usar um catalisador sus- tentado de negro de acetileno significa que se é a favor de uma hidrogena- ção rápida e seletiva sobre a filtração rápida.
Os catalisadores sustentados de carbono ativado também foram observados de serem úteis para a hidrogenação de DNT para TDA [ver, Ne- ri, M.G. Musolino, S. Galvagno, lnd. Eng. Chem. Res., 34 (1995) 2226 - 2231] e, embora os catalisadores sustentados de carvão ativado filtrem mui- to mais rápido do que aqueles sustentados por negro de acetileno, estes catalisadores são muito menos ativos e menos seletivos. Os carvões ativa- dos possuem muito mais meso e micro poros do que o negro de acetileno. Se os cristais de metal se depositam nestes poros menores, o catalisador 5 sustentado de carvão ativado resultante terá mais problemas com as limita- ções de transferência de massa para dentro e para fora dos poros, e neste caso, a taxa de hidrogenação pode rapidamente se tornar dependente da taxa de difusão do hidrogênio nestes poros menores para esses cristais de metal. Não apenas isto torna os cristais metal nestes poros menos ativos, 10 eles também são mais prováveis de formar alcatrões devido à forte intensi- dade de adsorção do DNT sob condições deficientes de hidrogênio, resul- tando em taxas de desativação mais rápidas e seletividade de reação mais baixa. A TDA resultante e os produtos secundários potenciais também po- dem reabsorver sobre outros cristais de metal quando eles se difundem para 15 fora do sistema de poros de carbono e que aumentará as chances de rea- ções ainda mais secundárias que levam a seletividade da reação ainda mais baixa. Além disso, os carvões ativados não são condutivos e eles não po- dem tirar vantagem dessa interação suave de metal para suporte entre o sítio ativo no metal catalítico e a estrutura eletrônica do suporte, como é o 20 caso o negro de acetileno. Portanto, a escolha de utilizar um catalisador sus- tentado de carvão ativado significa que se favorece uma filtração rápida so- bre as taxas de hidrogenação mais rápidas e melhor seletividade do produto.
Assim, a escolha do catalisador determina o gargalo do proces- so e até a presente invenção não se podia ter alta atividade com alta seleti- 25 vidade e filtração rápida. Os sistemas de catalisador que funcionaram de melhor modo para a hidrogenação de DNT foram o negro de acetileno dife- rente sustentado em catalisadores de 4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em pe- so de Pt + 5 % em peso de Fe que foram diluídos de 5 para 1 com o pó si- bunit. Também foi observado ser bastante útil lavar o catalisador antes que 30 ele seja misturado com o auxiliar de reação.
Uma outra forma de realização preferida desta invenção foi a diluição de 5 para 1 em peso de um catalisador de 4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de Pt + 5 % em peso de Fe em negro de acetileno com um carvão ativado por vapor produzido de madeira e compreendendo partículas em forma de agulha o que acondicionam para formar leitos catalisadores com canais preferidos para o meio de reação líquido fluir completamente.
Outros carvões ativados de outras fontes, carvões ativados por diferentes métodos, carvões ativados por mais do que um método e carvões que ainda não são ativados juntamente com os carbonos tendo diferentes morfologias também podem ser auxiliares de reação preferidos se eles cumprirem os requisitos de auxiliar de reação descritos nesta patente.
A hidrogenação de nitro-compostos pode ocorrer na fase de va-
por, pasta fluida, gotejamento, aerossóis e/ou líquida. A reação pode ser e- xecutada como um processo de batelada ou pode ser executada como um processo contínuo. Os processos contínuos podem envolver, mas não estão limitados a um tipo de processo de circulação. Esta invenção também inclui 15 um processo contínuo onde o composto de nitro é adicionado em uma taxa que é a mesma ou mais lenta do que a taxa de hidrogenação, de modo que a concentração do composto de nitro é mantida a um nível muito baixo. A taxa de alimentação do composto de nitro pode ser tão baixa que o nível do composto de nitro é de 1000 ppm ou mais baixo. Naturalmente, esta reação 20 pode ser executada em um excesso controlado de DNT mediante o equilí- brio da taxa de adição de DNT com a taxa de hidrogenação do catalisador. Esta invenção também inclui o uso do catalisador anteriormente mencionado desta invenção em um processo contínuo que utiliza um segundo reator de hidrogenação (ou mais) para hidrogenar quaisquer compostos de nitro e/ou 25 intermediários que foram remanescentes da hidrogenação no primeiro reator de hidrogenação.
A hidrogenação do composto de nitro desta invenção pode ocor- rer na presença do composto de nitro puro, em altas concentrações do rea- gente, em concentrações muito baixas do reagente e/ou na presença da 30 mistura de produto que deve atuar como um solvente. Esta hidrogenação podem também ocorrer na presença de praticamente apenas a amina dese- jada ou sob teores de água mais baixos do que é produzido estequiometri- camente se a água for removida por um método satisfatório (por exemplo, destilação) durante a reação. A hidrogenação do composto de nitro desta invenção pode ocorrer na presença de um solvente. O tipo de reator pode ser, mas não é limitado a estes, um reator de tanque agitado, um reator tan- 5 que agitado contínuo, um reator de circuito ou um reator de tubo. Esta hidro- genação de composto de nitro pode ocorrer entre a pressão atmosférica e 0,002MPa(200 bar) de hidrogênio e a temperatura pode variar de -10 0C a 210 °C.
Esta invenção abrange a preparação e o uso de uma mistura catalítica compreendendo um catalisador reativo e seletivo juntamente com um auxiliar de reação para a transformação catalítica eficaz (em uma base de metal) de compostos em seus produtos, seguido pela separação rápida desta mistura do meio de reação quando facilitada pelo auxiliar de reação. O auxiliar de reação tem que possuir boas propriedades de filtração, não inter- ferir com a reação, não interferir com a reciclagem do catalisador de volta para a reação, não interferir com o refino e recuperação do metal a partir do catalisador após ser gasto, e não se separará do catalisador durante a pre- paração desta mistura catalítica, reação química, separação da mistura cata- lítica do meio de reação e durante o refino e recuperação dos metais da mis- tura catalítica gasta. Esta invenção também inclui a mistura catalítica acima mencionada como uma composição de matéria.
Exemplo de Aplicação 1
A hidrogenação de pulso de dinitrotolueno (DNT) para toluenodiamina (TDA).
O DNT é tipicamente hidrogenado em um ambiente industrial
através de um modo contínuo, onde a taxa de alimentação de DNT é lenta o suficiente para manter sua concentração baixa o bastante de modo que ele não envenene o catalisador ou se torne um risco para a segurança. Isto sig- nifica que a taxa de hidrogenação será dependente da taxa de alimentação 30 de DNT. O objetivo do método de hidrogenação de pulso foi manter a con- centração de DNT suficientemente baixa de modo que seria comparável ao cenário industrial, enquanto se mede a atividade do catalisador. Isto foi feito mediante a pulsação na alimentação de DNT em uma taxa que foi ligeira- mente mais rápida do que a taxa de hidrogenação para que pudesse ser medida a atividade do catalisador, enquanto mantém-se o tempo do leve excesso de DNT ao mínimo.
O método de hidrogenação de pulso foi iniciado mediante a co-
locação de bastante catalisador no reator de modo que exatamente 3 mili- gramas do total da soma de metal precioso estejam presentes, juntamente com 101 gramas de TDA e 59 gramas de água (a relação de TDA estequio- métrica da reação para água) na autoclave de 500 ml. A autoclave foi então fechada, expurgada com nitrogênio 3 vezes, expurgada 3 vezes com hidro- gênio e aquecida na temperatura de reação de 120 0C durante um período de 20 minutos, enquanto o reator se agitava em 300 rpm e mantido sob hi- drogênio a 0,5MPa(5 bar). Assim que a autoclave atingiu 120 °C, a pressão de hidrogênio foi ajustada para hidrogênio a 0,01MPa(10 bar) e a taxa de agitação foi aumentada para 1700 rpm. A reação foi então iniciada mediante a pulsação de 4 milímetros de DNT fundido no reator durante 30 segundos com uma bomba de HPLC. A cabeça de bomba de HPLC, o reservatório de DNT e toda a tubulação de aço inoxidável utilizada para o transporte de DNT foi mantida a 95 0C para manter o DNT fundido. Um controlador de fluxo de prensa de hidrogênio Büchi (bpc 9901) foi utilizado para monitorar o consu- mo de hidrogênio e assim que a reação parou de consumir o hidrogênio, ou- tro pulso de DNT foi introduzido na mesma taxa de alimentação. Este proce- dimento continuou até que um máximo de 45 pulsos tenha sido introduzido. Os dados destas hidrogenações podem ser vistos na figura 3 e nas tabelas de dados de 4 a 14.
Exemplo de Aplicação 2
A hidrogenação por batelada de ácido cinâmico.
A hidrogenação de baixa pressão de ácido cinâmico foi realizada sobre 200 miligramas de catalisador transformado em pasta fluida em 40 ml de etanol e adicionado a 80 ml de uma solução etanólica de ácido cinâmico a 0,844 M em 25 0C e pressão atmosférica em um reator de vidro abafado equipado com um agitador de indução de bolhas de eixo oco. A reação co- meçou quando o agitador foi iniciado e girou a 2000 rpm durante a reação. A absorção total de hidrogenação entre o terceiro e oitavo minuto da reação foi dividida por 5 e depois dividida por 200 para calcular o valor da atividade de ácido cinâmico em unidades de ml de hidrogênio por minuto por mg de cata- 5 lisador. A atividade de hidrogenação do ácido cinâmico também foi calculada em mg de base de metal precioso para facilitar a comparação dos diferentes catalisadores. Os resultados destas hidrogenações são listados na tabela 1. Tabela 2: Os dados de hidrogenação de ácido cinâmico.
Catalisador Atividade de Ácido Atividade de Ácido Cinâmico ml de H2 / Cinâmico ml de H2 / min / mg de catalisa¬ min / MG de metal dor precioso Exemplo Comparativo 3 67 8043 Exemplo Comparativo 4 222 4440 Exemplo Comparativo 6 196 3920 Exemplo Comparativo 8 34 1700 Exemplo 1 86 10324 Exemplo 2 96 11525 Exemplo 4 76 9124 Exemplo de Aplicacão 3 Determinar a capacidade de filtração do catalisador.
O mecanismo na figura 2 é usado para determinar a capacidade de filtração do catalisador. O tampo deste mecanismo possui um tubo t equi- pado com uma entrada para um gás pressurizado (por exemplo, nitrogênio ou ar) e um monômetro de modo que a pressão possa ser monitorada e con- 15 trolada. O tampo pode ser ligado e apertado sobre o recipiente principal com um volante manual e uma porca de aperto, e este se torna vedado pela utili- zação de uma junta de vedação viton-o-ring. O recipiente principal consiste em um recipiente encamisado (um cilindro de aço inoxidável) que pode ser conectado de uma forma hermética com a ajuda de um viton-o-ring a um 20 anel intermediário (ou cilindro) que vai sobre um outro viton-o-ring, um pano de filtro, uma placa perfurada e finalmente o funil de drenagem que pode ser bloqueado no local com um volante manual e uma porca. No fundo do funil de drenagem está um tubo de drenagem que é direcionado para um béquer vazio. Antes da realização de cada teste, uma operação em branco é execu- tada com 400 ml de água deionizada para verificar se o pano de filtro está livre de materiais de suporte, auxiliares de reação e partículas de catalisador 5 dos testes anteriores. O teste em branco é executado mediante a colocação um tampão no tubo de drenagem proveniente do funil de drenagem, 400 ml de água deionizada são despejados no recipiente encamisado, a unidade de filtragem é então fechada mediante a colocação do tampo e o seu aperto, o tampão é então retirado do tubo de drenagem, o dispositivo é pressurizado 10 com um gás a partir do tubo T sobre o tampo em exatamente 0,1MPa(1 bar) e o cronômetro é iniciado simultaneamente. O tempo que leva para toda a água ser pressionada para fora é medido em segundos e o cronômetro é interrompido após todo o líquido ser empurrado para fora e no aparecimento das primeiras bolhas de gás. Se o teste em branco for mais rápido do que 4 15 segundos, então o pano de filtro ainda está O.K. Se não, o pano de filtro terá que ser substituído. O teste é executado mediante a colocação de um tam- pão no tubo de drenagem seguido pela suspensão de 10 gramas do catali- sador, suporte, auxiliar de reação ou suas misturas em 390 ml de água deio- nizada. Quaisquer aglomerados que estiverem presentes devem ser frag- 20 mentados por redemoinho do béquer da suspensão. A suspensão é depois agitada 15 segundos com um bastão de mistura de alta velocidade Krups 3 mix 4004 no nível 3 antes de ser imediatamente despejada na unidade de filtração, e o béquer é então enxaguado na unidade de filtração com 10 ml de água deionizada. De uma maneira muito rápida, o tampo é apertado no 25 lugar, o tampão é removido do tubo de drenagem, a pressão de gás é ajus- tada para exatamente 1 bar e o cronômetro é simultaneamente iniciado. O tempo corre até que toda a água saia do tubo de drenagem e as primeiras bolhas de gás apareçam. Após a medição, o mecanismo de filtração é des- montado e limpo completamente com água. O pano de filtro pode ser limpo 30 forçando a água de volta para cima do tubo de drenagem e através do pano de filtro antes que a próxima operação em branco seja executada. Cada ca- talisador, suporte, auxiliar de reação ou mistura destes é medido 3 vezes e os valores médios destes testes são listados na tabela 3 para os materiais acima mencionados aqui medidos.
Tabela 3: A capacidade de filtração dos catalisadores, suportes, auxiliares de reacão e misturas destes.
Catalisador ou Suporte Tempo de Filtração, em minutos (m) e segundos (s) Exemplo Comparativo 1 5 m 15 s Exemplo Comparativo 2 0 m 41 s Exemplo Comparativo 3 4 m 30 s Exemplo Comparativo 4 > 8 m Exemplo Comparativo 5 4 m 28 s Exemplo Comparativo 6 > 8 m Exemplo Comparativo 8 0 m 35 s Exemplo 1 2 m 03 s Exemplo 2 2 m 15 s Exemplo 3 2 m 24 s Exemplo 5 2 m 41 s Exemplo 6 3 m 08 s Exemplo 9 3 m 72 s Exemplo 10 2 m 18 s Exemplo 11 0 m 38 s Exemplo Comparativo 1
Um negro de acetileno comprimido a 50 % comercialmente dis- ponível usado como um suporte para os catalisadores nesta patente, conti- nha menos do que 1 % em peso de água e tinha um tempo de filtração de 5 minutos e 15 segundos (favor ver o Exemplo de aplicação 3 e a Tabela 3).
Exemplo Comparativo 2
Um pó sibunit (vide supra) com 95 % de suas partículas entre 5 e 400 mícrons, uma superfície BET de -410 m2/grama e um volume de po- ros de 0,6 cm3/grama (para os poros menores do que 1500 angstroms) foi utilizado como um suporte e um auxiliar de reação para os catalisadores 15 nesta patente. Este material continha menos do que 1 % em peso de água e tinha o tempo de filtragem de 0 minuto e 41 segundos (favor ver o Exemplo de aplicação 3 e a Tabela 3). Exemplo Comparativo 3
Uma parte de um catalisador de 4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de Pt + 5,0 % em peso de Fe disponível comercialmente em um negro de acetileno comprimido a 50 % produzido pela tecnologia proprietária da Degussa foi misturada com 5 partes de um negro de acetileno comprimi- do a 50 % novo sobre uma base de peso em uma suspensão aquosa, agita- da até a homogeneidade, e filtrada. A mistura resultante tinha a carga de metal final de 0,75 % em peso de Pd + 0,083 % em peso de Pt + 0,83 % em peso de Fe, continha 74,2 % em peso de água e tinha um tempo de filtração de 4 minutos e 30 segundos (favor ver o Exemplo de aplicação 3). Esta mis- tura catalítica tinha uma atividade de hidrogenação de ácido cinâmico de 8043 ml de H2 por minuto por miligrama de metal precioso (favor ver o e- xemplo de aplicação 2) e também foi testada com relação à hidrogenação de pulso de DNT para TDA de acordo com o exemplo de aplicação 1. Os resul- tados para o teste de hidrogenação de DNT podem ser vistos na tabela 4 e figura 3. A atividade de hidrogenação de DNT máxima durante este teste foi de 429 ml de H2/min/mg de metal precioso e a atividade final foi de 236 ml de Ha/min/mg de metal precioso na produção de 39,9 MT de TDA per kg de metal precioso, resultando em um taxa de desativação de 45 % sobre esta faixa.
Tabela 4: Os dados de hidrogenação de dinitrotolueno para o exemplo com- parativo 3.
Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml per quilograma de metal precioso de H2 per minuto per miligrama de metal precioso 0,6 235 1,3 277 2,1 316 3,1 400 4,1 400 5,2 429 6,3 420 7,4 427 Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml per quilograma de metal precioso de H2 per minuto per miligrama de metal precioso 8,6 424 9,7 402 10,8 417 11,9 407 13,0 383 14,1 393 15,2 374 16,4 369 17,5 359 18,6 351 19,7 320 20,8 341 22,0 343 23,1 332 24,2 326 25,4 315 26,5 310 27,6 300 28,7 283 29,8 290 30,9 270 32,1 271 33,2 266 34,3 263 35,4 255 36,5 266 37,7 246 38,8 244 39,9 236 Exemplo Comparativo 4
Um catalisador de 4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de R + 5,0 % em peso de Fe comercialmente disponível em um negro de acetile- no comprimido a 50 % produzido pela tecnologia proprietária da Degussa continha 81,1 % em peso de água e tinha um tempo de filtração mais longo do que 8 minutos (favor ver o Exemplo de aplicação 3). Este catalisador ti- nha uma atividade de hidrogenação de ácido cinâmico de 4440 ml de H2 por 5 minuto por miligrama de metal precioso (favor ver o exemplo de aplicação 2) e também foi testado com relação a hidrogenação de pulso de DNT para TDA de acordo com o exemplo de aplicação 1. Os resultados para o teste de hidrogenação de DNT podem ser vistos na tabela 5 e figura 3. A atividade de hidrogenação de DNT máxima durante este teste foi de 367 ml de H2/min/mg 10 de metal precioso e a atividade final foi de 219 ml de H2/min/mg de metal precioso na produção de 40 MT de TDA per kg de metal precioso, resultando em um taxa de desativação de 40,3 % sobre esta faixa.
Tabela 5: Os dados de hidrogenação de dinitrotolueno para o exemplo com- parativo 4.
Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação in ml de per quilograma de metal preciso H2 per minuto per miligrama de metal precioso 0,7 207 1,4 238 2,1 294 3,2 320 4,3 347 5,4 367 6.5 354 7,6 336 8,7 365 9,9 356 11,0 348 12,1 338 13,2 360 14,4 343 15,5 336 16,6 321 17,7 332 Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação in ml de per quilograma de metal preciso H2 per minuto per miligrama de metal precioso 18,8 330 20,0 332 21,1 314 22,2 298 23,3 289 24,4 290 25,5 288 26,7 281 27,7 270 28,9 278 30,0 264 31,1 253 32,2 258 33,3 254 34,4 239 35,5 252 36,6 233 37,8 237 38,9 219 40,0 219 Exemplo Comparativo 5
Uma parte de um catalisador de 4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de Pt + 5,0 % em peso de Fe comercialmente disponível em um negro de acetileno comprimido a 50 % produzido pela tecnologia proprietária 5 da Degussa foi misturada com 5 partes de um negro de acetileno comprimi- do a 50 % novo sobre uma base de peso em uma suspensão aquosa, agita- da até a homogeneidade, e filtrada. A mistura resultante tinha a carga de metal final de 0,75 % em peso de Pd + 0,083 % em peso de Pt + 0,83 % em peso de Fe, continha 77,8 % em peso de água e tinha um tempo de filtração 10 de 4 minutos e 28 segundos (favor ver o Exemplo de aplicação 3).
Exemplo Comparativo 6 Um catalisador de 4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de Pt + 5,0 % em peso de Fe comercialmente disponível em um negro de acetile- no comprimido a 100 % produzido pela tecnologia proprietária da Degussa continha 78 % em peso de água e tinha um tempo de filtração mais longo do 5 que 8 minutos (favor ver o Exemplo de aplicação 3). Este catalisador tinha uma atividade de hidrogenação de ácido cinâmico de 3920 ml de H2 por min por miligrama de metal precioso (favor ver o exemplo de aplicação 2). Exemplo Comparativo 7
Um catalisador de 4 % em peso de Pd + 1,0 % em peso de Pt + 10 1,0 % em peso de Fe comercialmente disponível em um carvão ativado pro- duzido pela tecnologia proprietária da Degussa foi testado com relação à hidrogenação de pulso de DNT para TDA de acordo com o exemplo de apli- cação 1. Os resultados para o teste de hidrogenação de DNT podem ser vistos na tabela 6 e figura 3. A atividade de hidrogenação de DNT máxima 15 durante este teste foi de 216 ml de H2/min/mg de metal precioso e a ativida- de final foi de 173 ml de H2/min/mg de metal precioso na produção de 24,28 MT de TDA per kg de metal precioso, resultando em um taxa de desativação de 19,9 % sobre esta faixa.
Tabela 6: Os dados de hidrogenação de dinitrotolueno para o exemplo com- parativo 7.
Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml per quilograma de metal precioso de H2 per minuto per miligrama de metal precioso 0,56 158 1,20 167 1,87 174 2,50 204 3,21 209 3,90 199 4,61 198 5,37 191 6,01 203 6,72 216 Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml per quilograma de metal precioso de H2 per minuto per miligrama de metal precioso 7,39 207 8,09 216 8,82 209 9,53 212 10,25 203 10,96 213 11,69 200 12,38 207 13,09 207 13,79 196 14,48 190 15,21 193 15,94 188 16,61 197 17,33 194 18,00 188 18,62 186 19,33 182 20,04 187 20,75 192 21,47 190 22,14 182 22,85 177 23,56 185 24,28 173 Exemplo Comparativo 8
Um catalisador comercialmente disponível consistindo em 1,8 %
em peso de Pd + 0,2 % em peso de R + 2,0 % em peso de Fe em pó sibunit (este sibunit em pó é descrito no exemplo comparativo 2) que foi produzido pela tecnologia proprietária da Degussa continha 27,3 % em peso de água e tinha um tempo de filtração de 0 minutos e 35 segundos (favor ver o Exem- plo de aplicação 3). Este catalisador tinha uma atividade de hidrogenação de ácido cinâmico de 1700 ml de H2 por min por miligrama de metal precioso (favor ver o exemplo de aplicação 2) e também foi testado com relação à hidrogenação de pulso de DNT para TDA de acordo com o exemplo de apli- cação 1. Os resultados de atividade para o teste de hidrogenação de DNT 5 foram tão baixos que não puderam ser seguramente medidos e a experiên- cia teve que ser interrompida muito mais cedo após o seu início, de modo a evitar a formação perigosa de corpos de nitro no meio de reação. Pode-se assumir seguramente que este catalisador é relativamente inativo com rela- ção à hidrogenação de DNT.
Exemplo 1
Uma parte de um catalisador de 4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de Pt + 5,0 % em peso de Fe comercialmente disponível em um negro de acetileno comprimido a 50 % produzido pela tecnologia proprietária da Degussa foi muito bem lavada com água deionizada e após a lavagem foi misturada com 5 partes de pó sibunit (este pó sibunit foi descrito no exemplo comparativo 2) sobre uma base de peso em uma suspensão aquosa, agita- da até a homogeneidade, e filtrada. A mistura resultante tinha a carga de metal final de 0,75 % em peso de Pd + 0,083 % em peso de Pt + 0,83 % em peso de Fe, continha 0,9 % em peso de água e tinha um tempo de filtração de 2 minutos e 3 segundos (favor ver o Exemplo de aplicação 3). Esta mistu- ra catalítica tinha uma atividade de hidrogenação de ácido cinâmico de 10324 ml de H2 por min por miligrama de metal precioso (favor ver o exem- plo de aplicação 2) e também foi testada com relação à hidrogenação de pulso de DNT para TDA de acordo com o exemplo de aplicação 1. Os resul- tados para o teste de hidrogenação de DNT podem ser vistos na Tabela 7 e Figura 3. A atividade de hidrogenação de DNT máxima durante este teste foi de 632 ml de H2/min/mg de metal precioso e a atividade final foi de 510 ml de H2/mín/mg de metal precioso na produção de 40,1 MT de TDA per kg de metal precioso, resultando em um taxa de desativação de 19,3% sobre esta faixa. Tabela 7: Os dados de hidrogenação de dinitrotolueno para o Exemplo 1.
Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml per quilograma de metal precioso de H2 per minuto per miligrama de metal precioso 0,8 397 1,7 406 2,7 420 3,8 511 4,8 490 6,0 500 7,1 556 8,3 554 9,5 576 10,7 563 11,9 547 13,1 567 14,3 603 15,5 574 16,7 600 17,9 563 19,0 602 20,2 632 21,4 602 22,5 632 23,7 612 24,9 576 26,0 622 27,2 592 28,4 548 29,6 628 30,8 574 31,9 559 33,1 583 34,3 552 35,5 613 Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml per quilograma de metal precioso de H2 per minuto per miligrama de metal precioso 36,6 565 37,8 507 39,0 578 40,1 510 Exemplo 2
Durante as últimas etapas da preparação de um catalisador de
4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de Pt + 5,0 % em peso de Fe em um negro de acetileno comprimido a 100 % produzido pela tecnologia proprietá- ria da Degussa, pó sibunit (este pó sibunit foi descrito no exemplo compara- tivo 2) foi adicionado à suspensão aquosa do catalisador na relação de 5 partes de pó sibunit para 1 parte de catalisador em uma base de peso. Esta mistura foi agitada com relação à homogeneidade, filtrada e depois lavada com água deionizada. A mistura catalítica resultante tinha a carga de metal final de 0,75 % em peso de Pd + 0,083 % em peso de Pt + 0,83 % em peso de Fe, continha 29,7 % em peso de água e tinha um tempo de filtração de 2 minutos e 15 segundos (favor ver o exemplo de aplicação 3). Esta mistura catalítica tinha uma atividade de hidrogenação de ácido cinâmico de 11525 ml de H2 por minuto por miligrama de metal precioso (favor ver o exemplo de aplicação 2) e também foi testada com relação à hidrogenação de pulso de DNT para TDA de acordo com o exemplo de aplicação 1. Os resultados para o teste de hidrogenação de DNT podem ser vistos na tabela 8 e figura 3. A atividade de hidrogenação de DNT máxima durante este teste foi de 418 ml de H2/mín/mg de metal precioso e a atividade final foi de 297 ml de H2/min/mg de metal precioso na produção de 39,9 MT de TDA per kg de me- tal precioso, resultando em um taxa de desativação de 28,9 % sobre esta faixa. Tabela 8: Os dados de hidrogenação de dinitrotolueno para o Exemplo 2.
Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml per quilograma de metal precioso de Hz per minuto per miligrama de metal precioso 0,79 212 0,82 289 1,72 314 2,48 327 3,33 358 4,17 373 4,69 368 5,78 365 6,90 357 7,68 398 9,92 396 11,04 383 12,22 392 13,37 418 14,55 409 15,67 407 16,85 400 17,97 407 19,12 411 20,27 385 21,45 365 22,60 387 23,75 374 24,93 367 26,08 368 27,22 350 28,40 354 29,55 341 30,61 319 31,76 318 32,91 339 Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml per quilograma de metal precioso de H2 per minuto per miligrama de metal precioso 34,06 329 35,24 327 36,42 308 37,57 300 38,72 294 39,90 297 Exemplo 3
Durante as últimas etapas da preparação de um catalisador de
4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de Pt + 5,0 % em peso de Fe em um negro de acetileno comprimido a 100 % produzido pela tecnologia proprietá- ria da Degussa, pó sibunit (este pó sibunit foi descrita no exemplo compara- tivo 2) foi adicionado na relação de 5 partes de pó sibunit para 1 parte de catalisador em uma base de peso à uma suspensão aquosa do catalisador. Esta mistura foi agitada até a homogeneidade, filtrada e depois lavada com água deionizada. A mistura catalítica resultante tinha a carga de metal final de 0,75 % em peso de Pd + 0,083 % em peso de Pt + 0,83 % em peso de Fe, continha 35,7 % em peso de água e tinha um tempo de filtração de 2 minutos e 24 segundos (favor ver o exemplo de aplicação 3). Esta mistura catalítica também foi testada com relação à hidrogenação de pulso de DNT para TDA de acordo com o exemplo de aplicação 1. Os resultados para o teste de hidrogenação de DNT podem ser vistos na tabela 9 e figura 3. A atividade de hidrogenação de DNT máxima durante este teste foi de 407 ml de H2/min/mg de metal precioso e a atividade final foi de 295 ml de H2/min/mg de metal precioso na produção de 38,7 MT de TDA per kg de me- tal precioso, resultando em um taxa de desativação de 27,5 % sobre esta faixa. Tabela 9: Os dados de hidroqenação de dinitrotolueno para o Exemplo 3.
Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml per quilograma de metal precioso de H2 per minuto per miligrama de metal precioso 1,1 340 2,1 321 3,2 348 4,3 341 5,4 359 6,5 361 7,6 365 8,7 370 9,7 357 10,9 378 11,9 368 13,0 352 14,2 365 15,2 407 16,3 395 17,5 376 18,6 395 19,7 381 20,8 404 21,9 387 23,1 375 24,2 375 25,3 402 26,4 393 27,5 385 28,6 350 29,8 371 30,9 354 32,0 356 33,1 335 34,2 317 Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml per quilograma de metal precioso de H2 per minuto per miligrama de metal precioso 35,3 336 36,5 316 37,6 307 38,7 295 Exemplo 4
Uma parte de um catalisador de 4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de Pt + 5,0 % em peso de Fe comercialmente disponível em um negro de acetileno comprimido a 50 % produzido pela tecnologia proprietária 5 da Degussa foi diluída com 5 partes de pó sibunit (este pó sibunit foi descrito no exemplo comparativo 2) sobre uma base de peso em uma suspensão aquosa que foi agitada até a homogeneidade e filtrada. A mistura resultante tinha a carga de metal final de 0,75 % em peso de Pd + 0,083 % em peso de Pt + 0,83 % em peso de Fe e tinha uma atividade de hidrogenação de ácido 10 cinâmico de 9124 ml de H2 por min por miligrama de metal precioso (favor ver o exemplo de aplicação 2). Este catalisador também foi testado com re- lação à hidrogenação de pulso de DNT para TDA de acordo com o exemplo de aplicação 1. Os resultados para o teste de hidrogenação de DNT podem _ ser vistos na tabela 10 e figura 3. A atividade de hidrogenação de DNT má- 15 xima durante este teste foi de 487 ml de H2/min/mg de metal precioso e a atividade final foi de 327 ml de H2/min/mg de metal precioso na produção de 38,99 MT de TDA per kg de metal precioso, resultando em um taxa de desa- tivação de 32,9 % sobre esta faixa.
Tabela 10: Os dados de hidrogenação de dinitrotolueno para o exemplo 4.
Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml de per quilograma de metal precioso H2 per minuto per miligrama de metal precioso 0,45 234 0,48 300 1,18 327 1,94 360 2,84 383 Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml de per quilograma de metal precioso H2 per minuto per miligrama de metal precioso 3,69 409 4,60 448 5,75 446 6,93 444 7,99 455 10,16 473 11,34 433 12,52 487 13,73 437 14,91 463 16,09 468 17,30 469 18,51 461 19,69 454 20,84 416 22,02 427 23,14 426 24,35 404 25,47 389 26,62 420 27,74 367 28,31 353 28,98 344 29,83 340 30,95 359 32,13 370 33,27 354 34,42 364 35,57 347 36,72 333 37,90 332 38,99 327 Exemplo 5
Durante as últimas etapas da preparação de um peso de um catalisador de 4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de Pt + 5,0 % em pe- so de Fe em um negro de acetileno comprimido a 50 % produzido pela tec- 5 nologia proprietária da Degussa, um carvão ativado (ativado por vapor e com base em madeira - este é o primeiro tipo de um tal suporte aqui utilizado) foi adicionado a uma suspensão aquosa do catalisador na relação de 5 partes de carvão ativado para 1 parte de catalisador em uma base de peso. Esta mistura foi agitada até a homogeneidade, filtrada e depois lavada com água 10 deionizada. A mistura catalítica resultante tinha a carga de metal final de 0,75 % em peso de Pd + 0,083 % em peso de Pt + 0,83 % em peso de Fe, continha 13,1 % em peso de água e tinha um tempo de filtração de 2 minu- tos e 41 segundos (favor ver o Exemplo de aplicação 3).
Exemplo 6
Durante as últimas etapas da preparação de um catalisador de
4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de Pt + 5,0 % em peso de Fe em um negro de acetileno comprimido a 50 % produzido pela tecnologia proprietária da Degussa, carvão ativado (ativado por vapor e com base em madeira - este é o segundo tipo de um tal suporte aqui usado) foi adicionado a uma 20 suspensão aquosa do catalisador na relação de 5 partes de carvão ativado para 1 parte de catalisador em uma base de peso. Esta mistura catalítica foi agitada até a homogeneidade, filtrada e depois lavada com água deionizada. A mistura resultante tinha a carga de metal final de 0,75 % em peso de Pd + 0,083 % em peso de Pt + 0,83 % em peso de Fe, continha 31,1 % em peso 25 de água e tinha um tempo de filtração de 3 minutos e 8 segundos (favor ver o Exemplo de aplicação 3). Esta mistura catalítica foi testada com relação à hidrogenação de pulso de DNT para TDA de acordo com o exemplo de apli- cação 1. Os resultados para o teste de hidrogenação de DNT podem ser vistos na tabela 11 e figura 3. A atividade de hidrogenação de DNT máxima 30 durante este teste foi de 483 ml de H2/min/mg de metal precioso e a ativida- de final foi de 303 ml de h^/min/mg de metal precioso na produção de 38,8 MT de TDA per kg de metal precioso, resultando em um taxa de desativação de 37,3 % sobre esta faixa.
Tabela 11: Os dados de hidrogenação de dinitrotolueno para o exemplo 6.
Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml de per quilograma de metal precioso H2 per minuto per miligrama de metal precioso 0,9 275 1,7 312 2,5 364 3,5 396 4,1 362 5,1 417 6,1 430 7,0 400 7,6 381 8,9 413 9,9 467 11,0 483 12,0 449 13,2 447 14,0 412 15,1 483 16,2 483 17,3 433 18,3 432 19,3 426 19,9 409 20,9 395 22,0 409 22,9 349 24,0 398 24,9 328 25,9 354 27,0 349 28,0 332 29,1 343 Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml de per quilograma de metal precioso H2 per minuto per miligrama de metal precioso 30,2 350 31,2 346 32,3 335 33,4 335 34,5 321 35,5 302 36,7 309 37,8 302 38,8 303 Exemplo 7
Durante as últimas etapas da preparação de um catalisador de
4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de R + 5,0 % em peso de Fe em um negro de acetileno comprimido a 50 % produzido pela tecnologia proprietária 5 da Degussa, carvão ativado (ativado por vapor e com base em madeira - este é o segundo tipo de um tal suporte aqui usado) foi adicionado a uma suspensão aquosa do catalisador na relação de 5 partes de carvão ativado para 1 parte de catalisador em uma base de peso. Esta mistura foi agitada até a homogeneidade, filtrada e depois lavada com água deionizada. A mis- 10 tura catalítica resultante tinha a carga de metal final de 0,75 % em peso de Pd + 0,083 % em peso de Pt + 0,83 % em peso de Fe, continha 66 % em peso de água e foi testada com relação à hidrogenação de pulso de DNT para TDA de acordo com o exemplo de aplicação 1. Os resultados para o teste de hidrogenação de DNT podem ser vistos na tabela 12 e figura 3. A 15 atividade de hidrogenação de DNT máxima durante este teste foi de 497 ml de hymin/mg de metal precioso e a atividade final foi de 319 ml de H2/min/mg de metal precioso na produção de -39,3 MT de TDA per kg de metal precioso, resultando em uma taxa de desativação de 37,3 % sobre esta faixa.
20 Tabela 12: Os dados de hidrogenação de dinitrotolueno para o exemplo 7.
Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml per quilograma de metal precioso de H2 per minuto per miligrama de metal precioso 1,1 442 2,0 376 2,9 392 4,0 437 5,1 424 6,2 396 7,3 453 8,4 436 9,6 477 10,7 453 11,8 460 13,0 497 14,1 443 15,2 486 16,4 477 17,5 465 18,7 462 19,8 468 21,0 463 22,1 458 23,3 465 24,4 465 25,6 455 26,7 440 27,9 422 29,0 454 30,2 433 31,3 431 32,5 409 33,6 409 34,7 402 Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml per quilograma de metal precioso de H2 per minuto per miligrama de metal precioso 35,9 367 37,0 370 38,2 341 39,3 319 Exemplo 8
Durante as últimas etapas da preparação de um catalisador de
4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de Pt + 5,0 % em peso de Fe em um negro de acetileno comprimido a 100 % produzido pela tecnologia proprietá- ria da Degussa, pó sibunit (este pó sibunit foi descrito no exemplo compara- tivo 2) foi adicionado a uma suspensão aquosa do catalisador na relação de partes de pó sibunit para 1 parte de catalisador em uma base de peso. Es- ta mistura foi agitada até a homogeneidade, filtrada e depois lavada com água deionizada. A mistura catalítica resultante tinha a carga de metal final de 0,75 % em peso de Pd + 0,083 % em peso de Pt + 0,83 % em peso de Fe e foi testado com relação a hidrogenação de pulso de DNT para TDA de a- cordo com o exemplo de aplicação 1. Os resultados para o teste de hidroge- nação de DNT podem ser vistos na tabela 13 e figura 3. A atividade de hi- drogenação de DNT máxima durante este teste foi de 439 ml de H2/min/mg de metal precioso e a atividade final foi de 312 ml de H2/min/mg de metal preciosos na produção de 37,1 MT de TDA per kg de metal precioso, resul- tando em um taxa de desativação de 28,9 % sobre esta faixa.
Tabela 13: Os dados de hidrogenação de dinitrotolueno para o exemplo 8.
Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml per quilograma de metal precioso de H2 per minuto per miligrama de metal precioso 0,7 274 1,4 302 1,9 279 2,8 347 3,7 411 4,7 388 Tons Métricas de TDA produzidas Atividade de Hidrogenação em ml per quilograma de metal precioso de H2 per minuto per miligrama de metal precioso 5,8 402 6,9 398 8,0 407 9,1 435 10,2 419 11,3 419 12,4 439 13,6 409 14,7 407 15,9 416 17,0 404 18,1 416 19,2 416 20,4 404 21,5 413 22,7 378 23,8 366 24,9 372 26,0 373 27,0 346 28,0 365 29,1 348 30,2 350 31,4 336 32,5 340 33,6 341 34,8 333 35,9 335 37,1 312 Exemplo 9
Durante as últimas etapas da preparação de um catalisador de
4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de Pt + 5,0 % em peso de Fe em um negro de acetileno comprimido a 100 % produzido pela tecnologia proprietá- ria da Degussa, pó sibunit (este pó sibunit foi descrito no exemplo compara- tivo 2) foi adicionado a uma suspensão aquosa do catalisador na relação de 5 partes de pó sibunit para 1 parte de catalisador sobre uma base de peso.
Esta mistura catalítica foi agitada até a homogeneidade, filtrada e depois lavada com água deionizada. A mistura resultante tinha a carga de metal final de 0,75 % em peso de Pd + 0,083 % em peso de Pt + 0,83 % em peso de Fe, continha 49,3 % em peso de água e tinha um tempo de filtração de 3 minutos e 43 segundos (favor ver o Exemplo de aplicação 3).
Exemplo 10
Durante as últimas etapas da preparação de um catalisador de
4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de Pt + 5,0 % em peso de Fe em um negro de acetileno comprimido a 100 % produzido pela tecnologia proprietá- ria da Degussa, carvão ativado (ativado por vapor e com base em madeira - 15 este é o segundo tipo de um tal suporte aqui utilizado) foi adicionado a uma suspensão aquosa de catalisador na relação de 5 partes de carvão ativado para 1 parte de catalisador sobre uma base de peso. Esta mistura catalítica foi agitada até a homogeneidade, filtrada e depois lavada com água deioni- zada. A mistura resultante tinha a carga de metal final de 0,75 % em peso de 20 Pd + 0,083 % em peso de Pt + 0,83 % em peso de Fe, continha 64,6 % em peso de água e tinha um tempo de filtração de 2 minutos e 18 segundos (fa- vor ver o Exemplo de aplicação 3).
Exemplo 11
Durante as últimas etapas da preparação de um catalisador de 25 4,5 % em peso de Pd + 0,5 % em peso de Pt + 5,0 % em peso de Fe em um carvão com base em madeira ativado por vapor (tipo 1) produzido pela tec- nologia proprietária da Degussa, pó sibunit (este pó sibunit foi descrito no exemplo comparativo 2) foi adicionado a uma suspensão aquosa do catali- sador na relação de 5 partes de pó sibunit para 1 parte de catalisador sobre 30 uma base de peso. Esta mistura catalítica foi agitada até a homogeneidade, filtrada e depois lavada com água deionizada. A mistura resultante tinha a carga de metal final de 0,75 % em peso de Pd + 0,083 % em peso de Pt + 0,83 % em peso de Fe, continha 3,0 % em peso de água e tinha um tempo de filtragem de 0 minuto e 38 segundos (favor ver o Exemplo de aplicação
3).
A Tabela 14 resume os dados medidos sobre os catalisadores, 5 suportes, auxiliares de reação e misturas catalíticas aqui descritas. Pode-se ver que a adição de um auxiliar de reação não apenas melhora a capacidade de filtração do sistema de catalisador, mas também melhora a atividade dos catalisadores sobre uma base de metal ativo. Em qualquer caso, nem a ati- vidade nem a seletividade do catalisador o torna pior pela adição do auxiliar 10 de reação. Outra vantagem era que se podia controlar mais facilmente a quantidade final de água no catalisador a partir de níveis muito elevados de -80 % em peso a praticamente 0 % em peso, dependendo das propriedades desejadas do catalisador. Tabela 14: O resumo dos dados de catalisador Cat1 Sup.2 Rxn Relação4 % em CA Act.5 DNT max DNT Produção8 Teste9 da Tempo de Add3 de Cat. peso de Act.6 final de TDA % Desat. Filtro em m para Add. H2O act.7 Final de DNT &s10 CE1 AB 50% --- --- < 1 --- --- --- --- --- 5 m 15 s CE2 Sib --- --- < 1 --- --- --- --- --- 0 m 41 s CE3 AB 50% --- 1:5 74 8043 429 236 39.9 45 4 m AB 50% 39 s CE4 AB 50% --- --- 81 4440 367 219 40 40.3 > 8 m CE5 AB 50% --- 1:5 78 --- --- --- --- --- 4 m AB 50% 28 s CE6 AB 100% --- --- 78 3920 --- --- --- --- > 8 m CE7 AC --- --- --- --- 216 173 24 19.9 --- CE8 Sib --- --- 27 1700 A atividade foi muito baixa para medir 0 m 35 s E1 AB Sib 1:5 1 10324 632 510 40 19.3 2 m 50% 03 s E2 AB 100% Sib 1:5 30 11525 418 297 39.9 28.9 2 m 15 s E3 AB Sib 1:5 36 --- 407 295 38.7 27.5 2 m 100% 24 s E4 AB Sib 1:5 58 9124 487 327 39 32.9 --- 50% Continuação Cat1 Sup.2 Rxn Relação4 % em CA Act.5 DNT max DNT Produção8 Teste9 da Tempo de Add3 de Cat. peso de Act6 final de TDA % Desat. Filtro em m para Add. H2O act.7 Final de DNT &s10 E5 AB 1-AC11 1:5 13 -- --- --- --- --- 2 m 50% 41 s E6 AB 50% 2-AC12 1:5 31 --- 483 303 38.8 37.3 3 m 08 s E7 AB 50% 2-AC 1:5 66 --- 497 319 39.3 39.3 --- E8 AB 100% Sib 1:5 --- --- 439 312 37.1 28.9 --- E9 AB 100% Sib 1:5 49 --- --- --- --- --- 3 m 43 s E10 AB 100% 2-AC 1:5 65 --- --- --- --- --- 2 m 18 s E11 1-AC Sib 1:5 30 --- --- --- --- --- 0 m 38 s 1) designação de catalisador na patente: CE = exemplo comparativo e E = exemplo,
2) Sup. = tipo de suporte: AB = Negro de Acetileno com % de compressão, AC = carvão ativado (com número de tipo) e Sib = pó sibunit.
3) auxiliar de reação: AC = carvão ativado (com número de tipo) e Sib = pó sibunit.
4) A relação de catalisador para aditivo sobre uma base de peso, onde o aditivo é suporte novo ou um auxiliar de reação.
5) A atividade de hidrogenação de ácido cinâmico em ml de H2/min/miligrama de metal precioso.
6) A atividade máxima do teste de hidrogenação de pulso de DNT nas uni- dades de ml de H2/min/MG de metal precioso.
7) A atividade final do teste de hidrogenação de pulso de DNT nas unidades de ml de H2/min/MG de metal precioso.
8) O rendimento de TDA final durante o teste de DNT em unidades de MT de TDA / kg de metal precioso.
9) A % de desativação durante o teste de hidrogenação de pulso de DNT para a produção final.
10) O tempo de filtração como determinado pelo teste de filtração em minu- tos (m) e segundos (s).
11)1 -AC = carvão ativado tipo 1.
12) 1-ÁCIDO = carvão ativado tipo 2.
Os resultados de hidrogenação de DNT (ver o exemplo de apli- cação 1) são graficamente demonstrados na Figura 3.
Embora modificações possam ser feitas por aqueles versados
na técnica, tais modificações são incluídas dentro do espírito da presente invenção como definido por estas divulgações e reivindicações.
Claims (17)
1. Mistura catalítica resultante de um catalisador metálico em pó com um material sólido (referido aqui como um auxiliar de reação) que pos- sui boas propriedades de filtração, não interfere com a reação, não interfere com a reciclagem do catalisador de volta para a reação, não interfere com o refino e recuperação do metal do catalisador após ser gasto, e não se sepa- rará do catalisador durante a preparação desta mistura catalítica, a reação química ou a separação desta mistura catalítica do meio de reação, visto que a relação do auxiliar de reação para o catalisador varia de 0,05 a 20 so- bre uma base de peso.
2. Mistura catalítica resultante de um catalisador metálico em pó com um material sólido (referido aqui como um auxiliar de reação) que pos- sui boas propriedades de filtração, não interfere com a reação, não interfere com a reciclagem do catalisador de volta para a reação, não interfere com o refino e recuperação do metal a partir do catalisador após ser gasto, e não se separará do catalisador durante a preparação desta mistura catalítica, a reação química ou a separação desta mistura catalítica do meio de reação acordo com a reivindicação 1, visto que a relação do auxiliar de reação para o catalisador varia de 4 a 6 sobre uma base de peso.
3. Mistura catalítica resultante de um catalisador metálico em pó com um material sólido (referido aqui como um auxiliar de reação) que pos- sui boas propriedades de filtração, não interfere com a reação, não interfere com a reciclagem do catalisador de volta para a reação, não interfere com o refino e recuperação do metal a partir do catalisador após ser gasto, e não se separará do catalisador durante a preparação desta mistura catalítica, a reação química ou a separação desta mistura catalítica a partir do meio de reação de acordo com a reivindicação 1, visto que a relação do auxiliar de reação para o catalisador é 5 sobre uma base de peso.
4. Mistura catalítica de acordo com a reivindicação 1, consistindo em um catalisador de metal precioso sustentado por negro de acetileno e pó sibunit nas relações de pó sibunit para catalisador variando de 0,05 a 20 so- bre uma base de peso.
5. Mistura catalítica de acordo com a reivindicação 1, consistindo em um catalisador de metal precioso sustentado por negro de acetileno e pó sibunit nas relações de pó sibunit para catalisador variando de 4,0 a 6,0 em uma base de peso.
6. Mistura catalítica de acordo com a reivindicação 1, consistindo em um catalisador de metal precioso sustentado por negro de acetileno e pó sibunit na relação de pó sibunit para catalisador de 5 sobre uma base de peso.
7. Mistura catalítica de acordo com a reivindicação 1, consistindo em um catalisador de metal precioso sustentado por negro de acetileno e carvão ativado nas relações de carvão ativado para catalisador variando de 0,3 a 20 sobre uma base de peso.
8. Mistura catalítica de acordo com a reivindicação 1, consistindo em um catalisador de metal precioso sustentado por negro de acetileno e carvão ativado nas relações de carvão ativado para catalisador variando de 4,0 a 6.0 sobre uma base de peso.
9. Mistura catalítica de acordo com a reivindicação 1, consistindo em um catalisador de metal precioso sustentado por negro de acetileno e carvão ativado na relação de carvão ativado para catalisador de 5 sobre uma base de peso.
10. Uso das misturas de catalisador como definidas na reivindi- cação 1, para a transformação catalítica de compostos.
11. Uso das misturas de catalisador como definidas na reivindi- cação 1, para a hidrogenação, desidrogenação, isomerização, aminação redutiva, alquilação redutiva, oxidação e/ou hidratação de compostos orgâni- cos e nitratos.
12. Uso das misturas de catalisador como definidas na reivindi- cação 1, para a hidrogenação de olefinas.
13. Uso das misturas de catalisador como definida na reivindica- ção 1, para a hidrogenação de compostos de nitro.
14. Uso das misturas de catalisador como definida na reivindica- ção 1, para a hidrogenação de compostos de nitro aromáticos.
15. Uso das misturas de catalisador como definidas na reivindi- cação 1, para a hidrogenação de dinitrotolueno em toluenodiamina.
16. Uso das misturas de catalisador como definidas na reivindi- cação 1, para a hidrogenação de dinitrotolueno em toluenodiamina, onde o catalisador em pó de metal precioso contém Pd, Pt e Fe.
17. Uso das misturas de catalisador como definidas na reivindi- cação 1, para a hidrogenação de dinitrotolueno em toluenodiamina, onde o catalisador em pó de metal precioso contém Pd, Pt e Fe nas relações de peso de 9:1:10 para Pd:PT:Fe.
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