BRPI0804255A2 - catalisador - Google Patents

Abstract

CATALISADOR. A presente invenção refere-se a um catalisador que compreende paládio, ouro e acetato de metal alcalino como componente cataliticamente ativo sobre um suporte, que é modificado por meio de titânio, ferro, lantânio, cério, itrio e/ou molibdênio, ou áxidos dos mesmos. Ele pode ser usado para preparar monómero acetato de vinila.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CATALISADOR".

A presente invenção refere-se a um catalisador, um processopara produzi-lo e seu uso para preparar monômeros acetato de vinila.

Os catalisadores sobre suporte que contêm ouro, paládio ecompostos de metais alcalinos são usados para a produção de acetato devinila. Com este propósito, eteno, ácido acético e oxigênio molecular ou arsão reagidos na fase gasosa, com ou sem a adição de gases inertes, emtemperaturas na faixa entre 100 e 250 °C e sob pressão ambiente ou pres-são acima da pressão atmosférica, na presença do catalisador sobre suporte.

Os processos para preparar monômero acetato de vinila sãoconhecidos através dos documentos n- DE 16 68 088, EP-A 0 464 633,EP-A-0 519 435, EP-A 0 634 208, EP-A 0 723 810, EP-A 0 634 209,EP-A 0 632 214, EP-A 0 654 301, EP-A 0 723 810, US 4,048,096,US 5,185,308 e US 5,371,277. Estes documentos descrevem também pro-cessos para produzir catalisadores sobre suporte. Dependendo da modali-dade, são produzidos catalisadores sobre suporte que têm uma distribuiçãohomogênea de metal nobre sobre a seção transversal do suporte, e catali-sadores que têm perfil de casca mais ou menos pronunciado.

Os documentos n25 DE-B 21 00 778, US 4,902,823,US 5,250,487, US 5,292,931, US 5,808,136, EP 0 807 615, EP 0 916 402,EP 0 997 192 A1, EP 1 323 469 A2 e EP 0 987 058 descrevem o uso decorpos modelados baseados em dióxidos de silício pirogênicos como supor-tes de catalisadores na preparação do monômero acetato de vinila.

O documento n2 EP-A 0 464 633 descreve um catalisador sobresuporte para preparar monômero acetato de vinila, que é baseado em umsuporte de catalisador que tem pelo menos um canal através do qual o fluidopode passar. Particularmente, faz-se referência a um cilindro oco no qualpelo menos 95% do paládio, ouro e/ou seus compostos ficam localizados emuma região a partir da superfície até 0,5 mm abaixo da superfície do suporte.

Estes textos de patentes descrevem um processo para produziro catalisador sobre suporte que contém ouro, paládio e compostos de metaisalcalinos. Dependendo da modalidade, são obtidos catalisadores que têmuma distribuição homogênea de metal nobre sobre a seção transversal dosuporte, e catalisadores que têm um perfil de casca mais ou menos pronun-ciado.

Estes catalisadores são obtidos usualmente impregnando o su-porte com uma solução básica e uma solução que contém sais de ouro epaládio, sendo que as impregnações ocorrem simultaneamente ou sucessi-vamente, com ou sem secagem intermediária. O suporte é subseqüente-mente lavado para remover qualquer cloreto presente. Antes ou depois dalavagem, os compostos de metais nobres insolúveis precipitados sobre osuporte são reduzidos. O precursor de catalisador obtido desta maneira ésecado e impregnado com acetatos de metais alcalinos ou compostos demetais alcalinos que são convertidos completa ou parcialmente em acetatosde metais alcalinos sob as condições da reação na produção do monômeroacetato de vinila, pára ativar o catalisador. Os compostos de metais alcalinospreferidos são compostos de potássio, particularmente acetato de potássio.

A redução do catalisador pode ser conduzida na fase aquosa ouna fase gasosa. Para conduzir a redução na fase aquosa, os agentes reduto-res apropriados são, por exemplo, formaldeído ou hidrazina. A redução nafase gasosa pode ser efetuada usando hidrogênio ou uma mistura de hidro-gênio/nitrogênio (95% em volume de N2 + 5% em peso de H2) ou eteno. Deacordo com o documento ns EP 0 634 209, a redução é conduzida usandohidrogênio em temperaturas na faixa entre 40 e 260 °C, de preferência entre70 e 200 °C. Entretanto, o catalisador é freqüentemente reduzido por meiode eteno diretamente no reator de produção apenas depois da ativação pormeio de acetato de metal alcalino.

No processo de produção, o catalisador é primeiramente supridoapenas lentamente com os reagentes. Durante esta fase de partida, a ativi-dade do catalisador aumenta e atinge seu nível final apenas depois de diasou semanas.

O documento n2 EP 0 431 478 descreve um processo para pre-parar acetato de vinila na fase gasosa a partir de etileno, ácido acético e oxi-gênio sobre um catalisador que contém paládio e ouro sobre um suporte. Osuporte compreende uma mistura de SÍO2/AI2O3, sedo as partículas de su-porte imprensadas com o auxílio de sais de Li, Mg, Al, Zn ou Mn de um ácidocarboxílico de C2-C20 como aglutinante.

O documento ne EP 0 723 810 A1 descreve um catalisador so-bre suporte para a produção do monômero acetato de vinila, que contémpaládio, ouro e acetato de metal alcalino como componentes cataliticamenteativos sobre um suporte constituído de dióxido de silício, aluminossilicato ouoxido de alumínio, sendo que o suporte contém adicionalmente pelo menosum elemento dos grupos IA, MA, MIA e IVB da Tabela Periódica.

A invenção fornece um catalisador que compreende paládio, ou-tro e acetato de metal alcalino como componentes cataliticamente ativos so-bre um suporte, que se distingue pelo fato de que o catalisador é modificadopor meio de titânio, ferro, lantânio, cério, ítrio e/ou molibdênio ou seus óxi-dos.

O material de suporte pode conter vantajosamente entre 0,1 e10% em peso dos respectivos componentes dopantes.

Na qualidade do material de suporte, é possível usar aluminossi-licato, por exemplo, KA-160 da Südchemie, dióxido de silício, por exemplo,Aerolyst 3045 (Degussa), ou dióxido de titânio, por exemplo, Aerolyst 7751(Degussa).

A invenção fornece ainda um processo para produzir o catalisa-dor, que se distingue pelo fato de que o suporte é impregnado com um saldo pelo menos um componente dopante, calcinado e subseqüentementeimpregnado com o componente cataliticamente ativo, ou o material de supor-te é misturado com um oxido do componente dopante, modelado e subse-qüentemente impregnado com os componentes cataliticamente ativos.

Em uma modalidade da invenção, pelo menos um componentedopante pode ser aplicado ao suporte simultaneamente com o componentecataliticamente ativo.

O catalisador da invenção tem a vantagem de que a proporçãode metal nobre no catalisador necessária para atingir o rendimento espa-ço/tempo pode ser reduzida.Exemplos

O material de suporte do catalisador do exemplo A compreende4% de oxido de ítrio e 96% de dióxido de silício (Degussa Aerolyst 3045). Oscomponentes ativos são paládio, ouro e acetato de potássio.

O catalisador comparativo B compreende apenas os componen-tes ativos paládio, ouro e acetato de potássio aplicados sobre um aluminos-silicato como material de suporte (Südchemie KA-160).

No caso do catalisador do exemplo C, os componentes ativospaládio, ouro e acetato de potássio foram aplicados a um material de suporteque compreende 4,5% de dióxido de titânio, 4,5% de ferro e 91% de dióxidode silício (Degussa Aerolyst 3045).

O catalisador do exemplo D compreende os componentes ativosaplicados a um dióxido de titânio e modificado com 0,3% de oxido de cério,0,8% de oxido de ferro e 0,01% de oxido de molibdênio (Degussa Aerolyst7751).

O material de suporte do catalisador do exemplo E compreende1% de oxido de ítrio, 0,65% de oxido de ferro e 98,35% de dióxido de silício(Degussa Aerolyst 3045).

No caso do catalisador do exemplo F, um dióxido de silício quecontém 3,5% de oxido de iantanio e 6% de oxido de molibdênio foi usadocomo material de suporte e impregnado com os componentes ativos paládio,ouro e acetato de potássio e, simultaneamente com eles, 0,9% de oxido deferro.

No caso do catalisador do exemplo G, um material de suporteque compreende 1,5% de oxido de Iantanio e 98,5% de dióxido de titânio(Degussa Aerolyst 7751) foi usado e impregnado com os componentes ativos.

O catalisador comparativo H compreende 1% de oxido de boro e99% de dióxido de silício como material de suporte mais os componentesativos paládio, ouro e acetato de potássio.A tabela que se segue relata o rendimento de monômero aceta-to de vinila como medida da atividade dos catalisadores em gramas de mo-nômero acetato de vinila por hora e grama de paládio a 155 °C, uma pressãode 0,7 MPa (7 bar) e um GHSV def 3.000 h"1:

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Claims (4)

1. Catalisador que compreende paládio, ouro e acetato de metalalcalino como componentes cataliticamente ativos sobre um suporte, carac-terizado pelo fato de que o catalisador é modificado por meio de titânio, fer-ro, lantânio, cério, ítrio e/ou molibdênio ou óxidos dos mesmos.

2. Processo para produzir o catalisador como definido na reivin-dicação 1, caracterizado pelo fato de que o suporte é impregnado com umsal de pelo menos um componente dopante, calcinado e subseqüentementeimpregnado com o componente cataliticamente ativo, ou o material de supor-te é misturado com um oxido do componente dopante, modelado e subse-qüentemente impregnado com os componentes cataliticamente ativos.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pe-lo fato de que o componente dopante é aplicado ao suporte simultaneamen-te com o componente cataliticamente ativo.

4. Uso do catalisador como definido na reivindicação 1, parapreparar o monômero acetato de vinila.