Катализатор для окисления фенола
Изобретение касается каталитической химии, в частности катализатора для окисления фенола, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой, углеперерабатывающей, коксохимической, целлюлозно-бумажной отраслях промышленности. Цель - повышение активности, стабильности и механической прочности катализатора. Последний содержит, мас.%: оксид меди 8-10, оксид кобальта 1-2, оксид титана 12-14, γ-оксид алюминия 13-15 цемент остальное. Использование нового катализатора позволяет увеличить степень окисления фенола при его исходной концентрации 4 г/л и времени окисления 10 мин с 90,6% до 97,5%, причем через 36 ч работы катализатора глубина окисления фенола составила 98,1% при потере массы его на 0,2 против 81,4% и 7 мас.% для известного катализатора. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (!9! (I! I
А1 (51)5 В 01 J 23/72, 23/74, С 02 F 1/74 ю йп» t
""j с !
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Целью изобретения является повышение активности, стабильности и механической прочности катализатора эа счет дополнительного содержания в его составе оксида кобальта, оксида тйтана и цемента при определенном содержании компонентов, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4612072/31-04 (22) 28 ° 11.88 (46) 30. 12.90. Бюл. К- 48 (7!) Институт нефте- и углехимического синтеза при Иркутском государственном университете (72) Р.П.Кочеткова, Л.И.Шпилевская, А,Ф,Бабиков, С.А.Эппель, Ф.К.Шмидт, О.А.Гуренко, В.В.Сараев, И.Д.Шевченко и И.П.Шиверская (53) 66.097.3(088.8) (56) Sadana А., Katzer G,Â. "Сас1уtic oxidation of phenol in aguecus
solution oveer copper 0xida" Ind.En8, Chim, Fundam, 1974, !1- 2, 127-134.
Галуткина К.А. и др. Использование метода химического окисления в процессах очистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Тематический обзор. Сер.:
:Охрана окружающей среды. И., 1979, с 47.
Изобретение относится к производству гетерогенных катализаторов жидкофазного окисления (ЖФО) фенолов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой, углеперерабатывающей, коксохимической, целлюлозно-бумажной отраслях промышленности.
2 (54) KATAJIH3AT0P ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ФЕНОЛА (57} Изобретение касается каталитической химии, в частности катализатора для окисления фенола, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой, углеперерабатывающей, коксохимической, целлюлозно-бумажной отраслях промышленности. Цель †. повышение активности, стабильности и механической прочности катализатора. Последний содержит, мас.%: оксид меди 8-10, оксид кобальта 1-2; оксид титана 12l4; (-оксид алюминия 13-15; цемент остальное. Использование нового катализатора позволяет увеличить степень окисления фенола при его исходной концентрации 4 г/л и времени окисления 10 мин с 90,6 до 97,5%, причем через 36 ч работы катаяизагора глубина окисления фенола составила
98,1% при потере массы его на 0,2. против 81,4% и 7 мас.% для известного катализатора, 1 табл.
1616690. Пример 1. Для приготовления
100 г активной основы в z-образный смеситель загружают 57,4 г гидроокиси алюминия, .30 r оксида титана. Все содержимое xapomo перемешивают и заливают водой с температурой 40-50 С. Полученную сметанообразную смесь нагревают до 75-80 С, после чего в течение 10-15 мин добавляют
27,8 г основного карбоната меди. В реакционную массу добавляют 10%-ныл раствор NaOH a течение 30-40 мпн до рН 9.
Затем в реакционную массу добавляют 9„7 r шестиводного азотнокислого кобальта дозируя его из горячего раЭ о створа (тсмпература 75-80 С) в течение 5-10 мин, Реакционную массу вновь доводят 10%-кпа> раствором NaOH до рН 9. Загустевшую реакционную смесь разбавляют горючей водой (7580 С) до сметанообразной массы. Затем каталиэаторную смесь нейтрализуют 10-15%-ной азотной кислотой при 25 постоянном перемешивании в течение
) ч до рН 7,5.
После найтрализации реакционную массу оставляют стоять в течение 1015 ч. Маточный раствор декантируют, реакционную массу трехкратно промывают горячей водой, отжимают и высушивают при 100-105 С.
Затем активную основу подвергают прокалке при 500-530 С в течение б ч о, 35 при постепенном подъеме температуры со скоростью 70 С в час. Прокаленную активную основу при необходимости разматывают и гомогенизируют.
Пример 2. Катализатор состава, мас.%: оксид меди 8; оксид кобальта 1; оксид титана 12; оксид алюминия 15; цемент остальное, готовят смешением при комнатной температуре в z-образном смесителе 40 r активной основы состава, мас.%: окснд кобальта 2,5; оксид меди 20„; оксид титана
30; оксид; алюминия 37,,5, с 60 г цсмента и 40-45 r воды до получения однородной катализаторной массы с последующим формованием и виде гранул и их цементацией в эксикаторе ..-: течение 7 сут.
Аналогично изготавливают катапиза5S тор, содержащий оксид меди, оксид кобальта, оксид титана, -оксид алюминия и цемента в различном массовом соотношении.
Пример 3. 50 мл исследуемого раствора фенола с концентрацией 4 г/л заливают в металлический реактор, снабженный электрообогревом. В раствор помещают 2,5 r фракции 1,0-1,6 катализатора состава, мас.%: оксид меди 8; оксид кобальта 1; оксид ти" тана 12; /-оксид алюминия 15 и цемент остальное, приготовленного по примеру 2. Реактор забалчивают, продувают азотом, а затем включают обогрев и механическое перемешивание реак" .ционной смеси с помощью качалки с амплитудой колебаний 100-150 в 1 мин.
Подъем температуры до 170 С проиэвоо дят в атмосфере азота, затем в реактор подают технический кислород иэ баллона, создают давление, которое поддерживают практически постоянным
1,2 МПа. Оксиление фенола проводят в течение 10 мин.
По окончании опыта окиспенный раствор сливают через систему охлаждения при плаВном сбросе давления в реакторе.
Для оценки каталитической актив" ности катализатора проводят опыты с определением остаточной концентрации фенола в очищенном растворе с помощью метода газожидкостной хроматографии. Кроме того, катализаторы исследуют также на механическую прочность. Полученные результаты представлены в таблице.
Для оценки каталитической стабильности катализатора, проводят опыты по окислению фенола в условиях, как в примере 3. Полученные данные представлены в таблице.
Как следует из представленных данных, предлагаемый катализатор по сравнению с известным обладает повышенной активностью, стабильностью, механической прочностью и гидролитической стойкостью. Так, степень окисления фенола при его исходной концентрации, равной 4 г/л, и при времени окисления, равном 10 мин„ составляет
97,5%. Через 36 ч работы глубина окисления фенола сохраняется практически на том же уровне (98,1%), при этом потери катализатора за этот период времени составляют 0,2 мас.% °
В присутствии катализатора-прототина степень окисления фенола с этой же исходной концентрацией составляет
90,6%, которая в течение 36 ч рабо5 1616690 ты понижается до 81,4Х Потерй ката= миния, отличающийся тем, лизатора-прототипа составляют около что, с целью повышения активности, 7 мас.Е. стабильности и механической прочности
Использование предлагаемого катали- катализатора он дополнительно содер5 е
Затора в процессе очистки фенолсодер- жит оксид кобальта, оксид титана и жащих сточных вод позволит ликвидиро- цемент при следующем содержании комвать сброс их в открытые водоемы для понентов, мас.Ж! нефтеперерабатывающей, углеперераба- Оксид меди 8-10 тывающей и другой промышленности. Оксид кобальта 1-2
Оксид титана 12-14
Формула изобретения -оксид алюмиКатализатор для окисления фенола, ния включающий оксид меди и. $-оксид алюСравнительные данные по определеии>о катапитической активности, стабильности и механической прочности каталиэатора при ра.эличном соотношении активных компонентов
13-15
Остальное
Степень окислении фенола, Х, после, ч
МехаиичесПример, емент кая прочОксид Оксид f Îê кобель- титана аяоми та
10 40 80 120
15 .
I5
l5
l5
l5
l5
8
l0
8
8
l5
lO
l0
l0
l8 (ср) 19 (ср)
21 (ср)
22 (ср)
23 (ср)
24 (ср), 25 (ср)
26
27 (ср)
28 (ср)
29 (ср)
30 (ср)
31
Прототип
91,6
95,9
94,9
92,9
90,1
9l 3
92,3
95,8
95,5
93,9
90,5
92,0
92,3
95,1
90,6
92,0
95,8
95 0
93,0
90 3
91,0
92,0.
95,6
95>3
93,8
90,8
93,0
91,8
94,8
9l 3
93 8
95,1
94,8
92,8
90,1
90,8
91,4
94,8
94,0
93,2
91,6
92,8
92,4
93,1
92 0 87,6
90,1
94,6
95,6
98>6
97,8
97,0
88,3
90,1
95,4
97,6
98 6
97,8
92,1
82,0
8
8
lO
IO
lO
lO
74
69
66
1,0
1,0
1,0
l iO
1,0
l>O
2,0
2,0
2iO
2,0
2 0
2,0
2,0
2,0
IO
l3
17
l7
17
l0
13
17
17
12
l2 !
l2 !
12
12
12
12
12
12
14
14
59
59
66
59
56
57
Составитель Н.Путова
Редактор М.Бандура Техред М.Д!щык Корректор С>Черни
Заказ 4083 Тираж 431 Подписное.
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
"Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 1!>1
Производственно-издательский комбинат
2
4 (ср)
5 (ср)
7
8 (ср)
9 (ср)
10 (ср)
11 (ср)
12
13
14. (ср)
I5
l6 (ср)
l7 (ср) 1,0
1,0
1,0
l>O
0,7
1,5
2,0
1,0
2,5
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
1,0
0,7
1,0
12
12
l2
12
l2
12
12
12 !
12
l3
14
13
12
64 98,6
63 98,5
62 98,4
66 98,4
64,3 98,6
63,5 98,8
63 98>2
57 98,1
67„5 98, 1
6! 95>0
63 95,0
60 98,4
59 98,9
58 95,3
63 95,4
62,3 98,4
69 90,4
94,0
94,6
95,6
90,1
92,7
95>0
95,6
95,4
95,6 .
95,4
95,4
95,6
95,4
95,3
95,4
91,4
95 6
94,1
94,3
94,8
9l 0
92,7
95,1
95,8
95,8
95>!
96,1
96;8
96,1
95 3
95,1
95,1
90,8
94,1
94,8
95,0
95,7
9l, l
93,0
94,8
95 1
94,1
95,8
96,8
97,0
97>4
96,0
95,8
95,0
91,2
93 0
93,7
95,2
96,0
90,7
93,4
95,6
96,0
96,0
95,9
97,6
97,8
97,8
95,8
95,7
95,3
90,8
9l 8 (Иехан. потери)
90 1
96,0
95,0
93,0
90,4
91,0
92;8
96,0
95,3
94,0
90,0
91,8
92,8
95,0
85,4
