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DE3229905A1 - Festbett-katalysator - Google Patents

Festbett-katalysator

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Publication number
DE3229905A1
DE3229905A1 DE19823229905 DE3229905A DE3229905A1 DE 3229905 A1 DE3229905 A1 DE 3229905A1 DE 19823229905 DE19823229905 DE 19823229905 DE 3229905 A DE3229905 A DE 3229905A DE 3229905 A1 DE3229905 A1 DE 3229905A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
fixed bed
activated carbon
cologne
carbon fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19823229905
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihisa Yokohama Kanagawa Fujimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei Corp
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Asahi Kasei Kogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd, Asahi Kasei Kogyo KK filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
Publication of DE3229905A1 publication Critical patent/DE3229905A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C51/16—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/21—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
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    • C07C51/245—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of oxygen-containing groups to carboxyl groups of keto groups or secondary alcohol groups
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Description

Festbett-Katalysator
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Festbett-Katalysator und insbesondere einen Festbett-Kataysator, der den Durchgang eines fließenden Mediums ohne großen Widerstand ermöglicht und eine große Berührungsfläche
zwischen dem fließenden Medium und dem Katalysator und darüber hinaus, wenn das fließende Medium ein Gas und eine Flüssigkeit enthält, zwischen dem Gas1 und der Flüssigkeit herstellt und beibehält.1
Aktivierter Kohlenstoff wird bisher als Katalysator-Träger in Form von Pulver oder Granulat verwendet. Weiterhin wird Pulver oder Granulat aus aktiviertem Kohlenstoff zusammen mit aktiven Katalysator-Komponenten oder solchen Komponenten, die später aktiviert werden können, durch Formpressen oder dergleichen zu porösen
festen Produkten, die gesinterten Metallen ähneln, verfestigt. Die auf diese Weise erhaltenen porösen festen Produkte werden beispielsweise als Elektroden in Brennstoffzellen verwendet.
Diese porösen festen Katalysatoren verursachen jedoch
einen hohen Widerstand, wenn durch sie ein fließendes Medium hindurchgeschickt wird, und lassen sich nicht in einem röhrenförmigen Reaktor einsetzen, in dem eine Reaktion durchgeführt wird, während ein fließendes Medium über eine lange Strecke transportiert wird. Infolgedessen treten beim Einsatz solcher porösen festen Katalysatoren für andere industrielle Anwendungen viele Schwierigkeiten auf.
Die allgemein in der chemischen Industrie für katalytische Reaktionen verwendeten Anlagen lassen sich unterteilen in Festbett-Reaktoren und Fließ- oder Wirbelbett-Reaktoren. Derartige Festbett-Reaktoren werden
verbreitet eingesetzt in Gasphasen-Festbett-Reaktionssystemeh, beispielsweise bei Hydrierungsreaktionen wie der Erzeugung von Anilin aus Nitrobenzol und der Erzeugung von Cyclohexan aus Benzol sowie weiterhin für Hydrierungsreaktionen bei der Raffination von Erdöl. Die
1.0 hydrierende Entschwefelung von Schweröl wird ebenfalls in einem Flüssigphase-Festbett-Reaktionssystem durchgeführt.
Ein Festbett-Reaktor besitzt den Vorteil, daß Vorrichtungen zur Abtrennung des Katalysators von dem Reak-
tionsprodukt nicht benötigt werden und eine' Reaktion bei einer hohen Katalysator-Konzentration durchgeführt . werden kann. Bei Festbett-Reaktionsanlagen ist es jedoch erforderlich, den Katalysator in Form von durch Verfestigung des Katalysators hergestellten Pellets
oder'in grobkörniger Form einzusetzen. Hieraus ergeben sich häufig Probleme wie ein Bruch der Pellets oder Körner und eine Verminderung der Katalysator-Aktivität, die durch. Sinterung der Oberfläche der Pellets oder Körner verursacht wird. Weiterhin ergeben sich bei der
Verwendung von Pellets oder Körnern auch Probleme dahingehend, daß Fließen und Diffusion des fließenden Mediums in deren Inneres wegen deren Grobkörnigkeit nicht glatt und gleichmäßig erfolgen, obwohl sie porös sind, und daß, da ihre spezifische Oberfläche für die
einzelnen Teilchen klein ist, der Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit unzureichend ist, was sich nachteilig auswirkt.
Fließbett-Reaktoren werden eingesetzt bei der Hydrierung von Alkylanthrachinon zur Erzeugung von Hydrogenperoxid, der Hydrierung von Glucose zur Erzeugung von Sorbit etc..
In Fließbett-Reaktoren können feinteilige Katalysatoren eingesetzt werden. Dadurch besitzen sie den Vorteil, daß der Kontakt zwischen dem Katalysator und dem fließenden Medium wie einer Flüssigkeit und einem Gas intensiviert werden kann. Weiterhin ist auch nicht die
Gefahr gegeben, daß der Katalysator dadurch seine Aktivität einbüßt, daß infolge der Reaktion eine Anhäufung von Wärme in den Katalysator-Körnern eintritt.
Ein Fließbett-Reaktor erfordert jedoch Vorrichtungen zur Abtrennung des Katalysators von dem Reaktionspro-
dukt, und eine solche Trennung ist aufwendig, da der Katalysator in feinteiliger Form vorliegt. Insbesondere wenn eine Reaktion mit hohem Wirkungsgrad bei einer hohen Katalysator-Konzentration durchgeführt werden soll, wird die Abtrennung des Katalysators noch schwieriger und aufwendiger.
Zur Lösung der im Vorstehenden dargelegten Probleme ist . in der US-PS 4 182 919 ein Verfahren offenbart, bei dem für die Abtrennung eines Katalysators'in einem Reaktor ein Filter eingesetzt wird. Dieses Verfahren bringt
jedoch verschiedene Probleme wie ein Zusetzen des. Filters und den Arbeitsgang der Umkehrwäsche des Filters mit sich. Wenn ein Reaktionsprodukt einen niedrigen Siedepunkt besitzt wie etwa bei der Erzeugung von Cyclohexan, kann der Katalysator von dem Reaktionspro-
dukt dadurch getrennt werden, daß das Reaktionsprodukt von dem oberen Teil des Reaktors als Gas abgezogen
322930b
wird. Bei der Herstellung von Reaktionsprodukten mit hohen Siedepunkten, wie etwa von Sorbit, läßt sich jedoch ein solches Verfahren nicht einsetzen.
In einem Fließbett-Reaktor unter Verwendung feinteiliger Katalysatoren ist der Kontakt zwischen fließfähigen Medien, d.h. Gas und Flüssigkeit, unzureichend, auch wenn der Kontakt zwischen dem Katalysator und dem fließfähigen Medium verbessert werden kann. Infolgedessen erfordert der Fließbett-Reaktor Betriebsbedingungen mit hohem Energieverbrauch, etwa kräftiges Rühren bei der Einleitung einer großen Gas-Menge in die Flüssigkeit.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Festbett-Katalysator, der eine große Kontakt-Fläche zwischen
einem fließenden Medium und dem Katalysator liefert und ermöglicht, daß das fließende Medium glatt und gleichmäßig durch diesen hindurchströmt, obwohl es sich um einen Katalysator für den Einsatz in einem Festbett-Reaktor handelt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Festbett-Katalysator, der die Kontakt-Fläche zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit vergrößert.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Katalysator mit hoher Aktivität.
Die vorliegende Erfindung macht einen Festbett-Katalysator verfügbar, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er aktivierte Kohlenstoff-Fasern und eine oder mehrere aktive Katalysator-Komponenten umfaßt, die auf den aktivierten Kohlenstoff-Fasern niedergeschlagen ist. Die
aktivierten Kohlenstoff-Fasern sind in Form eines solchen Gefüges ausgebildet, in dem sie miteinander verschlungen sind. Das Gefüge besitzt eine hohe Retentionskraft der Raumausfüllung, so daß eine Fülldichte
von 0,2 g/cm3 oder weniger unter einer Druckbelastung von mindestens 0,981 bar (1 kg/cm2) beibehalten wird.
Der Festbett-Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung wird dadurch hergestellt, daß ein oder mehrere aktive Katalysator-Komponenten auf faserförmigem aktivierten Kohlenstoff oder aktivierten Kohlenstoff-Fasern mit hoher spezifischer Oberfläche und hohem Ädsorptionsvermögen niedergeschlagen werden. Diese aktivierten Kohlenstoff-Fasern werden in der. Weise hergestellt, daß aus verschiedenen Materialien wie Acrylfasern, CeI-lulosefasern und Pech hergestellte Fasern oder flammwidrige Fasern, die noch nicht hinreichend carbonisiert sind, einer Aktivierungs-Behandlüng, etwa einer Wasserdampf-Behandlung, unterzogen werden,. wodurch sie aktiv und porös gemacht werden. Die Fasern werden in einem
volumenfüllenden Zustand eingesetzt, in dem die Fasern miteinander verschlungen sind, z.B. in filzähnlicher Form. · · ■
Eine aktivierte Kohlenstoff-Faser besitzt Steifigkeit als einzelnes Garn, d.h. in Form einer individuellen
Faser, und eine yolumenfüllende Zusammenballurig solcher aktivierten Kohlenstoff-Fasern ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine starke Druckbelastung aushalten kann und daß sie eine niedrige Fülldichte beibehält. Selbst wenn ein fließendes Medium unter Druck durch diesen
Festbett-Katalysator hindurchgeschickt wird, tritt aus diesem Grunde keine nennenswerte Deformation ein, und
der Grad der Raumausfüllung bleibt erhalten. Infolgedessen ermöglicht der Festbett-Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung den Durchtritt eines fließenden Mediums ohne großen Widerstand. Da weiterhin die Zwischenräume zwischen den Fasern unverringert erhalten .bleiben, werden in stabiler Weise eine große Kontaktfläche zwischen dem fließenden Medium und dem Katalysator sowie eine große Kontaktfläche zwischen einer die Faser benetzenden Flüssigkeit und einem Gas aufrechterhalten.
Die gleichmäßige Ablagerung einer oder mehrerer aktiver Katalysator-Komponenten auf aktivierten Kohlenstoff-Fasern mit einem solchen Gefüge, bei dem die Fasern miteinander verschlungen sind (eine solche Struktur
wird im Folgenden als "Filz-Struktur" bezeichnet), erfordert andere Arbeitstechniken als die, die bei pulvrigem oder granulatförmigem aktivierten Kohlenstoff angewandt werden. Zu diesen Arbeitstechniken zählen ein Verfahren, bei dem eine die Katalysator-Kompo-
nente oder -Komponenten enthaltende Flüssigkeit zur Vermeidung einer ungleichmäßigen Adsorption des Kata-.lysators rasch in einem Filz aus aktivierten Kohlenstoff-Fasern umgewälzt wird, ein Verfahren, bei dem die spezielle Katalysator-Komponente so gewählt wird, daß
deren langsame Adsorption an den Fasern erreicht wird, sowie ein Verfahren, bei dem unter allmählicher Temperaturerhöhung Verbindungen, die nur schwach adsorbiert werden, in solche Verbindungen umgewandelt werden, die leicht adsorbiert werden.
.30 Je nach der Art der gewünschten aktiven Katalysator-Komponente können verschiedene Arbeitsweisen entwickelt werden, und bevorzugte lassen sich auswählen.
Beim Beschicken eines Festbett-Reaktors mit dem Festbett-Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung werden, vorzugsweise Filzbahnen unter Zusammendrücken übereinander in den Reaktor gepackt, wodurch ein einheitliches Festbett in einfacher Weise erhalten werden kann.
In Form eines Beispiels wird der Zusammenhang zwischen dem Druck und der Fülldichte beim Packen von Filz aus aktivierten Kohlenstoff-Fasern mit einem einzelnen Garn-Durchmesser von 7 bis 20 μπι unter Zusammendrücken
in einem Zylinder mit einem Durchmesser von 2 cm in Tabelle 1 dargestellt. Bei einem relativ hohen aufgewandten. Druck bleibt eine niedrige Fülldichte erhalten. Aus diesem Grunde bleibt das Gefüge auch unter dem Druck des Stroms des fließenden Mediums unverändert,
was ein glattes und gleichmäßiges Hindurchtreten des fließenden Mediums ermöglicht; außerdem wird dadurch bewirkt, daß eine vergrößerte Kontaktfläche zwischen dem fließenden Medium und dem Katalysator oder zwischen der die Faseroberfläche benetzenden Flüssigkeit und
einem Gas erhalten bleibt. Auf diese Weise kann in Kombination mit den Eigenschaften des aktivierten Kohlenstoffs, die einen niedergeschlagenen Katalysator mit hoher Aktivität erzeugen, ein Festbett-Katalysator-Gefüge erhalten werden, das eine hohe Reaktions-Akti-
vität besitzt.
Druck bar (kg/cm2) Fülldichte
Tabelle 1 0,981 (D g/cm3
1,96 ( 2) 0,08
3,92 ( 4) 0,10 · '
7,85 ( 8) 0,12
11,8 (12) 0,16
0,20
. Zur Bestimmung des Druckverlustes beim Durchgang eines
fließenden. Mediums durch ein Festbett mit einer Fülldichte, wie sie in der vorstehenden Tabelle 1 angegeben ist, wurden Wasser und Luft mit verschiedenen Geschwindigkeiten durch das Festbett hindurchgeleitet. Es wurde gefunden, daß der Druckverlust durch die nachstehende
Formel (1) dargestellt werden kann:
ΔΡ = 0,9 x s1'2 (VL + 0,04 VG) (1).
Hierin bezeichnen
ΔΡ den Druckverlust (kg/cm2.m),
S die Fülldichte (g/cm3),
· V das durch die Flächeneinheit des inneren Quer-
Schnitts des Festbetts hindurchtretende Wasser-Volumen (cm3/min.cm2) und
V_ das durch die Flächeneinheit des inneren Quer-Schnitts des Festbetts hindurchtretende Luft-Volumen (cm3/min.cm2).
Bei der Durchführung einer Reaktion mit Hilfe einer in der Industrie eingesetzten Reaktor-Kolonne wird im allgemeinen aus wirtschaftlichen Gründen bevorzugt, daß
die Höhe der Reaktor-Kolonne etwa 5 m beträgt und die Verweilzeit einer Reaktionslösung innerhalb von 10 h liegt. Wenn der Festbett-Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung bis zu einer Höhe von 5 m eingefüllt
wird, so daß die Fülldichte 0,2 g/cm3 beträgt, und eine Flüssigkeit wie Wasser und ein Gas wie Luft durch das wie im Vorstehenden hergestellte Festbett mit Geschwindigkeiten von 1 cm3/min.cm2 bzw. 10 cm3/min.cm2 hindurchgeleitet werden, liegt die Verweilzeit der Flüs-
sigkeit innerhalb von 10 h, und der von dem Strom desfließenden Mediums herrührende Druckverlust ·' beträgt gemäß der vorstehend angegebenen Formel (1) 0,981 bar (1 kg/cm2) oder weniger. Damit das Festbett unverändert bleibt und ein stabiles Gefüge behält, ist es demnach
erforderlich, daß das Festbett-Katalysator-Gefüge eine solche Festigkeit besitzt, daß es bei einer Druckbelastung von 0,981 bar (1 kg/cm2) eine Fülldichte von 0,2 g/cm3 oder weniger behält. Es ist wichtig, daß das Gefüge des Festbett-Katalysators durch den Strömungs-
0 druck des fließenden Mediums nicht verformt werden darf. Aus diesem Grunde wird bevorzugt, daß das Festbett-Katalysator-Gefüge bei höherem Strömungsdruck des strömenden Mediums eine niedrigere Fülldichte besitzt. Wie aus Tabelle 1 unmittelbar zu ersehen ist, besitzt
der Festbett-Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung eine solche Festigkeit.
Wenn ein fließendes Medium durch den Festbett-Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung hindurchgeschickt wird, zeigt das fließende Medium einen Durchfluß, der
einem Kolben-Fluß sehr ähnlich ist. Dies wird durch die Tatsache gestützt, daß sogar, wenn Wasser und Luft hindurchgeschickt werden, ein scharfer Gipfel in der Ver-
teilung der Verweilzeit des Wassers beobachtet wird. Dieses Fließverhalten zeigt an, daß eine Rückvermischung nur vermindert stattfindet, und eignet sich für eine Gewinnung des angestrebten Produkts mit einem hohen Umsatz. Je nach dem Typus der Reaktion neigen umzusetzende Substanzen dazu, aufgrund ihrer Wechselwirkung mit dem aktivierten Kohlenstoff langsamer zu fließen als das fließende Medium. Ein solches Verhalten wird.oft beim praktischen Betrieb bevorzugt.
Zur Änderung der Strömung eines fließenden Mediums in einem Festbett des Katalysators gemäß der vorliegenden Erfindung oder der jeweiligen Strömung eines Gases und einer Flüssigkeit können andere Füllmaterialen wie Maschendraht in das Festbett eingearbeitet werden, so daß darin ein plattenahnlicher oder kugelförmiger Raum gebildet wird. Bevorzugt wird jedoch ein allein aus den aktivierten· Kohlenstoff-Fasern bestehendes Gefüge, da es einen besonders gleichmäßigen Kolben-Fluß bewirkt.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten aktivierten Kohlenstoff-Fasern zeigen genügend Steifigkeit, um dem Druck standzuhalten, sofern der einzelne Garn-Durchmesser mindestens 3 μΐη beträgt. Wenn andererseits der einzelne Garn-Durchmesser 50 μπι oder weniger beträgt, hat'die Faser eine Sprödigkeit, die sich nicht
nachteilig auswirkt. Ein im Händel erhältlicher Filz aus aktiviertem Kohlenstoff enthält gewöhnlich miteinander verschlungene Fasern mit einzelnen Garn-Durchmessern von einigen μΐη bis zu einigen zehn μΐη und kann in zufriedenstellender Weise bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Darüber hinaus beträgt seine spezifische Oberfläche etwa 1000 m2/g; dieser Wert ist
nahezu gleich demjenigen des gewöhnlichen aktivierten Kohlenstoffs. Auch seine Adsorptionseigenschaften sind ebenso hoch wie diejenigen des gewöhnlichen aktivierten Kohlenstoffs.
Verschiedene aktivierte Kohlenstoff-Fasern sind im Handel erhältlich, und dementsprechend sollten solche Fasern gewählt werden, die bei Verwendung in Kombination mit einer oder mehreren aktiven Katalysator-Komponenten eine optimale Aktivität zeigen.
Verschiedene aktive Katalysator-Komponenten lassen sich bei der vorliegenden Erfindung verwenden, je nach dem Reaktions-Typus, für den der betreffende fertige aktivierte Kohlenstoff-Faser-Katalysator eingesetzt werden soll. Zu typischen Beispielen für brauchbare Katalysator-Komponenten zählen Edelmetalle wie Pt, Rd, Rh, Ru, Os und Ir, für die aktivierter Kohlenstoff mit Vorteil als Träger verwendet wird.
Diese aktiven Komponenten werden einzeln oder in Form einer Mischung aus zweien oder mehreren verwendet, um die aktivierten Kohlenstoff-Fasern damit zu imprägnieren, oder sie werden auf den aktivierten Kohlenstoff-Fasern niedergeschlagen. Bei Verwendung des Gefüges aus den aktivierten Kohlenstoff-Fasern als Träger beträgt die niedergeschlagene Menge des aktiven Bestandteils allgemein von. 0,01 bis 10 Gew.-%, berechnet als Menge des metallischen Elements bezogen auf den Träger; sie entspricht damit dem üblicherweise verwendeten Bereich.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele näher erläutert, ist jedoch nicht auf diese beschränkt.
Beispiel 1
Ein Filz aus aktivierten Kohlenstoff-Fasern (hergestellt von der Toho Rayon Co., Ltd., das 4 bis 6 Gew.-% Stickstoff enthielt) wurde mit einer wäßrigen Lösung
eines Edelmetallchlorids dadurch getränkt, daß die wäßrige Lösung im Umlauf durch den Filz hindurchgeschickt wurde. Nach Neutralisation mit einer IN wäßrigen Ätznatron-Lösung wurde der Filz mit Wasser gewaschen und 20 h bei 9O0C getrocknet. Anschließend wurde das Edel-
metallchlorid 1 h im Wasserstoffstrom bei 15O0C reduziert, wodurch ein aktivierter Kohlefaser-Katalysator hergestellt wurde. Sodann wurden 6 g des auf diese Weise hergestellten Katalysators in ein Rohr aus nichtrostendem Stahl von 2 cm Durchmesser und 20 cm Länge eingefüllt, wodurch ein Katalysator-Festbett mit einer Fülldichte von 0,10 g/cm3 bei einer Druckbelastung von 1,96 bar (2 kg/cm2) erhalten wurde; durch dieses Festbett wurden eine 1-proz. wäßrige Lösung von Aceton und Wasserstoff-Gas bei gewöhnlicher Temperatur und- Atmo-
sphärendruck abwärts mit Geschwindigkeiten von 100 ml/min bzw. 1 l/min (unter Normalbedingungen) hindurchgeleitet. Auf diese Weise wurde eine kontinuierliche Reaktion zur Umwandlung von Aceton in Isopropyla^- • kohol durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2
dargestellt.
- 14 Tabelle 2
Niedergeschlagenes Umsatz
Edelmetall %
5 % Ru 100 '
2 % Ru + 3 %Pd 95
2 % Ru + 3 % Pt 100
3 % Ru + 2 % Rh 100 5 % Rh 52
Vergleichsbeispiel 1
Pulvriger aktivierter Kohlenstoff (Norit) und eine wäßrige Lösung eines Edelmetallchlorids wurden miteinander vermischt und gerührt, mit einer IN wäßrigen Ätznatron-Lösung neutralisiert, filtriert, mit Wasser· gewaschen und danach in gleicher Weise wie in Beispiel 1 behandelt, wodurch ein Katalysator hergestellt wurde. Anschließend wurde eine 10 Gew.-% des wie vorstehend beschrieben hergestellten Katalysators ' enthaltende .1-proz. wäßrige Lösung von Aceton mit einer Geschwindigkeit von 100 ml/min aufwärts durch ein .Rohr aus nicht-' rostendem Stahl von 2 cm Durchmesser und 20 cm Länge hindurchgeschickt, und zusätzlich wurde Wasserstoff-Gas mit einer Geschwindigkeit von 1 l/min (unter Normalbe-' dingungen) vom Einlaß des Rohres aus nichtrostendem Stahl hindurchgeschickt. Am Auslaß des Rohres aus nichtrostendem Stahl wurden Flüssigkeit und Gas sofort voneinander getrennt. Auf diese Weise wurde eine kontinuierliche Reaktion zur Umwandlung von Aceton in Isopropylalkohol durchgeführt· Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
- 15 Tabelle 3
Niedergeschlagenes Umsatz
Edelmetall . %
5 % Rü 32
2 % Ru + 3 % Pd 25
2 % Ru + 3 % Pt 46
3 % Ru + 2 % Rh 35
5 % Rh " . 15
Beispiel 2
Ein Filz aus faserigem aktivierten Kohlenstoff (hergestellt aus Cellulose-Fasern) wurde mit einer wäßrigen Lösung eines Edelmetallchlorids getränkt und getrocknet. Anschließend wurde das Edelmetallchlorid 1 h im Wasserstoffstrom bei 2000C reduziert, wodurch ein Katalysator hergestellt wurde. Sodann wurden 4,5 g des Katalysators in ein Rohr aus nichtrostendem Stahl von 2 cm Durchmesser und 20 cm Länge eingefüllt, wodurch ein Katalysator-Festbett mit einer Fülldichte von 0,08 g/cm3 bei einer Druckbelastung von 0,981 bar
· (1- kg/.cm2) erhalten wurde; durch dieses Festbett wurden eine .5-proz. Lösung von Phenylaceton in tert-Butanol und Wasserstoff-Gas bei gewöhnlicher Temperatur und Atmosphärendruck abwärts mit Geschwindigkeiten von 10 ml/min bzw. 1,5 l/min (unter Normalbedingungen) hindurchgeleitet. Auf diese Weise wurde eine kontinuierliche Reaktion zur Umwandlung von Phenylaceton in Methylbenzylcarbinol durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 4 dargestellt.
Tabelle 4
Niedergeschlagenes
Edelmetall
Umsatz
%
5 % Ru 5 % Os 5' % Pt
93
100
90
Beispiel 3
. 12 g eines aus einem Filz aus faserigem aktivierten Kohlenstoff (hergestellt von der Toyobo Co., Ltd.) be-
stehenden Katalysators, auf dem 5 Gew.-% Pd niedergeschlagen waren, wurden in ein Rohr aus nichtrostendem Stahl von 2 cm Durchmesser und 20 cm Länge eingefüllt, wodurch ein Katalysator-Festbett mit' einer Fülldichte von 0,19 g/cm3 bei einer Druckbelastung von 11,8 bar
(12 kg/cm2) erhalten wurde; durch dieses Festbett wurden 150 ml einer 30-proz. wäßrigen Glucose-Lösung aufwärts im · Kreislauf mit einer Geschwindigkeit von 25 ml/min und Luft aufwärts mit einer Geschwindigkeit von 0,8 l/min (unter Normalbedingungen) hindurchgelei-
tet. Während der Reaktion wurde der pH der Reaktions-. lösung mit Hilfe einer IN wäßrigen Ätznatron-Lösung auf. 9 bis 10 gehalten. Auf diese Weise wurde eine Reaktion bei gewöhnlicher Temperatur und Atmosphärendruck durchgeführt; die Umwandlung der Glucose in Gluconsäure be-
trug 59,1 %.
- 17 Beispiel 4
Ein Rohr aus nichtrostendem Stahl mit einem Durchmesser von 2 cm und einer Länge von 20 cm wurde mit 8,5 g eines Katalysators beschickt, der aus einem Filz aus faserigem aktivierten Kohlenstoff (hergestellt von der Toyobo Co., Ltd.) bestand, auf dem 4,7 Gew.-% Ru und 0,3 Gew..-% Pd niedergeschlagen waren, wodurch ein Katalysator-Festbett mit einer Fülldichte, von 0,14 g/cm3 bei einer Druckbelastung von 5,89 bar (6 kg/cm2) er-
halten wurde. Sodann wurden durch dieses Rohr ■ aus nichtrostendem Stahl 140 ml einer 50-proz. wäßrigen Glucose-Lösung abwärts im Kreislauf mit einer Geschwindigkeit von 8 ml/min sowie Wasserstoff abwärts mit einer Geschwindigkeit von 2,0 l/min (unter Normalbedin-
gungen) hindurchgeleitet. Während der Reaktion, wurden der Druck auf 7,36 bar (7,5 kg/cm2) und die Temperatur auf 1200C gehalten. Auf diese Weise wurde eine Reaktion 3 h durchgeführt; die Glucose wurde mit einem Umsatz von 100 % in Sorbit umgewandelt.
. Vergleichsbeispiel 2
Ein mit einem Rührer ausgerüsteter 100 ml-Autoklav wurde mit 4,25 g eines Katalysators aus pulvrigem aktivierten Kohlenstoff (Norit), auf dem 4,7 Gew.^% Ru und 0,3 Gew.-% Pt niedergeschlagen waren, und 70 ml einer
50-proz. wäßrigen Glucose-Lösung beschickt. Die Reaktion wurde 3 h unter Rühren durchgeführt, wobei der Druck durch Wasserstoff-Zufuhr auf 7,36 bar (7,5 kg/cm2) und die Temperatur auf 1200C gehalten wurden. Die Glucose wurde mit einem Umsatz von 3 2 % in
Sorbit umgewandelt.

Claims (3)

VON KREISLER SCH®N-WAL*E>* *·-EISHO-IiB. FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER Asahi Kasei Kogyo K.K. 2-6 Dojimahama 1-chome, Kita-ku, Osaka, Japan PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler t 1973 Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF D-5000 KÖLN 1 10. August 1982 W/GF 1144 Patentansprüche
1. Festbett-Katalysator, dadurch gekennzeichnet, daß er aktivierte Kohlenstoff-Fasern umfaßt, auf denen mindestens eine aktive Katalysator-Komponente niedergeschlagen ist, und daß die aktivierten Kohlenstoff-Fasern in Form eines solchen Gefüges ausgebildet sind, in dem sie miteinander unter Bildung eines filzartigen Trägers verschlungen sind, so daß das. Gefüge eine Fülldichte von 0,2 g/cm3 oder weniger unter einer Druckbelastung von mindestens 0,981 bar (1 kg/cm2) beizubehalten vermag.
2. Festbett-Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktivierten Kohlenstoff-Fasern einen Garn-Durchmesser von etwa 3 bis 50 μΐη besitzen.
3. Festbett-Katalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine aktive Katalysator-Komponente aus der aus Pt, Pd, Rh, Ru, Os und Ir und deren Verbindungen bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
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