PROCESO PARA LA PRODUCCION DE CIANURO DE HIDROGENO POR EL PROCESO BMA Y CATALIZADOR PARA LA IMPLEMENTACION DEL MISMO.

Proceso para la producción de cianuro de hidrógeno por el denominado proceso BMA,

en el cual un hidrocarburo alifático que tiene 1 a 4 átomos C se hace reaccionar con amoníaco en presencia de un catalizador que contiene platino a 1000 hasta 1350ºC y se separa cianuro de hidrógeno del gas de reacción formado,

caracterizado porque

el platino del catalizador está impurificado con oro

Proceso para la producción de cianuro de hidrógeno por el proceso BMA y catalizador para la implementación del mismo.

La invención se refiere a un proceso para la producción de cianuro de hidrógeno por el denominado proceso BMA, en el cual un hidrocarburo alifático con 1 a 4 átomos C se hace reaccionar con amoníaco en presencia de un catalizador que contiene platino a 1000 hasta 1350ºC y se separa cianuro de hidrógeno del gas de reacción.

La invención se refiere adicionalmente a un catalizador para la implementación del proceso, con el cual pueden reducirse los problemas de formación de hollín y/o puede incrementarse la capacidad de producción por una actividad incrementada del catalizador.

El proceso BMA para la producción de cianuro de hidrógeno es conocido per se - véase Ullmann's Encyclopedia [sic) of Industrial Chemistry, 5ª edición revisada [sic] 1978, vol. A8, páginas 162-163.

En un esfuerzo para aumentar el rendimiento de cianuro de hidrógeno y la vida de servicio de los catalizadores utilizados, se han investigado diversos sistemas catalíticos. En el proceso de acuerdo con DE-AS 10 13 636, se emplean catalizadores que, además de uno o más metales del grupo del platino, contienen aluminio y/o magnesio en forma metálica o en forma de nitruro. De este documento no puede extraerse indicación alguna en cuanto a qué metales del grupo de platino deberían combinarse entre sí a fin de obtener alguna ventaja comparada con el uso exclusivo de platino en combinación con los metales base mencionados.

En el proceso de acuerdo con EP 0 299 175 B1 se hace reaccionar un hidrocarburo alifático que tiene 1 a 4 átomos de carbono, particularmente metano, con amoníaco en presencia de una capa de catalizador localizada sobre un artículo moldeado. La capa de catalizador se obtenía por impregnación del artículo moldeado con una solución que contenía iones platino e iones aluminio y calentamiento en condiciones reductoras. Aunque estos procesos permitían reducir los ciclos de regeneración necesarios para establecer la actividad plena del catalizador, el problema de formación de hollín, que es conocido per se y que conduce a una reducción en la actividad del catalizador y por consiguiente a una disminución en la capacidad de producción, no está resuelto adecuadamente.

El problema de la formación de hollín del catalizador en el proceso BMA se aborda también en la memoria descriptiva de la publicación DE 19 33 240. Para reducir la tendencia a la formación de hollín, se emplea un catalizador que comprende un revestimiento de platino, que puede estar aleado opcionalmente con hasta 20% molar de otro metal, sobre mullita calcinada como soporte. No se hace descripción alguna en cuanto a qué otros constituyentes de aleación podrían estar implicados en este caso.

Por EP 0 407 809 B1 se conoce un proceso para la producción de revestimientos catalíticamente activos sobre la superficie de artículos moldeados constituidos por óxido de aluminio para la producción de cianuro de hidrógeno por el proceso BMA. Para el revestimiento, se emplea una suspensión que contiene platino metálico elemental particulado y aluminio elemental particulado en una relación atómica Pt:Al comprendida entre 0,001 y 1. La suspensión, en la que el líquido soporte comprende preferiblemente disolventes orgánicos, puede contener adicionalmente óxidos adhesivos o precursores de los mismos, tales como poli(organoalcoxisiloxanos). El revestimiento catalíticamente activo contiene, además del platino metálico, aluminio y/o nitruro de aluminio formado a partir del mismo. Compuestos tales como los que pueden formarse por la interacción de las sustancias anteriores con las sustancias reaccionantes utilizadas en el proceso, con inclusión de aleaciones Pt-Al, pueden estar presentes también. Aunque otros metales del grupo de platino, con inclusión de paladio, y mezclas de metales del grupo de platino pueden utilizarse al igual que platino, no puede deducirse de este documento ventaja específica alguna para una combinación de sustancias particular. Además del al menos un metal del grupo de platino y aluminio, la suspensión puede contener adicionalmente uno o más metales o compuestos metálicos distintos catalíticamente activos susceptibles de reducirse a estos metales. Se menciona también en este caso el cobre como catalíticamente activo. De este documento no puede deducirse indicación alguna en cuanto a por qué y en qué cantidad una persona experta en la técnica debería utilizar cobre para modificar el platino a fin de conseguir una ventaja comparada con el uso de platino exclusivamente.

Si bien es cierto que la patente EP arriba mencionada expone de qué modo pueden producirse revestimientos con espesores de capa diferentes sobre un artículo moldeado, no se hace indicación alguna de qué medida podría utilizarse para reducir el problema de la formación de hollín y/o para aumentar la actividad del catalizador y por tanto la capacidad de producción que puede alcanzarse.

El mecanismo del enlace C-N mediado por Pt⁺ fue investigado por Schwarz y colaboradores utilizando el ejemplo de la síntesis de HCN a partir de metano y amoníaco - J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10614 a 10625. De esta investigación se sigue que, comparado con otros cationes de metales de transición, que incluyen Fe⁺, Co⁺, Rh⁺, W⁺, Os⁺, Ir⁺ y Au⁺, Pt⁺ ocupa una posición especial con respecto a la capacidad para activar el metano y mediar el enlace C-N. En contraste con el platino, el oro no es capaz de activar el metano, es decir, de realizar el primer paso de una fracción de carbeno (AuCH²⁺). Por el contrario, un AuCH²⁺ obtenido por otros medios puede reaccionar con amoníaco con formación de CH₂NH₂⁺ y formar subsiguientemente cianuro de hidrógeno. El problema de la formación de hollín no se aborda en esta investigación.

Aún cuando fuera posible reducir el problema de formación de hollín en el catalizador en el proceso BMA por utilización de un catalizador v.g. de acuerdo con EP 0 299 174 B1 o EP 0 407 809 B1, cierta formación de hollín ocurre sin embargo sobre la superficie del catalizador en la operación continua - en la práctica el catalizador está localizado en el interior de tubos de contacto, v.g. hechos de óxido de aluminio. La formación de hollín - incluyendo el término hollín en lo sucesivo todos aquellos depósitos que contienen carbono sobre el catalizador - conduce a pérdidas de eficiencia y hace por tanto necesarias ciertas contramedidas. Para reducir la formación de hollín o para tratar una desactivación que se ha producido ya debido a formación de hollín, la relación molar de amoníaco a metano utilizada puede, por ejemplo, aumentarse más acusadamente o el reactor puede hacerse funcionar periódicamente con amoníaco solo. No obstante, estas contramedidas significan que tiene que separarse una mayor cantidad de amoníaco del gas de reacción, dando como resultado costes de proceso incrementados. De acuerdo con otra alternativa para reducir el problema del hollín, los tubos de contacto pueden limpiarse periódicamente por medios mecánicos, pero esto consume mucho tiempo y conduce por tanto a una reducción en la disponibilidad y por consiguiente la capacidad, de la planta.

El objeto de la presente invención es por tanto proporcionar un proceso mejorado para la producción de cianuro de hidrógeno por el proceso BMA. La mejora se refiere por una parte a reducir la tendencia a la formación de hollín del catalizador y por consiguiente aumentar la capacidad de la planta. Como alternativa o además de esto, la tendencia a la formación de hollín del catalizador a emplear en el nuevo proceso puede variar dentro del marco convencional si, al mismo tiempo, el catalizador exhibe mayor actividad de tal modo que se consigue una vez más un aumento en la capacidad de una planta.

Los objetos anteriores, así como otros objetos que pueden deducirse de la descripción siguiente, pueden alcanzarse por empleo de un catalizador de platino, que está impurificado con oro en cierta medida.

Se ha encontrado un proceso para la producción de cianuro de hidrógeno por el denominado proceso BMA, en el cual un hidrocarburo alifático con 1 a 4 átomos C se hace reaccionar con amoníaco en presencia de un catalizador que contiene platino a 1000 hasta 1350ºC y se separa cianuro de hidrógeno del gas de reacción formado, caracterizado porque el platino del catalizador está impurificado con oro.

Las reivindicaciones...

1. Proceso para la producción de cianuro de hidrógeno por el denominado proceso BMA, en el cual un hidrocarburo alifático que tiene 1 a 4 átomos C se hace reaccionar con amoníaco en presencia de un catalizador que contiene platino a 1000 hasta 1350ºC y se separa cianuro de hidrógeno del gas de reacción formado,

caracterizado porque

el platino del catalizador está impurificado con oro.

2. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado porque

el platino está impurificado con 0,01 a 50% molar, particularmente 0,1-30% molar de oro.

3. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2,

caracterizado porque

el catalizador contiene adicionalmente aluminio o magnesio en forma elemental o forma de nitruro, particularmente nitruro de aluminio.

4. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizado porque

el catalizador está dispuesto como un revestimiento sobre un material soporte constituido por un material cerámico de óxido o nitruro, particularmente óxido de aluminio.

5. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,

caracterizado porque

el catalizador contiene como sus componentes principales platino, oro y nitruro de aluminio y/o una aleación platino-aluminio y está dispuesto como un revestimiento sobre artículos moldeados, particularmente como un revestimiento interior de tubos de aleación constituidos sustancialmente por óxido de aluminio, por medio de un adhesivo de óxido o silicato.

6. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,

caracterizado porque

la reacción se lleva a cabo en presencia de un revestimiento del catalizador dispuesto sobre un artículo moldeado constituido sustancialmente por óxido de aluminio, en el cual el revestimiento del catalizador puede obtenerse por aplicación de una suspensión, que contiene platino elemental particulado, aluminio o nitruro de aluminio particulado, oro particulado como agente impurificante o un compuesto de este elemento y un precursor de un adhesivo de óxido o silicato en un líquido soporte, en donde la relación atómica de Pt a Al es 0,01 a 10 y la relación molar de Pt a elemento impurificador es al menos 1:0,001 y preferiblemente 1:0,01 a 1:1, sobre el artículo moldeado, evaporación del líquido soporte y transferencia del artículo moldeado revestido de este modo al estado catalíticamente activo por calentamiento del mismo en presencia de amoníaco o nitrógeno a 1000 hasta 1350ºC.

7. Catalizador adecuado para implementación del proceso BMA para la producción de cianuro de hidrógeno, que contiene

en forma de un revestimiento que se adhiere firmemente, por medio de un adhesivo de óxido o silicato, sobre un artículo moldeado constituido por un material cerámico de óxido, carbonuro (sic) o nitruro, particularmente de óxido de aluminio.