NUEVO DESCUBRIMIENTO IN SITU DE LECHOS DE CATALIZADOR.

Procedimiento para el recubrimiento de piezas internas en un reactor,

excepto el recubrimiento de espumas que pueden calentarse eléctricamente, al menos parcialmente de células abiertas, con un material catalíticamente activo o un precursor del mismo, según el cual se proporciona un aerosol, que contiene como fase dispersa el material catalíticamente activo o el precursor del mismo, en el que la fase dispersa del aerosol presenta un tamaño de partícula en el intervalo de desde 0,1 hasta 10 µm y se conduce el aerosol con una velocidad en el intervalo de desde 0,2 hasta 4 m/s a través del reactor, que se ajusta de modo que la fase dispersa del aerosol se deposita sobre las piezas internas en el reactor.

La invención se refiere a un procedimiento para el recubrimiento de piezas internas en un reactor así como a un uso.

En la técnica de procedimientos químicos se realizan un gran número de reacciones en catálisis heterogénea, en las que el catalizador se encuentra principalmente como sólido, en casos esporádicos también como líquido, y los reactivos y el catalizador son fases en contacto, pero distintas entre sí.

En el caso de la catálisis heterogénea, la reacción tiene lugar en la superficie del catalizador. Por tanto en los reactores para la realización de reacciones con catálisis heterogénea se incorporan piezas internas que presentan una superficie específica lo más grande posible con actividad catalítica. Tales piezas internas son por ejemplo lechos de materiales de relleno aleatorios o empaquetamientos ordenados.

Los lechos de materiales de relleno están compuestos por materiales de relleno individuales que están configurados como catalizadores completos o como catalizadores soportados. A este respecto, el material de relleno individual está ya compuesto por material catalíticamente activo o se produce mediante recubrimiento de un portador inerte con material catalíticamente activo.

Por el contrario, el objetivo de la invención era recubrir piezas internas, que están ya instaladas en reactores para la realización de reacciones con catálisis heterogénea, con material catalíticamente activo o con precursores para la formación de material catalíticamente activo, es decir, posibilitar un recubrimiento in situ de piezas internas en un reactor para la realización de reacciones con catálisis heterogénea. El procedimiento posibilitará en particular una regeneración del catalizador desactivado, sin que para ello deba desmontarse el catalizador, y por tanto sin pérdidas por tiempo de parada considerables para el reactor.

Por el documento US 5 821 187 se conoce un procedimiento de este tipo, sin que se tomen medidas concretas para su realización.

La solución consiste en un procedimiento según la reivindicación 1.

Sorprendentemente se encontró que es posible recubrir piezas internas en un reactor para la realización de reacciones con catálisis heterogénea sin un desmontaje de las mismas, que requiere tiempo y costes, en el propio reactor con material catalíticamente activo o un precursor para la producción de material catalíticamente activo.

Para ello debe proporcionarse en primer lugar un aerosol, que contiene como fase dispersa el material catalíticamente activo o un precursor del mismo. Como aerosoles se designan en general sistemas coloidales de gases con partículas líquidas o sólidas pequeñas distribuidas en los mismos con un tamaño de partícula de hasta 10 µm. Como fase dispersa para el aerosol se selecciona el material catalíticamente activo correspondiente para la reacción respectiva, que por regla general se encuentra como sólido. En este caso no se trata por regla general de sustancias puras, ya que la mayoría de los catalizadores técnicos son catalizadores mixtos o de varias sustancias, es decir, además de la sustancia catalíticamente activa contienen también otros aditivos. Tales aditivos pueden ser por ejemplo los denominados promotores, que intensifican la acción catalizadora. Los aditivos pueden impedir también, como los denominados reforzadores estructurales, una sinterización con una reducción relacionada con la misma de la superficie o actuar como aglutinante. También es posible, en lugar de sustancias de acción catalítica, utilizar precursores de las mismas, que no se transforman en la forma catalíticamente activa hasta etapas de procedimiento adicionales.

El aerosol puede generarse de manera ventajosa, partiendo del material catalíticamente activo que se encuentra como sólido o un precursor del mismo, que se encuentra como sólido, mediante trituración en seco del mismo, preferiblemente en etapas, y concretamente mediante trituración previa, por ejemplo en un molino de martillos y trituración muy fina en un molino de chorro, dosificación, por ejemplo a través de un dosificador de escobillas, y dispersión del material triturado en un flujo de gas inerte, preferiblemente nitrógeno. La dosificación del material catalíticamente activo en el flujo de gas inerte debe tener lugar preferiblemente de manera que no se supere un límite de carga superior del aerosol con fase dispersa, en el que el aerosol puede transportarse aún de manera neumática.

Un método de producción adicional utilizado con frecuencia para aerosoles es la pulverización de una fase líquida, que puede contener un sólido en disolución o en suspensión o la pulverización de una emulsión por medio de boquillas. A este respecto se separan las partículas gruesas, es decir con un tamaño de partícula por encima de aproximadamente 10 µm, mediante deposición por inercia y se inyectan las partículas finas en un flujo de gas inerte. El medio de disolución o medio de dispersión líquido se evapora preferiblemente, en particular mediante secado o mediante sobrecalentamiento.

Además pueden utilizarse otros procedimientos para la generación de aerosol, por ejemplo desublimación a partir de la fase gaseosa, síntesis de llama o pulverización por ultrasonidos.

Preferiblemente se generan aerosoles con un tamaño de partícula de la fase dispersa en el intervalo de desde 0,1 hasta 10 µm, de manera especialmente preferible en el intervalo de desde 0,5 hasta 5 µm.

El aerosol se conduce ahora a través del reactor, ajustándose la velocidad del aerosol de manera que la fase dispersa se deposite sobre las piezas internas en el reactor. La velocidad del aerosol adecuada para ello puede determinarla el experto basándose en los mecanismos de deposición conocidos teniendo en cuenta las propiedades de las partículas de la fase dispersa, en particular la distribución del tamaño de partícula, densidad, forma, carga electrostática y porcentaje de la fase dispersa en el aerosol. Los mecanismos de deposición eficaces se describen en la bibliografía técnica, por ejemplo en S. Löffler “Staubabscheiden”, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1988. La deposición puede tener lugar debido a la inercia de las partículas, el movimiento de difusión de las partículas debido al movimiento de Brown y turbulencia, efectos de bloqueo, fuerza de la gravedad y fuerzas electrostáticas.

Preferiblemente, en el caso del procedimiento según la invención, la velocidad de tubo vacío del aerosol se ajusta en el intervalo de desde 0,1 hasta 10 m/s, de manera especialmente preferible desde 0,2 hasta 4 m/s, más preferiblemente desde 0,2 hasta 2 m/s.

La expresión velocidad de tubo vacío designa a este respecto de manera conocida el cociente del flujo volumétrico del aerosol y el área de sección transversal libre del reactor que se atraviesa. Por área de sección transversal libre ha de entenderse el área de sección transversal accesible para el aerosol, es decir, no se cuentan las piezas internas para el área de sección transversal libre.

Según el procedimiento según la invención pueden recubrirse fundamentalmente todos los tipos de piezas internas en reactores.

Preferiblemente puede tratarse en este caso de piezas internas de cuerpos moldeados móviles unos respecto a otros, que en particular pueden encontrarse como lecho fijo, como lecho fluidizado o como lecho móvil.

Las piezas internas que han de recubrirse pueden encontrarse también como un sistema poroso, consolidado, al menos parcialmente de poros abiertos, en particular como material textil tejido, de punto, trenzado o como espuma, excluyéndose las espumas que pueden calentarse eléctricamente. En el presente documento se denomina como consolidado un sistema que está formado por un sólido unido de manera continua, que sólo puede separarse en partes individuales de manera irreversible.

Según el procedimiento según la invención pueden recubrirse también piezas internas con canales de flujo ordenados, en particular monolitos o empaquetamientos ordenados. La forma geométrica de los canales de flujo no está limitada fundamentalmente en este sentido, siendo posibles por ejemplo secciones transversales circulares, angulares.

Las piezas internas que han de recubrirse pueden ser también tubos, en particular tubos de aletas, a través de los cuales se conduce un portador de calor.

En muchos casos de aplicación, el material catalíticamente activo depositado sobre las piezas internas... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el recubrimiento de piezas internas en un reactor, excepto el recubrimiento de espumas que pueden calentarse eléctricamente, al menos parcialmente de células abiertas, con un material catalíticamente activo o un precursor del mismo, según el cual se proporciona un aerosol, que contiene como fase dispersa el material catalíticamente activo o el precursor del mismo, en el que la fase dispersa del aerosol presenta un tamaño de partícula en el intervalo de desde 0,1 hasta 10 µm y se conduce el aerosol con una velocidad en el intervalo de desde 0,2 hasta 4 m/s a través del reactor, que se ajusta de modo que la fase dispersa del aerosol se deposita sobre las piezas internas en el reactor.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el aerosol se conduce con una velocidad en el intervalo de desde 0,2 hasta 2 m/s a través del reactor.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la fase dispersa del aerosol presenta un tamaño de partícula en el intervalo de desde 0,5 hasta 5 µm.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el aerosol se genera mediante trituración en seco de un catalizador sólido o de un precursor de un catalizador sólido, en particular hasta un tamaño de partícula en el intervalo de desde 0,1 hasta 10 µm, preferiblemente en el intervalo de desde 0,2 hasta 5 µm, dosificación y dispersión en un flujo de gas inerte, en particular en un flujo de nitrógeno.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el aerosol se genera mediante pulverización por medio de boquillas de un líquido opcionalmente calentado o de una mezcla de líquidos, o de una disolución, suspensión o emulsión opcionalmente sobrecalentada.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las piezas internas están formadas por cuerpos moldeados móviles unos respecto a otros, que se encuentran preferiblemente como lecho fijo, como lecho fluidizado o como lecho móvil.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las piezas internas se encuentran como sistema poroso consolidado, en particular como material textil tejido, de punto, trenzado o como espuma, excepto espumas que pueden calentarse eléctricamente.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por piezas internas con canales de flujo ordenados, en el que las piezas internas son en particular monolitos o empaquetamientos ordenados.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las piezas internas son tubos, en particular tubos de aletas, a través de los que se conduce un portador de calor.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la fase dispersa depositada sobre las piezas internas en el reactor se somete a etapas de procedimiento adicionales, en particular se fija, se activa y/o se calcina.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el recubrimiento es un primer recubrimiento.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el recubrimiento es una reactivación del material de catalizador sobre la superficie de piezas internas en un reactor.

13. Uso del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, para el recubrimiento de piezas internas en reactores para la realización de reacciones heterogéneas en fase gaseosa, en particular de reacciones de oxidación o deshidrogenación, preferiblemente para la síntesis de anhídrido del ácido maleico, anhídrido del ácido ftálico, acroleína, ácido (met)acrílico u óxido de etileno.