Masa de adsorción y método para la eliminación de monóxido de carbono de corrientes de materiales.

Masa de adsorción que consiste en 30 a 99, 8 % en peso de cobre calculado como CuO,

0, 1 a 69, 9 % en peso de óxido de zinc y 3 a 69, 9 % en peso de dióxido de circonio, referido en cada caso a la cantidad total de la masa de adsorción, donde la proporción de los componentes individuales suma 100 % en peso, donde el cobre está presente parcialmente en forma metálica y parcialmente en forma de óxido de cobre (I) y/u óxido de cobre (II) .

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2003/009760.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: BENDER, MICHAEL, DR., JUNICKE,HENRIK, HÖLZLE,Markus.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D53/04 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 53/00 Separación de gases o de vapores; Recuperación de vapores de disolventes volátiles en los gases; Depuración química o biólogica de gases residuales, p. ej. gases de escape de los motores de combustión, humos, vapores, gases de combustión o aerosoles (recuperación de disolventes volátiles por condensación B01D 5/00; sublimación B01D 7/00; colectores refrigerados, deflectores refrigerados B01D 8/00; separación de gases difícilmente condensables o del aire por licuefacción F25J 3/00). › con adsorbentes fijos.
  • B01D53/62 B01D 53/00 […] › Oxidos de carbono.
  • B01D53/86 B01D 53/00 […] › Procedimientos catalíticos.
  • B01J20/06 B01 […] › B01J PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS, QUIMICA DE LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS (procedimientos o aparatos para usos específicos, ver las clases correspondientes a los procedimientos o al equipo, p. ej. F26B 3/08). › B01J 20/00 Composiciones absorbentes o adsorbentes sólidas o composiciones que facilitan la filtración; Sorbentes para cromatografía; Procedimientos para su preparación, regeneración o reactivación (utilización de composiciones absorbentes o adsorbentes en la separación de líquidos B01D 15/00; utilización de composiciones con ayudas para la filtración B01D 37/02; utilización de composiciones absorbentes o adsorbentes en la separación de gases B01D 53/02, B01D 53/14). › conteniendo óxidos o hidróxidos de metales no previstos en el grupo B01J 20/04.
  • B01J20/34 B01J 20/00 […] › Regeneración o reactivación.
  • B01J21/06 B01J […] › B01J 21/00 Catalizadores que contienen los elementos, los óxidos o los hidróxidos de magnesio, de boro, de aluminio, de carbono, de silicio, de titanio, de zirconio o de hafnio. › Silicio, titanio, zirconio o hafnio; Sus óxidos o hidróxidos.
  • B01J23/70 B01J […] › B01J 23/00 Catalizadores que contienen metales, óxidos o hidróxidos metálicos no previstos en el grupo B01J 21/00 (B01J 21/16 tiene prioridad). › de cobre o metales del grupo del hierro.
  • B01J23/80 B01J 23/00 […] › con cinc, cadmio o mercurio.
  • C01B21/04 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C01 QUIMICA INORGANICA.C01B ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01B 21/00 Nitrógeno; Sus compuestos. › Purificación o separación del nitrógeno (por licuefacción F25J).
  • C01B23/00 C01B […] › Gases nobles; Sus compuestos (licuefacción F25J).
  • C01B3/58 C01B […] › C01B 3/00 Hidrógeno; Mezclas gaseosas que contienen hidrógeno; Separación del hidrógeno a partir de mezclas que lo contienen; Purificación del hidrógeno (producción de gas de agua o gas de síntesis a partir de materias carbonosas sólidas C10J). › implicando una reacción catalítica.

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Fragmento de la descripción:

Masa de adsorción y método para la eliminación de monóxido de carbono de corrientes de materiales La presente invención se refiere a una masa de adsorción y un método para la eliminación de monóxido de carbono de corrientes de materiales. En particular, la invención se refiere a una masa de adsorción y un método para la eliminación de monóxido de carbono de corrientes de hidrocarburos.

En diferentes campos de la técnica es importante tener a disposición corrientes de materiales particularmente puras. En esta relación, "puras" significa que la corriente de material está libre de componentes que interfieren en el empleo pretendido de la corriente de material. Un ejemplo es el aire de respiración el cual tiene que estar libre de compuestos tóxicos. Así mismo, por ejemplo en la producción de componentes electrónicos se requieren corrientes puras de materiales, para no introducir contaminaciones que afectan las propiedades electrónicas de los componentes producidos, en ello se requiere como gas protector entre otros frecuentemente nitrógeno particularmente puro o argón particularmente puro. Otro ejemplo son las reacciones químicas catalíticas. Frecuentemente los catalizadores son muy sensibles frente a la contaminación. Puesto que por razones económicas comúnmente se busca maximizar la corriente de material de operación que se va a usar por volumen o masa de catalizador, pueden acumularse sobre el catalizador cantidades extraordinariamente pequeñas de impurezas en la corriente de operación del material, y contaminarlo. Típicamente, para las reacciones de polimerización de olefinas se requieren corrientes de éstas sobre catalizadores modernos -por ejemplo catalizadores de metaloceno-, que no contienen más de algunas ppb (partes por billón, es decir 10-9 fracciones de impurezas por fracción del material deseado) (olefinas "grado polimérico") . Las olefinas que provienen de fuentes típicas de olefinas como craqueado por vapor, craqueado catalítico fluido, deshidrogenación, método MTO ("metanol a olefina") contienen la mayoría de las veces fracciones muy altas (rango de ppm- o incluso partes por mil) de impurezas como monóxido de carbono u oxígeno ("grado químico") ; estas fracciones tienen que ser reducidas de modo correspondiente antes del empleo para la polimerización.

Típicamente, las corrientes de materiales que van a ser purificadas son aire, nitrógeno o argón o hidrocarburos como etileno, propileno, 1-buteno, 2-buteno, 1, 3-butadieno o estireno. Las impurezas típicas que por regla general tienen que ser eliminadas son oxígeno y monóxido de carbono, y frecuentemente también agua, dióxido de carbono, hidrógeno, o también compuestos que contienen azufre, arsénico o antimonio. Los métodos para la eliminación de tales impurezas de las corrientes de materiales, son conocidos.

La más conocida es la eliminación de monóxido de carbono de corrientes gaseosas que contiene oxígeno, por ejemplo como aire para respirar. Esto ocurre más frecuentemente mediante reacción catalítica de monóxido de carbono con oxígeno, por regla general sobre catalizadores que contienen cobre. El catalizador más empleado para esta relación es hopcalita, un óxido mixto de cobre-manganeso de la más alta actividad desarrollado originalmente para la eliminación de CO del aire para respirar en máscaras para respirar, por la reacción de monóxido de carbono con oxígeno, en la cual el monóxido de carbono altamente tóxico reacciona con oxígeno hasta dar dióxido de carbono.

Sin embargo se conocen también otros empleos de hopcalita y métodos para la purificación de otras corrientes de materiales diferentes al aire para respirar. De este modo la WO 98/41 597 A1 manifiesta un método para la eliminación de las corrientes de materiales, de alquinos, hidrocarburos mono o poliinsaturados, compuestos que contienen azufre, antimonio o arsénico, oxígeno, hidrógeno y monóxido de carbono, mediante una secuencia de dos o tres determinadas etapas de método catalíticas y de absorción. La EP 662 595 A1 enseña un método para la eliminación de hidrógeno, monóxido de carbono y oxígeno de nitrógeno líquido frío, mediante la puesta en contacto con determinadas zeolitas u otros óxidos metálicos, en particular hopcalita. La EP 750 933 A1 manifiesta un método similar para la eliminación de oxígeno y monóxido de carbono de nitrógeno frío o gases nobles fríos mediante la puesta en contacto con óxidos metálicos, en particular hopcalita. Ciertamente, en las profundas temperaturas empleadas por debajo de -40º C no tiene lugar una re acción catalítica o tiene lugar sólo muy poca, oxígeno y monóxido de carbono se adsorben en la hopcalita y reaccionan antes a temperaturas más elevadas, a menos que ellas sean eliminadas en frío en una etapa de desorción. La EP 820 960 A1 manifiesta así mismo un método definido como "adsorción" para la eliminación de oxígeno y monóxido de carbono de nitrógeno o gases nobles mediante la puesta en contacto con óxidos metálicos como hopcalita, en particular a temperaturas de 5 a 50º C. En ve rdad, también aquí se describe el método como "adsorción" de CO y O2, sin embargo en ello no aclara por qué la hopcalita no debería actuar como es común como catalizador, sino como adsorbente.

En este método para la eliminación de monóxido de carbono en presencia de oxígeno mediante su reacción se forma dióxido de carbono. En los métodos subsiguientes este puede ser inerte o representar en sí mismo una impureza interferente. En el último caso es eliminado para lo cual se conocen diferentes métodos. Por ejemplo la CA 2 045 060 A1 enseña un método para la eliminación de monóxido de carbono y oxígeno de corrientes de gas inerte con subsiguiente eliminación del dióxido de carbono.

Sin embargo, en muchas aplicaciones el monóxido de carbono tiene que ser eliminado por otra vía diferente a la reacción con oxígeno, por ejemplo cuando concretamente está presente monóxido de carbono, pero no oxígeno o solamente hay una deficiencia estequiométrica de oxígeno en la corriente de material que va a ser purificada. En muchos casos de aplicación el oxígeno tiene que ser eliminado antes del monóxido de carbono, en particular entonces cuando aparte de la formación de dióxido de carbono también pueden formarse otros productos secundarios interferentes. Por ejemplo, en la eliminación de oxígeno y monóxido de carbono de hidrocarburos líquidos como propileno, buteno, butadieno o estireno, sobre catalizadores que contienen cobre también se forman productos de oxidación del hidrocarburo (denominados "oxigenados") , los cuales en sí mismos representan impurezas interferentes. En tales casos, antes de la eliminación del monóxido de carbono, tiene que eliminarse el oxígeno y el monóxido de carbono no puede ser eliminado mediante oxidación.

De allí que comúnmente en tales casos el monóxido de carbono es eliminado mediante destilación, sin embargo con ello no es posible la eliminación del CO hasta un contenido residual en el rango de ppb. Sin embargo para ellos se conocen métodos de adsorción y adsorbentes. US 4 917 711 manifiesta un adsorbente que contiene un compuesto de cobre sobre un soporte de elevada superficie. WO 01/7383 A1 enseña un método para la purificación de corrientes de olefinas mediante el paso sobre un adsorbente poroso como hollín u óxidos de aluminio y/o silicio. JP 02 144 125 A2 (CAS Abstract 113:177 506) enseña un método para la eliminación de monóxido de carbono y carbonilos metálicos de gases de escape que se forman en la manufactura de semiconductores, mediante adsorción sobre masas de adsorción que contienen óxido de manganeso y óxido de cobre. JP 05 337 363 A2 (CAS Abstract

120:274 461) manifiesta adsorbentes para la eliminación de monóxido de carbono, que contienen paladio sobre un soporte, donde el soporte contiene óxidos de los elementos de los grupos IB, II (sin Be, Cd, Hg y Ra) , III (sin Al, Tl y los actínidos) , IV (sin C, Si, Pb y Hf) , V (sin N, P, As y la "serie de Pa ") , VI (sin O, S, Se y U) , VIIB y el grupo de hierro del grupo VIII del sistema periódico de elementos.

La WO 95/21 146 A1 enseña un método para la eliminación de monóxido de carbono y, en caso de que esté presente, también arsina de corrientes de hidrocarburos líquidos mediante la puesta en contacto con un sorbente el cual, dependiendo de la forma de operar contiene cobre disperso en los estados de oxidación 0, +1 o +2, y en determinados casos también dióxido de manganeso. EP 537 628 A1 manifiesta un método para la eliminación de monóxido de carbono de alfa-olefinas e hidrocarburos... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Masa de adsorción que consiste en 30 a 99, 8 % en peso de cobre calculado como CuO, 0, 1 a 69, 9 % en peso de óxido de zinc y 3 a 69, 9 % en peso de dióxido de circonio, referido en cada caso a la cantidad total de la masa de adsorción, donde la proporción de los componentes individuales suma 100 % en peso, donde el cobre está presente parcialmente en forma metálica y parcialmente en forma de óxido de cobre (I) y/u óxido de cobre (II) .

2. Método para la eliminación de monóxido de carbono de corrientes de materiales que contienen monóxido de carbono mediante adsorción sobre una masa de adsorción, caracterizado porque la corriente de material que contiene monóxido de carbono es puesta en contacto con una masa de adsorción según la reivindicación 1.

3. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque se elimina el monóxido de carbono de una corriente 10 líquida de alqueno.

4. Método según la reivindicación 3, caracterizado porque el alqueno líquido es propeno, 1-buteno, 2-buteno, 1, 3butadieno, mezclas de buteno o mezclas de buteno/butadieno.

5. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque se elimina monóxido de carbono de una corriente líquida de propeno.

6. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque la masa de adsorción es activada antes de su empleo mediante tratamiento con un agente reductor.

7. Método según la reivindicación 6, caracterizado porque la masa de adsorción es activada mediante contacto con un gas que contiene hidrógeno.

8. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque después de alcanzar su capacidad de absorción, la

masa de adsorción es activada mediante calentamiento a una temperatura en el rango de 50 a 400º C y/o m ediante el paso a través de un gas de una carga de la masa de adsorción que va a ser regenerada.

9. Método para la eliminación de monóxido de carbono de corrientes de materiales que contienen monóxido de carbono y oxígeno mediante reacción catalítica de monóxido de carbono con oxígeno hasta dar dióxido de carbono, caracterizado porque como catalizador se emplea la masa de adsorción definida en la reivindicación 1.


 

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