Catalizador de isomerización con una distribución de tamaño de poro específica.

Composición de catalizador que comprende un portador de alúmina,

un metal noble del grupo VIII y un compuesto de halógeno, en la que la composición de catalizador tiene una densidad aparente compactada de menos de 0,84 g/ml y un volumen de poros total tal como se mide mediante porosimetría de mercurio de más de 0,48 ml/g, en la que al menos el 80% de dicho volumen de poros total se encuentra en poros con un diámetro menor de 12 nm.

Catalizador de isomerización con una distribución de tamaño de poro específica

Campo de la invención 5

La presente invención se refiere a una composición de catalizador adecuada para reacciones de isomerización, composición que comprende un portador de alúmina, un metal noble del grupo VIII y un compuesto de halógeno. La invención se refiere además al uso de esta composición de catalizador.

Los catalizadores de isomerización conocidos que comprenden un portador de alúmina, un metal noble del grupo VIII y un compuesto de halógeno son las calidades comerciales AT-20 y AT-2G disponibles de Akzo Nobel Chemicals B.V. Estos catalizadores comprenden Pt y cloruro sobre un soporte de alúmina y tienen un volumen de poros total de 0, 45 ml/g. De este volumen de poros total, el 91% se encuentra en poros con un diámetro menor de 12 nm. La densidad aparente compactada de estas composiciones es de 0, 84 g/ml. 15

El documento US-A-5 298 154 da a conocer un componente catalítico que comprende una combinación de un componente de platino y un componente de halógeno con un material portador poroso, en el que los componentes están presentes en cantidades suficientes como para dar como resultado el material compuesto catalítico que contiene, con respecto a una base elemental, de aproximadamente el 0, 06 a aproximadamente el 1 por ciento en 20 peso de metal platino y de aproximadamente el 0, 1 a aproximadamente el 3, 5 por ciento en peso de halógeno, en el que los componentes metálicos están distribuidos de manera sustancialmente uniforme en la totalidad del material de soporte portador poroso, y en el que el material portador poroso es una gamma-alúmina esférica que tiene un volumen de poros total para mercurio de aproximadamente 0, 60 a aproximadamente 0, 95 cc/g, un volumen de poros total para nitrógeno de aproximadamente 0, 35 a aproximadamente 0, 65 cc/g, un área superficial BET fresca de 25 aproximadamente 170 m2/g a aproximadamente 240 m2/g, y en el que el material portador poroso comprende además una estructura de poros que tiene superporos con un diámetro de poro de aproximadamente 200-10.000 nm o más y mesoporos con un diámetro de poro de aproximadamente 5-20 nm interconectados entre sí, y en el que al menos el 80% del volumen de poros total para nitrógeno se encuentra en poros de menos de 150 Å de diámetro.

El objeto de la presente invención es proporcionar una composición de catalizador mejorada adecuada para su uso en isomerización. Más específicamente, el objetivo es proporcionar una composición de catalizador con una mayor actividad en reacciones de isomerización, por gramo de catalizador y por gramo de metal noble del grupo VIII, que las composiciones de catalizador de la técnica anterior.

Se ha encontrado ahora que se cumple este objetivo con una composición de catalizador que comprende un portador de alúmina, un metal noble del grupo VIII y un compuesto de halógeno en la que la composición de catalizador tiene una densidad aparente compactada de menos de 0, 84 g/ml y un volumen de poros total tal como se mide mediante porosimetría de mercurio de más de 0, 48 ml/g, y en la que al menos el 80% de este volumen de poros total se encuentra en poros con un diámetro menor de 12 nm. 40

El volumen de poros total y la distribución de tamaño de poro se miden mediante porosimetría de mercurio. Esta técnica se basa en la penetración de mercurio en un material poroso a presiones seleccionadas.

La muestra se seca a 200ºC y posteriormente se coloca en un aparato en el que la muestra se evacua y se sumerge 45 en mercurio. La presión se aumenta gradualmente, haciendo que el mercurio penetre en los poros. El diámetro de poro (D) penetrado es inversamente proporcional a la presión aplicada (p) y viene dado por la ecuación de Washburn: D = -4 cos / p, en la que es la tensión superficial, tomada para que sea de 480 dinas/cm, y es el ángulo de contacto, tomado para que sea de 140º.

La muestra está contenida en un denominado penetrómetro, que tiene una copa de muestra (5 cc) unida a un vástago capilar de vidrio de boro de precisión lleno de mercurio. A medida que se aumenta progresivamente la presión hasta 4.000 bar, poros de diámetro decreciente se llenan de mercurio según la ecuación de Washburn. Con este método, se mide el volumen de poros en poros con diámetros que oscilan entre 3, 6 y 8.000 nm.

El volumen de poros total de la muestra es la cantidad total de mercurio que penetra en la muestra. A partir de la relación entre la presión (y por tanto: el diámetro de poro) y el volumen de mercurio que ha penetrado, puede calcularse el porcentaje del volumen de poros total en poros con un diámetro de menos de 12 nm.

El volumen de poros total de la composición de catalizador según la invención es preferiblemente de al menos 60 0, 5 ml/g, más preferiblemente de al menos 0, 55 ml/g, y lo más preferiblemente de al menos 0, 60 ml/g. Por otro lado, el volumen de poros total preferiblemente no es mayor de 0, 90 ml/g, más preferiblemente no es mayor de 0, 80 ml/g, incluso más preferiblemente no es mayor de 0, 75 ml/g, y lo más preferiblemente no es mayor de 0, 70 ml/g.

El porcentaje máximo del volumen de poros total que se encuentra en poros con un diámetro menor de 12 nm es del 65 100%, preferiblemente del 95% y lo más preferiblemente del 90%.

El portador de alúmina adopta preferiblemente la forma de partículas, que se obtienen por medio de, por ejemplo, extrusión, peletización, formación de perlas o mediante cualquier otro método conocido. La forma de las partículas puede variar. Las formas adecuadas incluyen esferas, cilindros, anillos y formas polilobulares simétricas o asimétricas, tales como formas trilobulares y cuadrilobulares. Generalmente, las partículas tendrán un diámetro en el 5 intervalo de 1 a 10 mm y una longitud que también está en el intervalo de 1 a 10 mm.

Las alúminas adecuadas incluyen alúminas activas tales como gamma-alúmina, eta-alúmina, theta-alúmina, y mezclas de las mismas. Se prefiere particularmente la gamma-alúmina. El portador tiene preferiblemente un área superficial de 100-500 m2/g y un diámetro de poro promedio de 2-20 nm. 10

Se prefiere especialmente que el portador de alúmina contenga menos de 800 ppm de TiO2 (basado en el peso seco total del portador de alúmina tras calentarse durante 1 hora a 1000ºC) , más preferiblemente menos de 500 ppm, incluso más preferiblemente menos de 300 ppm y lo más preferiblemente menos de 100 ppm. Se ha encontrado sorprendentemente que la actividad de isomerización de la composición de catalizador según la invención puede 15 mejorarse adicionalmente usando portadores de alúmina con un contenido tan bajo de TiO2.

El contenido en TiO2 en el portador de alúmina se determina mediante espectrometría de emisión atómica por plasma de acoplamiento inductivo (ICP-AES) , tras calentarse el portador de alúmina durante 1 hora a 1000ºC al aire. En espectrometría de emisión atómica, se mide la luz emitida por átomos (o iones) excitados para determinar la 20 longitud de onda y la intensidad. La emisión se produce cuando está disponible suficiente energía como para excitar un ion o átomo libre a un estado de energía inestable. Para cada elemento, se emite un conjunto característico de longitudes de onda cuando el átomo o ion vuelve a un estado electrónico más estable, habitualmente el estado fundamental. Las intensidades de las líneas espectrales están relacionadas con la concentración de los diversos elementos en la fuente de excitación y, por tanto, pueden usarse para una determinación cuantitativa de estos 25 elementos.

En ICP-AES, la fuente de atomización y excitación habitual es un plasma de argón. Una disolución de muestra se nebuliza en una corriente de argón, que se somete a un campo electromagnético potente y rápidamente oscilante. El plasma tiene una temperatura de aproximadamente 8.000 K. Esta alta temperatura provoca la completa atomización 30 y excitación de los elementos presentes en el plasma. Los espectros emitidos por los iones o átomos excitados son complicados y con gran cantidad de líneas. Por tanto, la clasificación e identificación de los diversos elementos requiere el uso de un sistema de monocromador con una resolución de aproximadamente 0, 015 nm o mejor. El ajuste del monocromador a una determinada longitud de onda se controla mediante un microordenador, que también se usa para la recogida de datos y los cálculos requeridos. 35

El metal noble del grupo VIII puede seleccionarse del grupo de rutenio, renio, paladio, osmio, iridio y platino, dándose preferencia al platino, paladio, y mezclas de los mismos. El catalizador final contiene preferiblemente el 0, 01-2%... [Seguir leyendo]

1. Composición de catalizador que comprende un portador de alúmina, un metal noble del grupo VIII y un compuesto de halógeno, en la que la composición de catalizador tiene una densidad aparente compactada de menos de 0, 84 g/ml y un volumen de poros total tal como se mide mediante porosimetría de mercurio de 5 más de 0, 48 ml/g, en la que al menos el 80% de dicho volumen de poros total se encuentra en poros con un diámetro menor de 12 nm.

2. Composición de catalizador según la reivindicación 1, en la que el volumen de poros total es de al menos 0, 55 ml/g. 10

3. Composición de catalizador según la reivindicación 1 ó 2, en la que el volumen de poros total no es mayor de 0, 90 ml/g.

4. Composición de catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la densidad 15 aparente compactada es de entre 0, 40 y 0, 80 g/ml.

5. Composición de catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el compuesto de halógeno está presente en una cantidad del 2-15% en peso, calculado como halógeno y basado en el peso de la composición de catalizador. 20

6. Composición de catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el portador de alúmina contiene menos de 800 ppm de TiO2, basado en el peso del portador de alúmina.

7. Composición de catalizador según la reivindicación 6, en la que el portador de alúmina contiene menos de 25 100 ppm de TiO2, basado en el peso del portador de alúmina.

8. Uso de una composición de catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, para la isomerización de hidrocarburos.