Soporte catalizador que comprende un papel de fibra impregnado con micro fibras, proceso para su producción y sus usos.

Un procedimiento para producir peróxido de hidrógeno según el procedimiento de la antraquinona que envuelve oxidación e hidrogenación alternada de las antraquinonas o sus derivados en una solución adecuada de disolventes orgánicos,

en donde la solución adecuada y el hidrógeno gaseoso se conducen a fin de que fluyan a través de un lecho de al menos un catalizador estructurado, dicho catalizador comprende un soporte del catalizador sobre el cual se deposita al menos un material catalíticamente activo, dicho soporte del catalizador comprende un papel de fibra impregnado con una suspensión que comprende un sol de sílice, microfibras y un relleno seleccionado de minerales de talco o arcilla, en donde dichas microfibras tienen un tamaño de partícula medio equivalente, medido con el método de Sedigraph, de 200 a 10.000 nm y dicho relleno tiene un tamaño de partícula equivalente promedio, medido con el método de Sedigraph, de 300 a 10.000 nm.

Soporte catalizador que comprende un papel de fibra impregnado con micro fibras, proceso para su producción y sus usos La presente invención se refiere a un procedimiento que usa un catalizador que comprende un soporte preparado a partir de una suspensión y un papel de fibra para la producción de peróxido de hidrógeno.

Muchos procesos químicos implican reacciones en fase gaseosa y/o fase líquida en contacto con un catalizador sólido. Dicho catalizador a menudo comprende un soporte sobre el que se deposita un material catalíticamente activo. El soporte sirve el propósito de facilitar el manejo del catalizador y origina una relación alta de superficie a volumen. El soporte puede ser en forma de partículas (orientado aleatoriamente cuando se coloca en un reactor catalítico) o en la forma de cuerpos estructurados (libres de aleatoriedad cuando se colocan en un reactor catalítico) .

Los cuerpos estructurados son particularmente fáciles de manejar y se pueden preparar a partir de un papel de fibra impregnado con un material de soporte, en el que un material catalíticamente activo se puede depositar. El documento de patente internacional WO 97/31710 describe la preparación de un soporte de catalizador por impregnación de un papel de fibra mineral con una dispersión de un material de relleno, un sol y un medio dispersante.

En los procesos que implican reacciones gas-líquido, el catalizador se somete a una tensión mecánica significativa y es difícil producir un cuerpo estructurado que tenga suficiente durabilidad. Un ejemplo de tal reacción gas-líquido es la hidrogenación de las antraquinonas o derivados de las mismas, que es un paso importante en el procedimiento de la antraquinona para la producción de peróxido de hidrógeno.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un soporte de catalizador que se pueda utilizar para preparar un cuerpo de catalizador estructurado con alta eficiencia, así como resistencia mecánica alta y duradera.

Es otro objeto de la invención proporcionar un procedimiento mejorado para llevar a cabo reacciones catalíticas en presencia de al menos un líquido y preferiblemente al menos un gas.

Es todavía otro objeto proporcionar un procedimiento mejorado para la producción de peróxido de hidrógeno, en particular según el procedimiento de la antraquinona.

La invención se refiere a un procedimiento para producir peróxido de hidrógeno según el procedimiento de la antraquinona que envuelve oxidación e hidrogenación alternada de la antraquinona o sus derivados en una solución adecuada de disolventes orgánicos, en donde la solución adecuada y el hidrógeno gaseoso se conducen para que fluyan a través de un lecho de al menos un catalizador estructurado como se define en la reivindicación 1. El soporte del catalizador comprende un papel de fibra impregnado con una suspensión preferiblemente acuosa que contiene un sol de sílice, microfibras y un relleno, en donde dichas microfibras tienen un tamaño de partícula medio equivalente, medido con el método Sedigraph, de 200 nm a 10.000 nm. El material de relleno tiene un tamaño medio de partícula equivalente, medido con el método Sedigraph, de 300 a 10.000 nm, preferiblemente de aproximadamente 1.000 a aproximadamente 4.000 nm. En el método Sedigraph el tamaño de partícula promedio equivalente es determinado por la sedimentación y es evaluado en el 50% por ciento de la masa acumulada como diámetro esférico equivalente de conformidad con la Ley de Stokes. Preferiblemente, el promedio de la relación de la longitud a diámetro de las microfibras es de aproximadamente 3:1 a aproximadamente 40:1, más preferiblemente de aproximadamente 6:1 a aproximadamente 20:1, tal como se mide sobre la imagen de microscopio.

Se ha encontrado que la presencia de microfibras en el tamaño equivalente anterior y los intervalos de longitud a diámetro anteriores significativamente mejoran la durabilidad de la resistencia estructural del soporte del catalizador, en particular para uso a largo plazo en contacto con una mezcla gas-líquido que fluye.

Las microfibras adecuados pueden seleccionarse de fibras de vidrio, fibras cerámicas o fibras minerales, tales como halloisita, paligorskita, wollastonita o mezclas de las mismas, siempre que cumplan el requisito anterior con respecto a tamaño de partícula equivalente y la relación longitud a diámetro preferida.

La sílice actúa tanto como un aglutinante como proporcionando el material de soporte real con área superficial alta en el soporte del catalizador final sobre el cual el material catalíticamente activo se puede depositar.

Los soles de sílice adecuados son acuosos y preferiblemente tienen un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 5 a aproximadamente 100 nm, más preferiblemente de aproximadamente 10 a aproximadamente 70 nm. Los soles de sílice preferidos deberían tener una amplia distribución de tamaño de partícula. Adecuadamente, la desviación estándar relativa de la distribución del tamaño de partícula en el sol es al menos aproximadamente 15% en números, preferiblemente al menos aproximadamente 30%, y puede, por ejemplo, ser de hasta aproximadamente 140% en números o más. La desviación estándar relativa de la distribución del tamaño de partícula corresponde a la relación entre la desviación estándar de la distribución de tamaño de partícula y el tamaño promedio de partícula en números, y se puede medir mediante el uso del método de dispersión de luz dinámica. También es posible utilizar mezclas de soles de sílice con diferente tamaño de partícula promedio y/o distribuciones

de tamaño de partícula. El tamaño medio de partícula de un sol de sílice con una amplia distribución de tamaño de partícula se define como el diámetro de partícula en un sol de sílice monodisperso con partículas esféricas que tienen la misma área de superficie (medida con el método de titulación de Sears) por peso seco de sol de sílice. Los soles de sílice pueden ser aniónicos, catiónicos o desionizados. Los soles de sílice preferidos son aniónicos y estabilizados principalmente con iones de amoníaco, potasio y/o sodio, o mezclas de los mismos, a un pH por encima de 7. La cantidad preferida de sol de sílice (contado como SiO2) en la suspensión es de aproximadamente 40% a aproximadamente 90%, lo más preferible de aproximadamente 50% a aproximadamente 80% en peso (como peso seco) .

Los rellenos adecuados se seleccionan de talco o minerales de arcilla, tales como bentonita o miembros de los grupos de esmectita o caolín, o mezclas de los mismos. La forma preferida de las partículas de relleno está cerca de ser equidimensional, es decir, la forma no tiene ningún alargamiento significativo. Preferiblemente, la relación media de longitud a diámetro de las partículas de relleno es inferior a 3:1, lo más preferiblemente menor de 2:1, tal como se mide sobre la imagen del microscopio. Se ha encontrado que la presencia de un relleno aumenta tanto el tiempo de vida de la suspensión antes de que comience la sedimentación como que mejora la durabilidad y la resistencia mecánica del soporte del catalizador final.

La cantidad total preferida de microfibras y de relleno en la suspensión es de aproximadamente 10% a aproximadamente 60%, más preferiblemente de aproximadamente 20% a aproximadamente 50% en peso seco. Preferiblemente, la relación en peso de relleno a microfibras es de 0 a aproximadamente 3:1, más preferiblemente de aproximadamente 1:3 a aproximadamente 2:1.

La mayor parte de las fibras en el papel de fibra real a impregnar son preferiblemente más largas que las micro fibras utilizadas en la suspensión de impregnación, por ejemplo tienen un diámetro de fibra verdadero de aproximadamente 0, 001 a aproximadamente 0, 030 mm, preferiblemente de aproximadamente 0, 002 a aproximadamente 0, 015 mm y una longitud que es mayor de aproximadamente 1 mm, preferiblemente que es mayor de aproximadamente 3 mm. No hay límite superior crítico en la longitud de la fibra, la cual, por ejemplo, puede ser de hasta 100 mm, 1.000 mm o más. El papel de fibra está hecho preferiblemente de fibras de minerales o de vidrio. Tales papeles de fibra se describen en la bibliografía, por ejemplo en el documento de patente internacional WO 97/31710 mencionado anteriormente y en el documento de patente de los Estados Unidos US 4.391.667.

La suspensión utilizada para impregnar el papel de fibra se puede preparar por cualquier medio convencional, por ejemplo mediante la adición, con agitación, del sol de sílice, las microfibras y el material de relleno a un líquido, preferiblemente agua, para producir una suspensión sustancialmente homogénea con un contenido total en seco preferido de aproximadamente... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para producir peróxido de hidrógeno según el procedimiento de la antraquinona que envuelve oxidación e hidrogenación alternada de las antraquinonas o sus derivados en una solución adecuada de disolventes orgánicos, en donde la solución adecuada y el hidrógeno gaseoso se conducen a fin de que fluyan a través de un lecho de al menos un catalizador estructurado, dicho catalizador comprende un soporte del catalizador sobre el cual se deposita al menos un material catalíticamente activo, dicho soporte del catalizador comprende un papel de fibra impregnado con una suspensión que comprende un sol de sílice, microfibras y un relleno seleccionado de minerales de talco o arcilla, en donde dichas microfibras tienen un tamaño de partícula medio equivalente, medido con el método de Sedigraph, de 200 a 10.000 nm y dicho relleno tiene un tamaño de partícula equivalente promedio, medido con el método de Sedigraph, de 300 a 10.000 nm.

2. Un procedimiento como se reivindica en la reivindicación 1, en donde dichas microfibras tienen un tamaño de partícula medio equivalente, medido con el método de Sedigraph, de 500 nm a 10.000 nm.

3. Un procedimiento como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde la media de la relación longitud a diámetro de las microfibras es de 3:1 a 40:1, tal como se mide sobre la imagen de microscopio.

4. Un procedimiento como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde dichas microfibras se seleccionan de entre fibras de vidrio, fibras cerámicas, fibras minerales o mezclas de las mismas.

5. Un procedimiento como se reivindica en la reivindicación 4, en donde dichas microfibras son fibras minerales seleccionadas de halloisita, polygorskita, wollastonita o mezclas de las mismas.

6. Un procedimiento como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el relleno tiene un tamaño de partícula medio equivalente, medido con un método de Sedigraph, de 1.000 nm a 4.000 nm.

7. Un procedimiento como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde las partículas de relleno son casi equidimensionales y la media de la relación longitud a diámetro de las partículas de relleno es menor de 3:1, tal como se mide sobre la imagen de microscopio.

8. Un procedimiento como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en dondedicho relleno se selecciona entre talco, bentonita, o miembros del grupo de la esmectita o del caolín de minerales de arcilla, o mezclas de los mismos.

9. Un procedimiento como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde la mayor parte de las fibras en el papel de fibra que se va a impregnar son más largas que las microfibras usadas en la suspensión de impregnación.

10. Un procedimiento como se ha reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde el catalizador estáen la forma de un cuerpo estructurado provisto de canales continuos.

11. Un procedimiento como se ha reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde dicho material catalíticamente activo se selecciona de níquel, paladio, platino, cobalto, rodio, rutenio, oro, plata o mezclas de los mismos.