Brevet FR2525591A1 — publié le 19831028

Catalyseur pour la préparation de mono-amines aromatiques L'invention concerne un catalyseur pour la préparation de mono-amines aromatiques. Plus particulièrement, l'invention concerne un catalyseur pour préparer des mono-amines aromatiques par hydrogénation de composés mononitro aromatiques en phase gazeuse sur un lit fixe de catalyseur (par exemple pour préparer de l'aniline à partir du nitrobenzène ou de l'o-toluidine S partir de l'o-nitrotoluène). Pour hydrogéner les composés nitro aromatiques en phase gazeuse, on emploie le plus souvent des catalyseurs contenant du cuivre comme constituant principal. L'avantage de ces catalyseurs par rapport aux catalyseurs au nickel type sulfure de nickel sur support ou aux catalyseurs cuivrechrome réside dans leur sélectivité élevée. Comme les catalyseurs au cuivre sont susceptibles d'être empoisonnés par le soufre, la teneur en soufre des composés nitro emoloyés pour la synthèse des amines ne doit pas dépasser 10 ppm. Les propriétés catalytiques et les performances des catalyseurs au cuivre employés pour l'hydrogénation des composés nitro sont en relation étroite avec leur constitution chimique et les conditions de synthèse. Le brevet FR publié sous le nO 2 256 780 décrit un catalyseur préparé par traitement avec des alcalis d'une suspension de diatomite dans une solution de sel de cuivre. Le brevet CS nO 147 858 fournit un procédé pour préparer un catalyseur ayant une durée de vie de 1500 heures par dépôt d'oxyde cuivrique sur de l'oxyde d'aluminium. Le brevet PX nO 67 727 décrit un catalyseur actif et sélectif ayant une durée de vie d'environ 2000 heures préparé par coprécipita- tion avec de la lessive de soude des hydroxydes et silicates de cuivre et de magnésium S partir d'un mélange de solutions aqueuses de sels de ces métaux et de silice (par exemple sous forme de verre soluble). La demanderesse a découvert que le catalyseur selon l'invention qui contient de l'oxyde de zinc en plus de l'oxyde de cuivre et de l'oxyde de magnésium, possède de meilleures propriétés. Les rapports quantitatifs du cuivre s l'oxyde de magnésium et S l'oxyde de zinc sont compris dans la gamme de 1/0,5-2/0,005-0,2, de préférence de 1/1/0,001. La masse catalytique est déposée sur des supports de silice ou d'alumine. La quantité de support atteint 10 S 50 % de la masse totale du catalyseur et de préférence 20 % en poids. On prépare le catalyseur de l'invention par coprécipitation avec de la lessive de soude, des hydroxydes de cuivre, de magnésium et de zinc, S partir d'une solution de sels solubles dans l'eau de ces métaux contenant également une suspension du support. On lave le précipité pour éliminer la liqueur mère puis on seche, on granule et on calcine pour transformer les hydroxydes en oxydes. On garnit le réacteur du catalyseur ainsi préparé et, immédiatement avant l'emploi, on réduit avec de l'hydrogène S température élevée pour transformer l'oxyde cuivrique sous la forme active qui est le cuivre métallique. Le catalyseur selon l'invention employé pour l'hydrogénation du nitrobenzène en phase gazeuse S 260-3O00C et avec un débit d'alimentation de 350-500 NB par litre de catalyseur et par heure, assure une conversion de pratiquement 100 % du nitrobenzène et une conversion moyenne de celui-ci en aniline atteignant 99,8 %. La durée de vie du catalyseur est supérieure d'environ 30 % S celle du catalyseur décrit dans le brevet PL nO 67 727. Selon l'invention, on peut préparer un système catalytique ayant une activité supérieure S celle des cata lyseurs connus dans la littérature et ayant une tres bonne stabilité des propriétés catalytiques et mécaniques, et par conséquent très utile dans l'industrie pour la preparation de mono-amines aromatiques, S partir des composés nitro correspondants par hydrogénation en phase gazeuse. L'invention est illustrée par les exemples non limitatifs suivants. Exemple I. On introduit dans un réacteur 1 m3 d'eau, 150 kg de Cu(N03)2.6H20, 130 kg de Mg(N03)2.6H20 et 2,4 kg de Zn(N03)2.6H20. Après dissolution des sels, on verse 20 kg de gel de silice. On agite le contenu du réacteur et on ajoute une solution 2N d'hydroxyde de sodium jusqu'S ce que le pH atteigne 11. On sépare le précipité par filtration, on lave, on sèche, on façonne en pastilles ayant une hauteur de 5 mm et un diamètre de 5 mm et finalement, on calcine pendant 4-5 heures à 480-5000C dans un four à cornue avec un courant d'air. On introduit 3 dm3 du catalyseur ainsi préparé dans un réacteur tubulaire (longueur 450 mm ; diamètre intérieur 32 mm) placé dans un bain. On réduit le catalyseur pendant 5-7 heures par passage d'azote contenant 5-10 % en volume d'hydrogène à un débit de 100-1200 l/h. On maintient la température du bain du réacteur à 170-1800C. On active ensuite le catalyseur par passage d'hydrogène pur pendant 4-5 heures S un débit de 1000-1200 l/h. On fait passer S travers le catalyseur ainsi préparé un mélange de 700 g/h de vapeur de nitrobenzène contenant moins de 10 ppm de composés soufrés et d'hydrogène avec une température du bain de 1800C et au voisinage de la pression atmosphérique. L'excès d'hydrogène est suffisant pour maintenir la température du catalyseur S une valeur maximale de 260 29O0C. L'hydrogénation du nitrobenzène dans les condi tions décrites ci-dessus provoque sa conversion pratiquement quantitative. La conversion moyenne du nitrobenzène en aniline est de 99,8 8, ce qui correspond S une sélectivité catalytique de 99,8 %. Le produit brut contient environ 0,2 % en poids de sous-produits et de brai et moins de 0,001 % de nitrobenzène n'ayant pas réagi. Après 3000 heures d'emploi, on décharge le catalyseur ; les pastilles ne sont pas broyées, ce qui confirme le bon usage du catalyseur. Exemple II. On dissout 100 kg de Cu(CH3CO0)2.2H20, 110 kg de Mg(CH3C00)2.4H20 et 2,2 kg de Zn(CH3C00)2.2H20 dans 1 m3 d'eau, on ajoute 20 kg de diatomite, on agite le contenu du réacteur et on précipite les hydroxydes par introduction d'une solution 2N d'hydroxyde de sodium. Pour le traitement ultérieur, on opère comme dans l'exemple I. L'hydrogénation du nitrobenzène en présence du catalyseur ainsi préparé et dans les conditions décrites dans l'exemple I conduit S des resultats très semblables en ce qui concerne la sélectivité du catalyseur et le rendement en aniline. Exemple III. On prépare le catalyseur selon l'exemple I, mais on ajoute au lieu de gel de silice 22 kg d'oxyde d'aluminium sous forme de boehmite. L'hydrogénation du nitrobenzène en présence du catalyseur ainsi préparé dans les conditions décrites dans l'exemple I conduit à des résultats très semblables. Exemple IV. On emploie un catalyseur préparé selon l'exemple I (y compris la réduction et l'activation) pour hydrogéner l'o-nitrobenzène en phase gazeuse au voisinage de la pression atmosphérique. On obtient une conversion pratiquement quantitative de la matière première et une conversion de 99,8 z en o-toluidine. Exemple V. On emploie un catalyseur préparé selon l'exemple I (y compris la réduction et l'activation) pour hydrogéner l'o-nitrotoluène en phase gazeuse au voisinage de la pression atmosphérique. Les résultats sont très semblables à ceux décrits dans l'exemple IV. REVENDICATIONS 1. Catalyseur pour la préparation de mono-amines aromatiques par hydrogénation de composés nitro en phase gazeuse, contenant du cuivre et du magnésium déposés sur un support de silice ou d'alumine, caractérisé en ce que la masse catalytique contient de l'oxyde de zinc dans un rapport molaire du cuivre S l'oxyde de magnésium et S l'oxyde de zinc de 1/0,5 2/0,005-0,2, la masse catalytique étant déposée sur un support et la masse du support constituant 10 S 50 % de la masse totale du catalyseur. 2. Catalyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport molaire des constituants est 1/1/0,01 et en ce que la masse du support constitue 20 z en poids de la totalité de la masse du catalyseur.