Optimization of copper chloride based catalysts for ethylene oxyhydrochlorination

Authors


Abstract

In this work we have studied the effect of adding Li, Na or K chloride to CuCl2 supported on α-Al2O3, on its catalytic activity for the oxyhydrochlorination of ethylene to dichloroethane in a fixed bed reactor, at 573 K and atmospheric pressure. Both NaCl and KCl show a strong promoting effect. For the case of KCl, this effect has been further examined for a wide range of concentrations and a fixed amount of CuCl2 supported on either α-Al2O3, γ-Al2O3 or SiO2 gel. The catalytic and thermogravimetric results obtained indicate that KCl is very effective on the overall rate, even at low concentrations, particularly because it increases considerably the rate of reoxidation of the reduced form of the catalyst. In the case of the γ-Al2O3 series, the promoting effect is only moderate.

Ethylene oxyhydrochlorination data for a series of α-Al2O3 supported catalysts containing a constant K+/Cu2+ atomic ratio and increasing total amount of KCl + CuCl2 are shown. The activity curve shows a maximum for about 18 wt % total active phase.

Finally, the influence of Ce, Nd and Pr chlorides on the activity of CuCl2 + KCl supported on α-Al2O3 is also shown. In the case of Pr, the entire range of Pr3+/Cu2+ atomic ratios has been examined. The results indicate that the rare earths, especially praseodymium, also have an additional positive effect on activity.

Abstract

On a étudié l'effet d'additions de LiCl, NaCl ou KCl à CuCl2 supporté sur α — Al2O3 sur l'activité catalytique du chlorure cuivrique, dans l'oxyhydrochloration de l'éthylène en dichloroéthane, dans un réacteur à lit fixe à 573 K et sous pression atmosphérique. NaCl et KCl ont tous deux produit un fort effet promoteur. Dans le cas de KCl, on a examiné cet effet, sur une large gamme de concentrations et une quantité fixe de CuCl2 sur un des supports suivants: α — Al2O3, γ — Al2O3 ou le gel de SiO2. Les résultats catalytiques et thermogravimétriques obtenus ont indiqué que KCl a exercé un effet marqué sur la vitesse globale, měme en faible concentration, principalement en augmentant considérablement la vitesse de réoxydation de la forme réduite du catalyseur. Dans le cas du support γ — Al2O3, l'effet promoteur n'est que modéré.

On présente des résultats de l'oxyhydrochloration de l'éthylène effectués en présence de catalyseurs supportés sur α — Al2O3 comportant un rapport atomique (K+/Cu2+) constant, et une quantité de KCl + CuCl2 variable. La courbe d'activité indique un sommet à environ 18% en poids total de la phase active.

Enfin, on présente aussi l'influence des chlorures de Ce, Nd et Pr sur l'activité du catalyseur CuCl2 + KCl supporté sur α — Al2O3. Dans le cas de Pr, on a étudié toute la gamme des rapports atomiques Pr3+/Cu2+. Les résultats indiquent que les terres rares et particulièrement Pr, exercent un effet additionnel positif sur l'activité.

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