КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ДЕГИДРИРОВАНИЯ АЛКИЛАРОМАТИЧЕСКИХ И ОЛЕФИНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ Советский патент 1996 года по МПК B01J23/78 C07C5/32 

Изобретение относится к производству катализаторов для дегидрирования алкилароматических и олефиновых углеводородов.

Известен катализатор для дегидрирования углеводородов, содержащий 70-80% окиси железа, 15-25% карбоната калия, 0,3-5% окиси хрома и 2-5% окиси ванадия [1]
Указанный катализатор обеспечивает конверсию этилбензола в стирол 63-68% при избирательности 89-90%
Конверсия бутиленов достигает 33-34% при избирательности 77-78%
Известны также катализаторы для окислительного дегидрирования, состоящие из ферритов магния, марганца, кобальта, никеля, цинка, кадмия или их смесей [2]
Наиболее близким к предлагаемому является катализатор для дегидрирования [3] например этилбензола, состава, мас.

Fe₂O₃ 70,7
Cr₂O₃ 8,0
K₂CO₃ 19,0
K₂SiO₃ 2,3
Указанный катализатор обладает недостаточно высокой активностью и селективностью. Конверсия этилбензола составляет 63-65% при избирательности 89-90%
Для повышения активности и избирательности предлагаемый катализатор содержит соединение железа и калия в виде феррита калия следующей формулы
K_0,5-2Fe_2-2,5O₄
Для повышения механической прочности катализатора он дополнительно содержит кремний и состав катализатора соответствует формуле:
K_0,5-2Fe_(2-2,5)-ySi_yO₄,
где y 0,01-0,1.

Феррит калия получают растворением гидроокиси или карбоната калия в свежеосажденной гидроокиси железа в соотношении Fe₂O₃ K₂O (1-5):1 с последующим выпариванием и прокалкой при высоких температурах.

П р и м е р 1. В 2850 г свежеосажденной пасты гидроокиси железа с влажностью 78,6% растворяют 517 г карбоната калия при тщательном перемешивании. Реакционную массу выпаривают при 160^oC и прокаливают при 650^oC. Затем размалывают до величины частиц менее 200 мкм, порошок перемешивают с 90 мл воды до образования пластичной массы, которую формуют в гранулы диаметром 4 мм. Гранулы высушивают при 140^oС в течение 6 ч. Полученный катализатор по данным рентгенографии и ИК-спектроскопии представляет собой феррит состава K₂Fe₂O₄.

П р и м е р 2. Катализатор готовят так, как в примере 1, но в 2850 г свежеосажденной пасты гидроокиси железа растворяют 140 г гранулированной гидроокиси калия. Полученный катализатор по данным рентгенографии и ИК-спектроскопии представляет собой феррит калия состава K_0,8Fe_2,4O₄.

П р и м е р 3. Катализатор готовят так же, как в примере 1, но в 2850 г свежеосажденной гидроокиси железа растворяют 86 г гидроокиси калия. Полученный катализатор по данным рентгенографии и ИК-спектроскопии представляет собой феррит калия состава K_0,5Fe_2,5O₄.

П р и м е р 4. В 2850 г свежеосажденной пасты гидроокиси железа с влажностью 78,6% растворяют 517 г карбоната калия. Реакционную массу выпаривают при 160^oC и прокаливают при 650^oC в течение 2 ч. Затем размалывают до величины частиц менее 200 мкм. Порошок перемешивают со 110 мл водного раствора, содержащего 9,5 г силиката калия. Пластичную массу формуют в гранулы диаметром 4 мм, высушивают при 110^oC и прокаливают 2 ч при 600^oC.

По данным рентгенографии и ИК-спектроскопии катализатор представляет собой твердый раствор кремния в решетке феррита калия состава K₂Fe_1,99Si_0,01O₄.

П р и м е р 5. Катализатор готовят так же, как в примере 1, но 2850 г свежеосажденной гидроокиси железа смешивают с 240 г карбоната калия. Порошок размолотого феррита калия перемешивают со 105 мл водного раствора, содержащего 48 г силиката калия. Пластичную массу формуют, высушивают при 110^oC и прокаливают 2 ч при 600^oC. По данным рентгенографии и ИК-спектроскопии катализатор представляет собой феррит калия, в решетке которого часть атомов железа замещены на атомы кремния, состава K_1,1Fe_2,25Si_0,05O₄.

П р и м е р 6. Катализатор готовят так же, как в примере 1, но 2850 г свежеосажденной гидроокиси железа смешивают с 86 г гранулированной гидроокиси калия. Порошок размолотого феррита перемешивают со 100 мл водного раствора, содержащего 98 г силиката калия. Пластичную массу формуют, высушивают при 110^oC и прокаливают 2 ч при 600^oC. По данным рентгенографии и ИК-спектроскопии катализатор представляет собой феррит калия, в решетке которого часть атомов железа замещена на атомы кремния, состава K_0,5Fe_2,4Si_0,1O₄.

П р и м е р 7. Каталитическую активность образцов ферритов определяют в лабораторном изотермическом реакторе, представляющем собой трубку из стали Х25Т с внутренним диаметром 21 мм. Объем загружаемого образца составляет 30 см³ в виде гранул размером 2-3 мм. Перед определением образцы выдерживают в токе водяного пара 2 ч при 650^oC. Затем снижают температуру до 540^oC и подают сырье со скоростью 0,01ч^-1 по жидкому углеводороду в течение 120 мин. После этого температуру и скорость подачи сырья повышают до требуемой и проводят испытания.

Активность образцов в процессе дегидрирования этилбензола определяют при скорости подачи жидкого сырья 1,0 ч^-1, разбавления водяным паром 1:3 по весу и температуре 600^oC. В процессе дегидрирования бутиленов при скорости подачи сырья 1000 ч^-1, мольном разбавлении паром 1:15 и температуре 640^oC.

Регенерацию во время испытаний не проводят. Данные результатов приведены в таблице.

1. Катализатор для дегидрирования алкилароматических и олефиновых углеводородов, содержащий соединения железа и калия, отличающийся тем, что, с целью повышения активности и избирательности катализатора, он содержит соединения железа и калия в виде феррита калия следующей формулы
K_{0 , 5 - 2} Fe_{2 - 2 , 5} O₄
2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности катализатора, он дополнительно содержит кремний, и состав катализатора соответствует следующей формуле:
K_{0 , 5 - 2} Fe_{( 2 - 2 , 5})_- y Si_yO₄,
где y = 0,01 - 0,1.

1. Катализатор для дегидрирования алкилароматических и олефиновых углеводородов, содержащий соединения железа и калия, отличающийся тем, что, с целью повышения активности и избирательности катализатора, он содержит соединения железа и калия в виде феррита калия следующей формулы
K_{0 , 5 - 2} Fe_{2 - 2 , 5} O₄. 2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности катализатора, он дополнительно содержит кремний, и состав катализатора соответствует следующей формуле:
K_{0 , 5 - 2} Fe_{( 2 - 2 , 5})_- y Si_yO₄,
где y 0,01 0,1.