НОСИТЕЛЬ ДЛЯ КАТАЛИЗАТОРА ПРЕВРАЩЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ Российский патент 1999 года по МПК B01J21/16 C10G11/04 

Изобретение относится к области синтеза носителей для катализаторов превращения углеводородного сырья, например для катализаторов пиролиза.

Полученные при превращении углеводородного сырья ненасыщенные углеводороды находят применение при производстве полимеров, синтетических каучуков и пластмасс.

Известен носитель для катализаторов пиролиза углеводородного сырья на основе пемзы (природный материал), измельченного и обработанного минеральной кислотой (а.с. N 277743, кл. C 10 G 11/04, 1967 г.).

Недостатком данного носителя является низкая механическая прочность, непостоянный химический состав (т.к. он - минерал и не имеет постоянного химического состава даже в одном месторождении).

Наиболее близким к предлагаемому носителю по технической сущности и достигаемому эффекту является носитель для превращения углеводородного сырья, представляющего собой смесь двух электрокорундов, измельченных в порошок с различной степенью дисперсности и каолина (см. журнал "Стекло и керамика", N 11, 1985 г., стр. 23 - 25).

Недостатком известного носителя является его дороговизна, дефицитность, а также высокое гидравлическое сопротивление в слое катализатора.

Задача изобретения - разработка более доступного и дешевого носителя для катализатора превращения углеводородного сырья с меньшей потерей напора в слое, а также увеличение активности (сум. C₂-C₄) катализатора с использованием предлагаемого носителя.

Поставленная задача достигается разработкой носителя для катализатора превращения углеводородного сырья на основе каолина, отличительная особенность которого состоит в том, что он дополнительно содержит шамотный порошок при следующем содержании компонентов, мас.%:
Шамотный порошок - 55 - 90
Каолин - 10 - 45
Использование настоящего изобретения дает возможность получить следующий положительный эффект.

Предлагаемый носитель позволяет расширить ассортимент носителей для катализаторов превращения, существенно снизить их стоимость за счет использования доступного и дешевого сырья, уменьшить потери напора в слое катализатора, а также повысить активность катализатора.

Используемые при приготовлении носителя шамотный порошок и каолин имеют следующие характеристики.

- Шамотный порошок имеет следующий состав из Латненской глины, мас.%:
Окись
железа - 0,8 - 0,9
титана - 1,0 - 2,0
кальция - 0,6 - 0,7
кремния - 56,0 - 56,5
магния - 0,2 - 0,3
щелочного металла - 0,5 - 0,6
α-Окись алюминия - Остальное
- Каолин ГОСТ 2372 Просяновского месторождения имеет следующий состав, мас.%:
Окись
железа - 1,0 - 1,6
титана - 0,2 - 0,3
кальция - 0,1 - 0,22
кремния - 50,5 - 52,36
магния - 0,1 - 0,15
калия - 0,5 - 0,7
натрия - 0,24 - 0,34
серы - 0,05 - 0,09
алюминия - Остальное
Носитель готовят следующим образом. Смешивают определенное количество шамотного порошка с мелкой фракцией (60 - 100 мкм) каолина. Затем в полученную смесь вводят временную технологическую связку, в качестве которой используют 10%-ный раствор карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) в воде. Далее заполнитель смешивают с мелкой фракцией каолина, размер частиц которого не превышает 10 мкм. С целью улучшения распределения массы по объему и для получения однородной по влажности гранулированной шихты ее просеивают через сито размером 3 мм. Затем подсушивают в сушильном шкафу при t = 100 - 200^oC до остаточной влажности 7 - 8%.

Оформление образцов носителя размером 4 х 40 мм (балочки) осуществляют методом одностороннего двухступенчатого полусухого прессования при максимальных усилиях 1,6 МПа в стальной пресс-форме. Давление прессования первой ступени составляет 1/3 от максимального усилия. Полученные образцы высушивают в сушильном шкафу при t = 110 - 120^oC с выдержкой 2 ч. Затем балочки обжигают в электрических печах при t = 1300 - 1400^oC с выдержкой 2 ч. Охлаждение осуществляется по естественному циклу вместе с печью, что составляет примерно 30 - 36 ч.

Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Смешивают 55 г шамотного порошка, имеющего состав, мас.%:
Окись
железа - 0,8
титана - 1,0
кальция - 0,6
кремния - 56,0
магния - 0,2
щелочных металлов - 0,5
α-Окись алюминия - Остальное
с 45 г каолина, имеющего следующий состав, мас.%:
Окись
кремния - 52,36
титана - 0,35
серы - 0,09
железа - 1,6
кальция - 0,22
натрия - 0,34
магния - 0,15
калия - 0,7
алюминия - Остальное
добавляют 75 г воды до образования суспензии влажностью 50 мас.%, что обеспечивает равномерное распределение компонентов.

Полученный шликер сушат в сушильном шкафу, периодически перемешивая при температуре 100^oC до влажности 20%, после чего высушенную смесь протирают через сито 3-мм для получения однородного по влажности гранулированного порошка. Затем подсушивают в сушильном шкафу при t = 100 - 120^oC до остаточной влажности 7 - 8%. Оформление образцов носителя размером 4 х 40 мм осуществляют методом одностороннего двухступенчатого полусухого прессования при максимальных усилиях 1,6 МПа в стальной пресс-форме. После этого отпрессованные гранулы обжигают в электропечи при t = 1400^oC в течение 10 ч.

Получают носитель следующего состава, мас.%:
Шамот - 55
Каолин - 45
Пример 2. Технология приготовления носителя соответствует примеру 1, однако шамот и каолин вводят в количестве 90, 10 соответственно.

Получают носитель следующего состава, мас.%:
Шамот - 90
Каолин - 10
Для процесса пиролиза углеводородного сырья на носитель наносят активную фазу в количестве от 2 до 10 мас.%. Предложенный носитель был испытан в процессе пиролиза прямогонного бензина при t = 780^oC, время контакта 0,1 с, массовое соотношение вод. пар : сырье 0,75 : 1. Носитель пропитывается активной массой, содержащeй 20%-ный водный раствор KVO₃ и H₃BO₃; состав использованного катализатора следующий, мас.%:
KVO₃ - 5
H₃BO₃ - 3
Носитель - Остальное
причем носитель имеет следующий состав, мас.%:
Шамотный порошок - 80
Каолин - 20
Пиролиз проводят в кварцевом реакторе проточного типа. Результаты испытаний представлены в таблице.

Как видно из представленных данных, катализатор с использованием предлагаемого носителя обладает более высокой активностью. При этом носитель является значительно более дешевым и доступным, а также обладает меньшей потерей напора в слое носителя.

Описывается новый носитель для катализатора превращения углеводородного сырья на основе каолина, отличающийся тем, что он дополнительно содержит шамотный порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%: шамотный порошок - 55-90; каолин - 10-45. Предлагаемый носитель позволяет расширить ассортимент носителей для катализаторов превращения углеводородного сырья и существенно снизить их стоимость за счет использования доступного и дешевого сырья. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Носитель для катализатора превращения углеводородного сырья на основе каолина, отличающийся тем, что он дополнительно содержит шамотный порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Шамотный порошок - 55 - 90
Каолин - 10 - 45
2. Носитель по п.1, отличающийся тем, что он содержит шамотный порошок следующего состава, мас.%:
Окись
Железа - 0,8 - 0,9
Титана - 1,0 - 2,0
Кальция - 0,6 - 0,7
Кремния - 56,0 - 56,5
Магния - 0,2 - 0,3
Щелочного металла - 0,5 - 0,6
Алюминия - Остальное
3. Носитель по п.1, отличающийся тем, что он содержит каолин следующего состава, мас.%:
Окись
Кремния - 50,5 - 52,36
Титана - 0,2 - 0,3
Железа - 1,0 - 1,6
Кальция - 0,1 - 0,22
Натрия - 0,24 - 0,34
Магния - 0,1 - 0,15
Калия - 0,5 - 0,7
Серы - 0,05 - 0,09
Алюминия - Остальное