КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ДЕГИДРИРОВАНИЯ АЛКИЛАРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ Российский патент 2002 года по МПК B01J23/745 B01J23/887 B01J21/16 C07B35/04 C07C15/46 

Изобретение относится к производству катализаторов, а именно к производству катализаторов для процессов дегидрирования алкилароматических углеводородов.

Известен катализатор для дегидрирования алкилароматических углеводородов, содержащий, мас. %: Fe₂O₃ - 69-73; К₂СО₃ - 19-20; Cr₂О₃ - 7,5-8,5; К₂SiO₃ - 2,0-2,6 (Котельников Г.Р., Струнникова Л.В., Патанов В.А., Арапова И. П. Катализаторы дегидрирования низших парафинов, олефиновых и алкилароматических углеводородов, М., ЦНИИТЭнефтехим, 1978, с.49).

Наиболее близким к предлагаемому является катализатор для дегидрирования этилбензола следующего состава, мас.%: Fe₂O₃ - 45-90; К₂О - 5-40; MgO - 4-30; СеО₂ 0-10; МоО₃ 0-10; WO₃ 0-10; СаО - 0-15, порообразующий, связующий и формующий агент (Заявка ФРГ 3442636, кл. В 01 J 23/76, 1986).

Недостатками указанных катализаторов являются их относительно невысокие активность и селективность.

Целью изобретения является повышение активности и селективности катализатора.

Это достигается тем, что предлагается катализатор для дегидрирования алкилароматических углеводородов, включающий оксид железа, соединения калия, соединения магния и/или кальция, оксид церия, оксид молибдена, портландцемент, оксид и/или феррит стронция, оксид лантана и/или оксид неодима при следующем содержании компонентов, мас.%: соединения калия 8-22; соединения магния и/или соединения кальция 0,5-10; оксид церия 1,0-8,0; оксид молибдена 0,5-5,0; портландцемент 5,0-10,0; оксид и/или феррит стронция 0,5-10,0; оксид лантана и/или оксид неодима 0,01-1,0; оксид железа - остальное.

Дополнительно катализатор может содержать оксид и/или феррит рубидия и/или цезия в количестве 0,05-5,0 мас.%.

В качестве соединений калия катализатор может содержать феррит и/или оксид калия.

В качестве соединений магния катализатор может содержать феррит и/или оксид магния.

Отличием предлагаемого катализатора от прототипа является дополнительное содержание оксида и/или феррита стронция, оксида лантана и/или неодима, а также возможное содержание оксида и/или феррита рубидия и/или цезия при указанном содержании компонентов. Новый состав катализатора позволяет существенно повысить его активность и селективность.

В качестве сырья для получения заявляемого катализатора могут использоваться оксиды или разлагающиеся до оксидов соединения перечисленных компонентов, а также ферриты.

Предлагаемый катализатор готовят смешением в заданном соотношении тщательно измельченных оксидов или разлагающихся до оксидов соединений железа, оксида и/или феррита стронция, оксида или легко разлагающихся до оксидов соединений молибдена, церия, лантана и/или неодима, соединений магния и/или кальция, предварительно приготовленных ферритов калия, рубидия и/или цезия. Компоненты смешивают и пропитывают водным раствором щелочных промоторов, например карбонатами и/или гидроксидами калия, рубидия и/или цезия. Портландцемент вводится на стадии смешения сухих компонентов катализатора.

Катализаторную массу перемешивают в течение 0,5-2,5 ч до получения однородной массы, затем формуют экструзией в жгуты, сушат при 100-170^oС и прокаливают при 550-750^oС.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1.

Сухие компоненты катализатора, г: оксид железа - 117,98; оксид молибдена - 2; оксид церия - 8; портландцемент - 24; оксид стронция - 5; оксид лантана - 1, оксид магния - 10, смешивают в течение 1 часа. Добавляют 30 мл водного раствора, содержащего 47 г карбоната калия. Катализаторную массу перемешивают в течение 1,75 часа до получения однородной массы, затем формуют экструзией в жгуты диаметром 3,0 мм, сушат при температуре 120^oС и прокаливают при 650^oС в течение 3 часов.

Получают катализатор состава, мас. %: оксид железа - 58,99; карбонат калия - 16 (считая на оксид); оксид магния - 5; оксид молибдена - 1; оксид церия - 4; портландцемент - 12; оксид стронция - 2,5; оксид лантана - 0,5.

Испытания катализатора осуществляют в реакции дегидрирования этилбензола в стироле при температуре 620±20^oС, скорости подачи жидкого этилбензола 0,5-1,5 л/л катализатора в час и массовом разбавлении сырья водяным паром 1: 2-3. Данные по испытанию катализатора приведены в таблице.

Пример 2.

Катализатор готовят и испытывают аналогично примеру 1, но вместо оксида магния используют карбонат магния, вместо оксида молибдена используют молибденовую кислоту, дополнительно добавляют нитрат рубидия, а вместо оксида железа используют гидрат окиси железа. Данные по химическому составу (считая на оксиды) и испытанию катализатора приведены в таблице.

Пример 3.

Катализатор готовят и испытывают аналогично примеру 2, но вместо карбоната магния используют оксид кальция, вместо карбоната калия используют гидроксид калия, вместо нитрата рубидия вводят карбонат рубидия вместе с карбонатом цезия, в качестве соединений стронция используют феррит стронция, а в качестве оксида железа используют магнетит (Fe₃O₄). Данные по составу и испытанию катализатора приведены в таблице.

Пример 4.

Катализатор готовят и испытывают аналогично примеру 3, но вместо карбонатов цезия и рубидия вводят гидроксиды рубидия и цезия, вместо оксида кальция используют карбонат кальция, вместо оксидов церия, лантана и неодима используют карбонаты церия, лантана и неодима, в качестве соединений вводят феррит калия, а в качестве соединений железа используется смесь (50/50%) гидрата окиси железа и магнетита. Данные по составу (считая на оксиды) и испытанию катализатора приведены в таблице.

Пример 5.

Катализатор готовят аналогично примеру 2, но дополнительно вводят оксид кальция, вместо карбоната магния вводят феррит магния, вместо оксида стронция используют гидроксид стронция, вместо нитрата рубидия вводят карбонат цезия и испытывают в реакции дегидрирования изопропилбензола в альфа-метилстироле при температуре 560±20^oС, скорости подачи жидкого изопропилбензола 0,5-1,5 л/л катализатора в час и массовом разбавлении сырья водяным паром 1: 3. Данные по составу и испытанию катализатора приведены в таблице.

Пример 6.

Катализатор готовят аналогично примеру 1, но в качестве соединений стронция, калия и магния используют ферриты соответствующих соединений, дополнительно вводят оксид кальция, а катализатор испытывают в реакции дегидрирования изопропилбензола в альфа-метилстирол при условиях, описанных в примере 5. Данные по составу и испытанию катализатора приведены в таблице.

Пример 7.

Катализатор готовят аналогично примеру 6, но в качестве соединений калия, магния и цезия используют смесь карбонатов и ферритов указанных элементов в соотношении карбонаты (считая на оксиды) / ферриты как 1/0,1 и испытывают в реакции дегидрирования этилбензола при условиях, описанных в примере 1. Данные по составу и испытанию катализатора приведены в таблице.

Пример 8.

Катализатор готовят аналогично примеру 7, но вместо карбоната и феррита цезия используют карбонат и феррит рубидия в соотношении 1/3 и смесь карбонатов и ферритов калия и магния в соотношении 1/7. Катализатор испытывают в реакции дегидрирования этилбензола при условиях, описанных в примере 1. Данные по составу и испытанию катализатора приведены в таблице.

Пример 9.

Катализатор готовят аналогично примеру 7, но используют смесь карбонатов и ферритов калия, магния, рубидия и цезия в соотношении карбонаты/ферриты = 1/10. Катализатор испытывают в реакции дегидрирования этилбензола, данные по составу и испытанию катализатора приведены в таблице.

Катализатор для дегидрирования алкилароматических углеводородов, включающий оксид железа, соединения калия, соединения магния и/или соединения кальция, оксид церия, оксид молибдена, портландцемент, оксид и/или феррит стронция, оксид лантана и/или неодима при следующем содержании компонентов, мас. %: соединения калия 8-22; соединения магния и/или соединения кальция 0,5-10; оксид молибдена 0,5-5; оксид церия 1-8; портландцемент 5-10; оксид и/или феррит стронция 0,5-10; оксид лантана и/или оксид неодима 0,01-1; оксид железа остальное. Дополнительно катализатор может содержать оксид и/или феррит рубидия и/или цезия в количестве 0,05-5,0 мас.%. В качестве соединений калия, магния, рубидия и цезия катализатор может содержать оксиды, ферриты или смесь оксидов и ферритов указанных элементов. Новый катализатор обладает повышенной активностью и селективностью. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Катализатор для дегидрирования алкилароматических углеводородов, включающий оксид железа, соединения калия, соединения магния и/или соединения кальция, оксид молибдена, оксид церия и портландцемент, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид и/или феррит стронция, оксид лантана и/или оксид неодима при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Соединения калия - 8-22
Соединения магния и/или соединения кальция - 0,5-10
Оксид молибдена - 0,5-5
Оксид церия - 1-8
Портландцемент - 2-12
Оксид и/или феррит стронция - 0,5-10
Оксид лантана и/или оксид неодима - 0,01-1
Оксид железа - Остальное
2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид и/или феррит рубидия и/или цезия в количестве 0,05-5,0 мас.%. 3. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве соединений калия он содержит феррит и/или оксид калия. 4. Катализатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве, соединений магния он содержит феррит и/или оксид магния, а в качестве, соединения кальция он содержит оксид кальция.