СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ДЕГИДРИРОВАНИЯ АЛКИЛАРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ Российский патент 2014 года по МПК B01J23/04 B01J23/78 C07C5/333 

Изобретение относится к способам определения устойчивости катализаторов для дегидрирования алкилароматических углеводородов, содержащих в своем составе щелочные металлы, к действию каталитических ядов.

Известны методы определения устойчивости катализаторов к потере компонентов, описанные в ряде патентов. Все они требуют длительного времени испытания, не отличаются оперативностью, необходимой для постоянного мониторинга состава катализатора.

Так в патенте RU 2283178 для измерения устойчивости катализатора парового крекинга углеводородов к потере каталитического компонента катализатор помещают в реактор при температуре 880°C при инжектировании в него 2,8 г водяного пара в минуту и измеряют количество каталитического компонента через 10 часов.

В патенте RU 2199388 устойчивость катализаторов в реакции глубокого окисления оксида углерода в газовых выбросах к водяному пару оценивают путем обработки катализатора водяным паром при температуре 450°C и составе исходной смеси CO:воздух:H₂O=0,3:29,7:70 (об.%) в течение 107 часов.

Водяной пар является разновидностью каталитических ядов. Под его воздействием каталитический компонент вымывается из состава катализатора и последний теряет свою активность. Оперативная оценка состава катализатора через определенные промежутки времени позволит прогнозировать динамику падения его активности, что имеет значение при выборе модифицирующих добавок, придающих катализатору оптимальное сочетание свойств - высокой каталитической активности и устойчивости к действию каталитических ядов.

Задачей настоящего изобретения является разработка экспресс-метода, позволяющего оперативно определять устойчивость катализатора для дегидрирования алкилароматических углеводородов, содержащего в своем составе щелочной промотор, к действию каталитических ядов.

Указанная задача решается тем, что катализатор обрабатывается хлористым водородом при температуре дегидрирования в течение определенных промежутков времени и определяется содержание промотирующего компонента (щелочного металла). С этой целью в испаритель подается углеводород и раствор с массовой долей хлороводородной кислоты 1…10% в массовом соотношении 1:2…1:3 при температуре 550-650°C. Полученная газообразная смесь направляется в реактор, содержащий катализатор, при нормальном давлении и температуре 550-650°C, где выдерживается в течение 3 часов. Через каждые 15-30 минут осуществляется отбор проб катализатора и проводится анализ на содержание щелочного промотора.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1.

Образец катализатора состава, масс.%: оксид железа - 63; карбонат калия - 14,3 (считая на оксид); карбонат цезия (считая на оксид) - 2,17; оксид магния - 5; оксид молибдена - 1; портландцемент - 12; оксид самария - 2,5, помещают в реактор и пропускают газообразную смесь, полученную испарением смеси этилбензола и раствора с массовой долей хлороводородной кислоты 1% в массовом соотношении 1:2, при температуре 600°C в течение 3 часов. Определяют содержание щелочного металла методом атомно-абсорбционной спектроскопии. Рассчитывают степень выщелачивания α, показывающую мольную долю щелочного промотора, которая теряется в процессе испытания катализатора:

$$\alpha =\frac{n{(M{e}^{+})}_{исходн.}-n{(M{e}^{+})}_{получ.}}{n{(M{e}^{+})}_{исходн.}}$$ ,

где α - степень выщелачивания;

n(Ме⁺) - количество вещества щелочного промотора, моль.

Пример 2.

Образец катализатора состава, описанного в примере 1, испытывают аналогично примеру 1, с той разницей, что используют раствор с массовой долей хлороводородной кислоты 5%.

Пример 3.

Образец катализатора состава, описанного в примере 1, испытывают аналогично примеру 1, с той разницей, что используют смесь этилбензола и раствора с массовой долей хлороводородной кислоты 5% в массовом соотношении 1:3 и процесс проводят при температуре 550°C.

Пример 4.

Образец катализатора состава, описанного в примере 1, испытывают аналогично примеру 1, с той разницей, что используют смесь этилбензола и раствора с массовой долей хлороводородной кислоты 10% в массовом соотношении 1:2.

Пример 5.

Образец катализатора состава, описанного в примере 1, отличающийся тем, что содержит в своем составе вместо оксида самария оксид церия. Испытывают аналогично примеру 4.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Из таблицы следует, что образец, содержащий оксид церия, имеет высокую степень выщелачивания несмотря на высокие каталитические показатели. Следовательно, данный катализатор имеет невысокую устойчивость к действию каталитических ядов.

Достигаемый технический результат заключается в разработке метода оперативного определения устойчивости катализатора для дегидрирования алкилароматических углеводородов, содержащего в своем составе щелочной металл, к действию каталитических ядов. Это позволит прогнозировать потери щелочного промотора в процессе эксплуатации катализатора на стадии корректировки рецептуры без проведения долгосрочных испытаний.

Предлагается способ определения устойчивости к действию каталитических ядов катализатора для дегидрирования алкилароматических углеводородов, содержащего в своем составе щелочной металл, заключающийся в том, что катализатор обрабатывают смесью, содержащей алкилароматический углеводород и 1-10% водный раствор хлороводородной кислоты при соотношении 1:2…1:3, при температуре 550-650°C, выдерживают образец в течение 3 часов, для дегидрирования алкилароматических углеводородов определяют степень выщелачивания по формуле:

$$\alpha =\frac{n{(M{e}^{+})}_{исходн.}-n{(M{e}^{+})}_{получ.}}{n{(M{e}^{+})}_{исходн.}}$$ ,

где α - степень выщелачивания;

n(Me⁺) - количество вещества щелочного промотора, моль.

Достигаемый технический результат заключается в разработке метода оперативного определения устойчивости катализатора для дегидрирования алкилароматических углеводородов, содержащего в своем составе щелочной металл, к действию каталитических ядов. Это позволит прогнозировать потери щелочного промотора в процессе эксплуатации катализатора на стадии корректировки рецептуры без проведения долгосрочных испытаний. 1 табл., 5 пр.

Способ определения устойчивости к действию каталитических ядов катализатора для дегидрирования алкилароматических углеводородов, содержащего в своем составе щелочной металл, отличающийся тем, что катализатор обрабатывают смесью, содержащей алкилароматический углеводород и 1-10% водный раствор хлороводородной кислоты при соотношении 1:2…1:3, при температуре 550-650°C, выдерживают образец в течение 3 часов, для дегидрирования алкилароматических углеводородов определяют степень выщелачивания по формуле:
$$\alpha =\frac{n{(M{e}^{+})}_{исходн.}-n{(M{e}^{+})}_{получ.}}{n{(M{e}^{+})}_{исходн.}}$$ ,
где α - степень выщелачивания;
n(Me⁺) - количество вещества щелочного промотора, моль.