СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПАЛЛАДИЕВОГО КАТАЛИЗАТОРА ГИДРИРОВАНИЯ АЦЕТИЛЕНА Российский патент 2016 года по МПК B01J37/02 B01J23/44 B01J21/04 C07C5/09 C07C11/04 

Изобретение относится к способу приготовления катализатора для процесса селективного гидрирования ацетилена.

Получение олефинов занимает одно из ведущих мест в крупнотоннажном нефтехимическом синтезе. Этилен используется при получении таких продуктов, как полиэтилен, этилбензол, оксид этилена, этанол, поливинилхлорид, винилацетат, ацетальдегид и др. Основной промышленный способ получения олефинов - это пиролиз алканов нефти, газойля и нафты. Образующийся при этом ацетилен в этан-этиленовой фракции негативно влияет на катализаторы дальнейшей переработки сырья. В промышленности для очистки этан-этиленовой фракции от ацетилена наиболее широкое распространение получил способ селективного гидрирования. Достоинством этого способа является превращение ацетилена в целевой продукт - этилен. В качестве катализатора данного процесса в большинстве случаев используют гетерогенный катализатор на основе благородных металлов Pt, Rh, Ru, Pd, нанесенных на подложку. В качестве подложки чаще всего используют оксиды алюминия (γ, α, β, η, θ, δ - формы), титана, кремния, а также уголь, цеолиты и др. Из вышеперечисленных катализаторов преимущество получили палладиевые катализаторы ввиду их высокой стабильности работы и селективности.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения палладиевого катализатора гидрирования ацетилена на основе бензонитрильного, или стирольного, или циклогексенового комплекса палладия путем его растворения в диоксиде углерода в сверхкритическом состоянии в интервале температур 303,90-364,68 K и в интервале давлений 9,59-41,33 МПа с последующим нанесением на алюмооксидный носитель. Время получения палладиевого катализатора составляет 15 часов.

Испытания палладиевого катализатора на основе бензонитрильного комплекса палладия по определению степени превращения ацетилена проводили при температуре процесса гидрирования ацетилена в этан-этиленовой смеси, равной 373 K. Степень превращения ацетилена составляет 91,51% (см. RU Патент №2394645, МПК B01J 37/02 (2006.01), B01J 21/04 (2006.01), B01J 23/44 (2006.01), С07С 7/163 (2006.01), 2010).

Недостатками способа являются недостаточная степень превращения ацетилена (91,51%) и длительность процесса получения палладиевого катализатора.

Задачей изобретения является увеличение степени превращения ацетилена и уменьшение времени получения палладиевого катализатора.

Техническая задача решается способом получения палладиевого катализатора гидрирования ацетилена на основе комплекса палладия путем его растворения в диоксиде углерода в сверхкритическом состоянии в интервале температур 305-353 K с последующим нанесением на алюмооксидную подложку, в котором в качестве комплекса берут гексафторацетилацетонат палладия, а его растворение в диоксиде углерода в сверхкритическом состоянии ведут при давлении 8-8,5 МПа.

Решение технической задачи позволяет увеличить степень превращения ацетилена на 8,49% и уменьшить время получения палладиевого катализатора до 5 минут.

Характеристики веществ, используемых в объекте:

Гексафторацетилацетонат палладия, линейная формула Pd(C₅HF₆O₂)₂, молекулярная масса 520,52 г/моль, температура плавления 373 K.

Диоксид углерода, линейная формула CO₂, молекулярная масса 102 г/моль, температура сублимации 195 K.

Оксид алюминия в гамма-форме, линейная формула γ-Al₂O₃, молекулярная масса 102 г/моль, удельная поверхность 190 м²/г, температура плавления 2317 K.

Пример 1

Приготовление палладиевого катализатора гидрирования ацетилена на основе гексафторацетилацетоната палладия.

Алюмооксидную подложку в количестве 10 г помещают на дно реактора. Гексафторацетилацетонат палладия в количестве 0,011 г помещают в реактор в сетке над алюминиевой подложкой для растворения в диоксиде углерода в сверхкритическом состоянии. Для этого в реакторе поддерживают температуру 305 K, с помощью насоса в реактор нагнетают диоксид углерода и устанавливают давление в нем 8 МПа. Растворенный в диоксиде углерода гексафторацетилацетонат палладия в сверхкритическом состоянии наносят на алюмооксидную подложку при перемешивании в течение 5 минут. После чего диоксид углерода медленно сбрасывают в атмосферу. Катализатор получают с массовым содержанием палладия 0,022 мас.%.

Пример 2

Катализатор готовят аналогично примеру 1, для растворения гексафторацетилацетоната палладия в диоксиде углерода в сверхкритическом состоянии температуру в реакторе поддерживают равной 353 K, при давлении 8 МПа.

Пример 3

Катализатор готовят аналогично примеру 1, для растворения гексафторацетилацетоната палладия в диоксиде углерода в сверхкритическом состоянии температуру в реакторе поддерживают равной 353 K, при давлении 8,5 МПа.

В качестве источника ацетилена используют этан-этиленовую смесь, которая образуется при пиролизе алканов.

Полученный палладиевый катализатор на основе гексафторацетилацетонат палладия использовали в процессе гидрирования ацетилена в этан-этиленовой смеси при температуре 373 K. Степень превращения ацетилена составляет 100%.

В таблице 1 представлены результаты испытаний катализатора по прототипу и по заявляемому объекту.

Таким образом, как видно из примеров конкретного выполнения и из результатов использования полученного катализатора в процессе гидрирования ацетилена, заявляемый объект позволяет по сравнению с прототипом увеличить степень превращения ацетилена на 8,49% и уменьшить время получения палладиевого катализатора до 5 минут.

Изобретение относится к способу получения палладиевого катализатора гидрирования ацетилена на основе комплекса палладия. Получение проводят путем растворения комплекса палладия в диоксиде углерода в сверхкритическом состоянии в интервале температур 305-353 K с последующим нанесением на алюмооксидную подложку. При этом в качестве комплекса палладия берут гексафторацетилацетонат палладия, а его растворение в диоксиде углерода в сверхкритическом состоянии ведут при давлении 8-8,5 МПа. Предлагаемый способ позволяет уменьшить время получения палладиевого катализатора до 5 минут, а также получать катализаторы, характеризующиеся высокой степенью превращения ацетилена. 1 табл., 3 пр.

Способ получения палладиевого катализатора гидрирования ацетилена на основе комплекса палладия путем его растворения в диоксиде углерода в сверхкритическом состоянии в интервале температур 305-353 K с последующим нанесением на алюмооксидную подложку, отличающийся тем, что в качестве комплекса палладия берут гексафторацетилацетонат палладия, а его растворение в диоксиде углерода в сверхкритическом состоянии ведут при давлении 8-8,5 МПа.