Катализатор для дегидрирования алкилароматических углеводородов Российский патент 2017 года по МПК B01J23/745 B01J23/887 C07C5/32 

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

Известен катализатор для дегидрирования алкилароматических соединений следующего состава, масс. %: оксид и/или феррит калия - 8-22; оксид и/или феррит магния и/или оксид 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. Дополнительно катализатор может содержать оксид и/или феррит рубидия и/или цезия в количестве 0,05-5 мас. % (Патент RU 2187364, МПК⁷ В01J 23/745, B01J 23/887, 2002).

Недостаток известных катализаторов состоит в том, что промотирующий компонент вымывается при воздействии водяного пара при высокой температуре, вследствие чего катализатор постепенно теряет активность. Это, в свою очередь, приводит к необходимости повышения температуры синтеза и увеличения разбавления реакционной смеси водяным паром, то есть возрастают энергозатраты.

Наиболее близким по предлагаемому решению является катализатор для дегидрирования алкилароматических углеводородов следующего состава: масс. %: оксид калия - 8-22; оксид магния - 0,5-10; оксид молибдена - 0,5-5; портландцемент - 2-12; оксид самария - 1-5; оксид цезия или рубидия - 0,05-5; оксид железа - остальное (Патент RU 2509604 С1, МПК B01J 23/745, B01J 23/887, 2014).

Основным недостатком известного катализатора является высокая стоимость катализатора вследствие использования самария и щелочных промоторов (цезия и рубидия).

Задачей настоящего изобретения является получение катализатора с высокой каталитической активностью и устойчивостью к действию каталитических ядов при более низком содержании оксида самария; расширение ассортимента катализаторов для дегидрирования алкилароматических углеводородов при неизменных высоких технических характеристиках и снижение их стоимости.

Указанная задача решается за счет того, что предлагается катализатор для дегидрирования алкилароматических соединений, включающий оксид железа, соединения калия, соединения магния и/или кальция, соединения рубидия и/или цезия, оксид молибдена, портландцемент, оксид самария, оксид европия при следующем содержании компонентов (в пересчете на оксиды), масс %: соединения калия - 8-22; соединения магния и/или соединения кальция - 0,5-10; оксид молибдена - 0,5-5; портландцемент - 5-10; оксид самария - 0,3-1,5; оксид европия - 0,005-0,030; соединения рубидия и/или цезия в количестве 0,05-1,50 мас. %; оксид железа - остальное.

Отличием предлагаемого катализатора от прототипа является снижение в его составе содержания оксида самария, используемого в качестве стабилизатора активности катализатора и повышения его устойчивости к действию каталитических ядов, путем частичной замены его на небольшое количество оксида европия, а также снижение дозировки оксидов рубидия и/или цезия.

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

Предлагаемый катализатор готовят смешением в заданном соотношении тщательно измельченных оксидов или разлагающихся до оксидов соединений железа, оксида и/или легко разлагающихся до оксида соединений молибдена, оксида самария, соединений магния и/или кальция. 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°С и прокаливают при 550-750°С.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Сухие компоненты катализатора, г: оксид железа - 132,74; оксид молибдена - 2; портландцемент - 24; оксид самария 1; оксид европия - 0,04; оксид магния - 10, смешивают в течение 1 часа. Добавляют 30 мл водного раствора, содержащего 42 г карбоната калия и 0,92 г карбоната цезия. Катализаторную массу перемешивают в течение 1,75 час до получения однородной массы, затем формуют экструзией в жгуты диаметром 3,0 мм, сушат при температуре 120°С и прокаливают при 650°С в течение 3 часов.

Получают катализатор состава, масс. %: оксид железа - 66,37; карбонат калия - 14,3 (считая на оксид); карбонат цезия (считая на оксид) - 0,8; оксид магния - 5; оксид молибдена - 1; портландцемент - 12; оксид самария - 0,5; оксид европия - 0,02.

Испытания катализатора осуществляют в реакции дегидрирования этилбензола в стирол при температуре 600…620°С, скорости подачи жидкого этилбензола 0,5…1,5 л/л катализатора в час и массовом разбавлении сырья водяным паром 1:2…3.

Потери щелочного металла определяли через относительную устойчивость к выщелачиванию.

Данные по испытанию катализатора приведены в таблице 1.

Пример 2

Катализатор готовят и испытывают аналогично примеру 1, но вместо оксида магния используют оксид кальция, вместо карбоната калия используют гидроксид калия. Данные по составу (считая на оксиды) и испытанию катализатора приведены в таблице.

Пример 3

Катализатор готовят и испытывают аналогично примеру 1, но вместо оксида магния используют карбонат стронция, вместо карбоната цезия используют нитрат рубидия. Данные по составу (считая на оксиды) и испытанию катализатора приведены в таблице 1.

Пример 4

Катализатор готовят аналогично примеру 1, но испытывают в реакции дегидрирования изопропилбензола в α-метилстирол при температуре 560…620°С, скорости подачи жидкого изопропилбензола 0,5…1,5 л/л катализатора в час и массовом разбавлении сырья водяным паром 1:3. Данные по составу (считая на оксиды) и испытанию катализатора приведены в таблице 1.

Пример 5

Катализатор готовят и испытывают аналогично примеру 1, исключая оксид европия. Данные по составу (считая на оксиды) и испытанию катализатора приведены в таблице 1.

Достигаемый технический результат заключается в получении нового катализатора, обеспечивающего высокую каталитическую активность и устойчивость к действию каталитических ядов, и снижении его стоимости.

Изобретение относится к катализатору для дегидрирования алкилароматических углеводородов, включающему оксиды или разлагающиеся до оксидов соединения железа, калия, цезия и/или рубидия, магния и/или кальция, молибдена, оксид самария и портландцемент, оксид европия при следующем соотношении компонентов, мас.% (в пересчете на оксиды): оксид калия - 8-22, оксид магния и/или оксид кальция - 0,5-10, оксид молибдена - 0,5-5, портландцемент - 5-10, оксид самария - 0,3-1,5, оксид европия - 0,005-0,030, оксид цезия или рубидия - 0,05-1,50, оксид железа – остальное. Технический результат заключается в повышении каталитической активности, устойчивости к действию каталитических ядов и снижении его стоимости. 1 табл., 5 пр.

Катализатор для дегидрирования алкилароматических углеводородов, включающий оксиды или разлагающиеся до оксидов соединения железа, калия, цезия и/или рубидия, магния и/или кальция, молибдена, оксид самария и портландцемент, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид европия при следующем соотношении компонентов, мас.% (в пересчете на оксиды):

Оксид калия 8-22 Оксид магния и/или оксид кальция 0,5-10 Оксид молибдена 0,5-5 Портландцемент 5-10 Оксид самария 0,3-1,5 Оксид европия 0,005-0,030 Оксид цезия или рубидия 0,05-1,50 Оксид железа Остальное