Способ получения катализатора-сорбента для тонкой очистки моноолефинов от сернистых соединений Советский патент 1987 года по МПК B01J23/745 B01J21/18 B01J37/02 

11

Изобретение относится к получению катализаторов для тонкой очистки моноолефинов от сернистых соединений и может быть использовано для очистк пропилена от тиофена и сероуглерода.

Цель изобретения .- получение катализатора-сорбента с повышенной серо- емкостью и ликвидация сточных вод катализатора сорбента з.а счет повышения дисперсности активной компоненты катализатора и равномерного ее распределения по грануле носителя

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 50 г активного уг000 м2/г

ля

с удельной поверхностью

о 1

прокаливают в вакууме 10 -10 мм рт. с при 300 С в течение 3,5-4 ч, охлазвда- ют и добавляют 150 мл дегазированног пентана. Затем к суспензии активиро- ванного угля и пентана постепенно при перемешивании в среде аргона или азота добавляют 4,11 мл (6,0 г) пента- карбонила железа, растворенного в 40 мл пентана и вакуумированного с целью удаления кислорода. Адсорбцию проводят при 20-25 С за 2,5-3 ч,растворитель сливают, а остатки его удаляют вакуумированием суспензии при температуре не вьше 70°С до получения сухого продукта. Нанесенный пентакар- бонил железа разлагают нагреванием

полученного образца в вакууме при 110 С и получают катализатор, содержащий 3,76 мас.% железа

Дисперсность образцов определяют методом РФА на приборе ДРОН-20. Характер распределения железа по диаметру гранулы определяют с помощью рентгеновского микроанализатора (РМА) типа 35-ДД фирмы IEOL. Состав активной фазы в катализаторах-сорбенах идентифицирован методом мессбауэров- ской спектроскопии с использованием

Сероемкость сорбента, определенная по адсорбции тиофена и сероуглерода, составляет 69,7 и 9,53 мг/г катализатора соответственно.

35 Пример 3. Способ проводят аналогично примеру 1 с отличием в том, что разложение нанесенного Fe(CO)j проводят в токе аргона при 150 С и содержание железа в сорбенте

40 составляет 3,52 мас.%. Катализатор рентгеноаморфен. Частицы железа, согласно ЯГР-спектру, аналогичному . спектру образца примера 1, распределены по грануле носителя однородспектрометра ЯГРС-4 в режиме постоян- 45 но. Сероемкость сорбента, определенных ускорений с многоканальным анали- « ° адсорбции тиофена и сероугле- затором LP-4840 фирмы nOKIA. Источник излучения - Со в Rh. Химические

рода из потока их смеси с пропиленом составляет 60,5 и 9,9 мг/г катализатора соответственно.

сдвиги приводятся относительно oi--Fa.

50

Размер частиц железа по данным Пример 4. 50 г активного РФА составляет менее 30 А. Распреде- угля с удельной поверхностью 950 ленив их по грануле носителя однород- прокаливают в вакууме рт.ст. но. Мессбаузровский спектр образца „р 300°С в течение 3-4 ч и охлаж- указывает на наличие«i-железа, а так- дают Пентакарбонил железа в количестве 4,5 г (3,1 мл) подвергают дегазации в вакууме и наносят затем на активированный уголь адсорбцией

же cpC-Fe и окиси железа в окисленном при 20°С образце.

Сероемкости полученных образцов определяют на установке динамическим

его в вакууме при 20-25 С за 30

5

методом при исследовании адсорбции тиофена и сероуглерода из смеси их с пропиленом. Испытания проводят при 50 С. Концентрация тиофена в исходной смеси 4,5-4,8 мг/г, сероуглерода 3,9-5,9 мг/л. Статическую емкость адсорбента (сероемкость) в мг/г катализатора определяют методом графического интегрирования по количеству поглощенного тиофена или сероуглерода за время до момента появления за слоем начальной концентрации адсорбента.

Сероемкость сорбента, определенная по адсорбции тиофена и сероуглерода из потока смеси их с пропиленом, составляет 62,1 и 8,4 мг/г катализатора соответственно.

Пример 2. Способ проповодят аналогично примеру 1 с отличием в том, что в качестве растворителя используется гексан, разложение нанесенного и закрепленного на поверхности угля пентакарбонила железа прово o,

дят в токе воздуха при 150 С и содер5 жание железа в сорбенте составляет 1,2 мас.%. Катализатор рентгеноамор- фен (РФА). Распределение частиц по грануле носителя однородно. ЯГР- спектр аналогичен спектру образца

0 в примере 4.

Сероемкость сорбента, определенная по адсорбции тиофена и сероуглерода, составляет 69,7 и 9,53 мг/г катализатора соответственно.

5 Пример 3. Способ проводят аналогично примеру 1 с отличием в том, что разложение нанесенного Fe(CO)j проводят в токе аргона при 150 С и содержание железа в сорбенте

0 составляет 3,52 мас.%. Катализатор рентгеноаморфен. Частицы железа, согласно ЯГР-спектру, аналогичному . спектру образца примера 1, распределены по грануле носителя однородно. Сероемкость сорбента, определен« ° адсорбции тиофена и сероугле-

рода из потока их смеси с пропиленом составляет 60,5 и 9,9 мг/г катализатора соответственно.

его в вакууме при 20-25 С за 3031

50 мин. Полученный образец нагревают в токе воздуха при 150°С и получают катализатор с нанесенной окисью железа и содержанием ее в пересчете на металл 2,76 мас.%. Размер частиц при этом менее 30 А и распределение их по грануле активного угля однородно, Мессбауэровский спектр образца представляет собой дублет с параметрами S 0,35 мм/с (химический сдвиг) и квадрупольным расщеплением б 0,70 мм/с, что соответствует окиси железа в парамагнитной форме.

Сероемкость сорбента, определенная по адсорбции тиофена и сероугле- рода, составляет 78,8 и 11,1 мг/г катализатора соответственно.

Пример 5. Способ проводят аналогично примеру А с отличием в

том, что адсорбция паров пентакар- бонила железа осуществляется в токе аргона и содержание железа в сорбенте 3,3 мас.%. Размер частиц окиси железа менее 30 А, распределение их однородно по грануле носителя (ЯГР- спектр аналогичен образцу примера 4).

Сероемкость сорбента, определенная по адсорбции тиофена и сероуглерода, составляет 66,9 и 10,3 мг/г катализатора соответственно.

Пример 6. Способ проводят аналогично примеру 4 с отличием в том, что содержание железа в готовом катализаторе 7,98 мас. в пересчете на металл. Данные РФА, ЯГР-спектра подтверждают высокую дисперсность частиц окиси железа в образце, которые распределены по диаметру гранулы однородно.

.Сероемкость сорбента, определен- ная по адсорбции тиофена и сероуглерода, составляет 76,0 и 10, 1 мг/г катализатора соответственно.

Пример 7. Способ проводят аналогично примеру 4 с отличием в том, что содержание железа в катализаторе сорбента составляет . 7 f98 мае.% и разложение нанесенного Fe(CO)5 осуществляется в токе возду- ха при 190°С. При этом получают катализатор-сорбент с однородным и исперсным распределением частиц окиси железа размером около 50 А,

ЯГР-спектр аналоги ен спектру образца примера 4.

Сероемкость сорбента, определенная по адсорбции тиофена и сероуглерода составляет 78,3 и 9,90 мг/г катализатора соответственно.

Пример 8. 50 г активного угля с удельной поверхностью не менее 800 м/г обрабатывают 500 мл водного раствора, содержащего 10,9 г хлорного железа (FeClj- ) проводят вакуумирование пульпы при 200 мм рт.ст. и перемешивание 10-12 Уголь затем отделяют от раствора декантацией, сушат при 150 С и прокаливают в токе водорода при 400-450 С

в течение 3-3,5 ч. Получают сорбент с содержанием 2,23 мас.% железа.Распределение частиц железа по диаметру, гранулы неоднородно, размер их по данным РФА соста вляет около 350 А.

Сероемкость сорбента, определенная по адсорбции тиофена и сероуглерода, составляет 38,8 и 3,03 мг/г катализатора соответственно.

Примеры 9-12 характеризуют способ при среднем и запредельных значениях температурного параметра термообработка катализатора после нанесения на уголь пентакарбонила железа.

В таблице приведены структурные и адсорбционные характеристики катализаторов сорбентов, приготовленных различными методами. Ф о р мула изобретения.

Способ получения катализатора- сорбента для тонкой очистки монооле- финов от сернистых соединений путем обработки активного.угля соединением железа с последующим удалением растворителя и термообработкой, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора-сорбента с по- вышенной сероемкостью и ликвидации сточных вод, в качестве соединения железа используют пентакарбонил железа, обработку угля ведут либо парами, либо раствором пентакарбонила железа и углеводородах, термообработку проводят при 110-150 С в токе инертного газа или воздуха или в вакууме.

Изобретение относится к. катали- тической химии, а именно к получению катализаторов для тонкой очистки мо- ноолефинов от сернистых соединений. и может быть использовано для очистки пропилена от тиофена и сероуглерода. Цель - получение катализатора- сорбента (КС) с повьшенной сероемкос- тью и ликвидация в процессе сточных вод, что достигается повышением дисперсности активного компонента КС и равномерного распределения в носителе. Получение КС ведут обработкой активного угля соединением железа- пентакарбонилом железа, используемого либо в виде пара, либо раствора в углеводородах (пентан) , с последующим удалением растворителя и проведением термообработки (происходит разложение пентакарбонила Fe) при 110-150 С в токе инертного газа или воздуха, или в вакууме. Получают КС с размером частиц до 30 А, содержащий 3,76 мае.% железа. Сероемкость КС, определенная по адсорбции тиофена и сероуглерода, составляет 69,7-78,8 и 9,53-11,1 мг/г соответственно, против 38,8 и 3,03 мг/г (с использовани- ем частиц размером 350 А). 1 табл. (f С