Способ приготовления шарикового цеолитсодержащего катализатора для алкилирования бензола этиленом Советский патент 1991 года по МПК B01J37/04 B01J29/08 

Изобретение относится к области приготовления катализаторов для нефтепереработки и нефтехимии.

Цель изобретения - интенсификация способа за счет повышения стабильности цеолитсодержащего псевдозоля путем введения в цеолитсодержащий псевдозоль органического разбавителя - диметилформамида (ДМФА) или диметилсульфоксида (ДМСО) в определенном соотношении в расчете на катализатор.

Пример 1. Приготовление катализатора ДМФА.

Готовят катализатор с 50 мае. % цеолита типа синтетического фожазита Y и 50 мас.% оксидноалюминиевой матрицы. Цеолит в исходной форме РЗЭ СаМЩУ имеет соотношение 5Ю2:А 20з 4 и содержит, мас.%: Z3203 17,8; СаО 1,8; Na20 0,4. В качестве

исходного материала матрицы используют

омытую от ионов Na+ и N05 влажную лепешку промышленного алюминатного гидрокси- да алюминия периодического холодного осаждения с содержанием сухого вещества () 15 мае %. Для приготовления катализатора 150 г влажной лепешки гидроксида алюминия, содержащей 22,5 г сухого вещества (А120з), пептизируют 1,6 мл (0,087 г- экв/моль А120з) 56%-ной азотной кислоты с получением псевдозоля гидроксида алюминия. Принятая дозировка кислоты является оптимальной, обеспечивающей максимальную стабильность цеолитсодержащего псевдозоля. Цеолит берут в виде влажной лепешки с содержанием сухого вещества 43 мас.%. Влажную лепешку цеолита в количестве 52,3 г, содержащую 22,5 г сухого вещества, замешивают в псевдозоль гидре О Ю СП

ел

ксида алюминия, добавляют 10 мас.% ДМФА в расчете на катализатор (4,7 мл или 4,5 г), тщательно гомогенизируют смесь в быстроходной мешалке (2000 обм/мин) в течение 15 мин. Полученный цеолитсодержа- щий псевдозоль подвергают испытанию на стабильность на приборе СНС-2, предназначенном для измерения статического предельного напряжения сдвига (СПНС) дисперсных систем.

Изменение СПНС во времени позволяет оценить стабильность псевдозолей. Прочность структуры, при которой псевдозоль утрачивает способность к беспрепятственному прокапыванию через капилляры формующего устройства (фильеры) диаметром 1,5 мм, 9 Па. Для полученного цеолит- содержащего псевдозоля с ДМФА возможная продолжительность непрерывной формовки (до достижения СПНС 9 Па) составляет 1 ч. Углеводородно-аммиачную формовку сферических гранул проводят в формовочной колонне, используя фильеру с ди- амегром каналов капилляров 1,5 мм. Концентрация аммиачного раствора в колонне 12,5 мас.%. Полученные сферические гранулы высушивают при 120°С и прокаливают в токе воздуха при 550°С. Катализатор имеет диаметр гранул 2,35 мм, насыпную плотность 0,633 г/см и механическую прочность на раздавливание 9.0 кг/шар (207,3 кг/см2).

Пример 2, Приготовление катализатора с ДМСО.

Цеолитсодержащий псевдозоль гидро- ксида алюминия и катализатор из него с содержанием 50 мас.% синтетического фо- жазита Y в РЗЭСаМНд-форме готовят и исследуют аналогично примеру 1, но после замеса цеолита в псевдозоль вместо ДМФА вводят в количестве разбавителя ДМСО в количестве 10 мас.% в расчете на катализатор (4,5 мл или 4,5 г). Стабильность полученного цеолитсодержащего псевдозоля оценивают по методу СПНС. Возможная продолжительность непрерывной формовки 1,1 ч. Полученный катализатор имеет диаметр гранул 2,30 мм, насыпную плотность 0,636 г/см3, механическую прочность 8,7 кг/шар (209,6 кг/см2).

Пример 3. Псевдозоли и катализаторы, содержащие 50 мас.% цеолита РЗЭ- , получают аналогично примеру 1, с пептизацией СНзСООН и HNOa, но после замеса цеолита в псевдозоли вводят для разбавления различные количества ДМФА. затем проводят гомогенизацию цеолитсо- держащих псевдозолей.

Результаты по стабильности цеолитсо- держащих псевдозолей и физико-механическим характеристикам катализаторов приведены в табл.1,

Из табл. 1 следует, что с увеличением дозировки ДМФА стабильность цеолитсодержащих псевдозолей существенно возрастает. При дозировке ДМФА менее 5 мас.% эффективность стабилизации мала. При дозировке ДМФА 30 мас.% и более происходит снижение механической прочности

0 гранул. При дозировке ДМФА 5-20 мас.% происходит эффективная стабилизация це- олитсодержащих псевдозолей без потери механической прочности готовых катализаторов, что позволяет рекомендовать добав5 ку ДМФА в данном интервале концентраций. Кроме того, применение добавки ДМФА более 20 мас.% неэкономично.

Пример 4. Псевдозоли vt катализаторы, содержащие 50 мас.% цеолита РЗЭ0 , получают аналогично примеру 1, с пептизацией СНзСООН и HNOs, но после замеса цеолита в псевдозоль вводят для разбавлений 5-30 мас% ДМСО в расчете на катализатор, после чего проводят гомоге5 низацию псевдозоля

Результаты опытов приведены в табл. 2.

Пример 5 (по известному способу).

Готовят катализатор того же состава, что и

в примере 1. Берут 150 г влажной лепешки

0 промышленного алюминатного гидроксида алюминия периодического холодного осаждения с содержанием сухого вещества (А120з) 15 мае %. Пелтизацию проводят ледяной уксусной кислотой или 56%-ной азот5 ной кислотой при оптимальной дозировке, обеспечивающей максимальную стабильность цеолитсодержащего псевдозоля: уксусной кислоты 1,5 мл (0,118 г-экв/моль А)20з), азотной 1,6 мл (0,087 г-экв/моль

0 ). Замешивают в псевдозоль 52,3 г влажной лепешки цеолита PSSCaNH Yc содержанием сухого вещества 43 мас.% и гомогенизируют смесь в быстроходной мешалке в течение 15 мин.

5Параллельно готовят цеолитсодержащие псевдозоли с разбавлением водой. Для этого перед гомогенизацией в цеолитсодер- жащий псевдозоль вводят 10 мас.% (4 5 мл или 4,5 г) дистиллированной воды в расчете

0 на катализатор. Полученные цеолитсодер- жащие псевдозоли без разбавления и с разбавлением водой испытывают на стабильность и формуют из них сферические гранулы как в примере 1.

5 Данные по стабильности цеолитсодер- жащих псевдозолей и физико-механические характеристики готовых катализаторов приведены в табп. 3.

Из табл.видно,что пептизация азотной кислоты обеспечивает более высокую стабильность цеолитсодержащего псевдозоля. Возможная продолжительность непрерывной формовки цеолитсодержащего псевдозоля без разбавления 15-20 мин, с разбавлением водой 32-41 мин.

Активность полученных в примерах 1-5 катализаторов оценивают в реакции алки- лирования бензола этиленом на проточной установке с загрузкой 8 см шариков при Т 250°С, Р 1,5 МПа, V 2 , СбН6:С2Н4 3:1,г 5ч.

Результаты испытаний катализаторов, приготовленных с 50 мас.% РЗЭСаМЩУ, приведены в табл. 4,

Из табл. 4 следует, что активность и селективность полученных катализаторов находятся на одном уровне, т.е. применение разбавителей цеолитсодержащего псевдозоля не оказывает существенного влияния на каталитические свойства полу- ченных шариковых катализаторов.

Таким образом, применение разбавителей ДМФА и ДМСО при углеводородно-ам- миачной формовке цеолитсодержащих псевдозолей позволяет в 1,5-7 раз повы-

сить стабильность псевдозолей, что равнозначно повышению производительности процесса формовки на 10-60 отн.%. Интенсификация процесса сопровождается одновременно снижением трудоемкости операций формовки и не приводит к существенному изменению физико-механических и каталитических свойств готовых катализаторов. Формула изобретения Способ приготовления шарикового цеолитсодержащего катализатора для алкили- рования бензола этиленом, включающий пептизацию гидроксида алюминия азотной или уксусной кислотой с получением псевдозоля, введение в псевдозоль цеолита, гомогенизацию цеолитсодержащего псевдозоля, углеводородно-аммиачную формовку, сушку и прокаливание сферических гранул, отличающийся тем, что, с целью интенсификации способа за счет повышения стабильности цеолитсодержащего псевдозоля, в него вводят органический разбавитель - диметилформамид или диме- тилсульфоксид в количестве 5-20 мас.% в расчете на катализатор.

Таблица 1

Таблица 2

Изобретение касается каталитической химии, в частности приготовления шариков цеолитсодержащего катализатора для алки- лирования бензола этиленом. Цель - повышение стабильности цеолитсодержащего псевдозоля и интенсификация процесса. Последний ведут пептизацией А(ОН)зНМОз и СНзСООН с последующим введением в псевдозоль цеолита и органического разбавителя - диметилформамида или диметил- сульфоксида в количестве 5-20% от массы катализатора. Затем проводят гомогенизацию псевдозоля, углеводородно-аммиач- ную формовку, сушку и прокаливание сферических гранул. В этом случае достигается повышение в 1,5-7 раз стабильности псевдозолей, что повышает производительность формовки на 10-60%. 4 табл. СО

Таблица 3

Таблица 4