Катализатор для гидратации этилена Советский патент 1992 года по МПК B01J29/28 C07C31/08 

Изобретение относится к химии катализа в частности для получения этилового спирта путем гидратации этилена.

Цель изобретения -увеличение продолжительности работы катализатора и повышение его стабильности, т.е. сохранение активности в реакции гидратации этилена в более широком диапазоне рабочих температур и соотношений реагентов, путем применения в качестве катализатора высококремнистого цеолита типа пентасил в аммонийном форме, которая известна как промежуточное соединение при получении водородной формы этого цеолита.

Пример 1 (сравнительный). 5 см3 катализатора (водородная форма цеолита ZSM-5) загружают в проточный стальной реактор, снабженный испарителем. Через катализэтор пропускают этилен (10 л/ч) и воду (12 мл/ч). Отношение этилен - вода составляет 1:1,5 (мол.%). Приведенная объемная скорость подачи этилена 2000 . Давление 4,5 МПа. Температуру в ходе реакции постепенно повышают от 280 до 300°С. После отделения катализата от непрореагировавшего газа получен водно-спиртовый раствор с концентрацией этанола 8,9 мас.%, конверсия этилена за проход 4,6%, производительность по этанолу 402 г/кг. ч. Продолжительность работы катализатора до регенерации 35 ч.

Увеличение в ходе процесса температуры до 310°С или уменьшение подачи воды до 10 мл/ч приводит к мгновенной дезактивации катализатора, разогреву его свыше 700°С и появлению в катализате нераствоVI ю VI со vi ю

римых в воде углеводородов. После регенерации активность катализатора восстанавливается не более, чем на 30-40% (конверсия этилена за проход составляет 1.5мол.%).

Пример 2. 500 г водородной формы высококремнеземного цеолита типа ZSM-5 в виде гранул диаметром 3 мм подвергают насыщению газообразным аммиаком при 10-30°С или обработке 25%-ным раствором аммиака при 95-100°С в течение 1 ч. В последнем случае катализатор отфильтровывают. В обоих случаях катализатор сушат 2 ч при 150°С для удаления влаги и физически сорбированного аммиака. Получают аммонийную форму цеолита ZSM-5 с содержанием аммиака 1,1 мас.% (в пересчете на азот). Частичное удаление хемосорбированного аммиака достигается путем прокаливания при 300-500°С в течение 5 ч.

Результаты испытаний образцов .катализатора, полученных по описанной методике, в реакции гидратации этилена приведены в примерах 3-8. Гидратацию этилена проводили как описано в примере 1.

Результаты испытаний образцов катализатора представлены в табл.1.

При проведении гидратации этилена с использованием данного катализатора увеличение в ходе реакции температуры до 320° С или уменьшение подачи воды до 6 мл/ч не приводит к снижению производительности и сокращению продолжительног сти работы катализатора без регенерации.

Регенерация катализатора, которая включает прокалку его в токе воздуха при температуре 500-540°С в течение 5 ч и затем обработку аммиаком, как описано в примере 2, полностью восстанавливает активность катализатора.

Результаты испытаний образцов регенерированного катализатора представлены. в табл.2.

Примеры 9и10. Катализатор на

основе пентасила в натриевой форме подвергают ионному обмену с нитратом аммония, высушивают и прокаливают на воздухе при 300-500°С. В зависимости от температуры прокаливания получают водородно-аммонийную форму с различным остаточным содержанием ионов аммония.

Гидратацию этилена на полученном катализаторе проводили как в примере 1. Кратковременное увеличение в ходе реакции температуры до 320°С и уменьшение подачи воды до 0.8 моля на моль этилена к неуправляемому разогреву катализатора и его дезактивации не приводит.

Как видно из приведенных данных, модификация катализатора для гидратации этилена на основе высококремнистого цеолита ионами аммония, согласно изобретению, позволяют увеличить продолжительность работы катализатора без

регенерации до 200 ч при незначительном снижении среднечасовой производительности. Кроме того, катализатор сохраняет свою активность в реакции гидратации этилена в более широком диапазоне температур (280-320°С) и соотношений реагентов (молярное отношение вода:этилен 0,75- 1,5:1).

Фор м у ла изобретения Применение высококремнистого цеолита типа пентасил в водородно-аммонийной форме с содержанием ионов аммония в количестве 0,3-0,8 мас.% в пересчете на азот в качестве катализатора для гидратации эти- лена.

Таблица

Таблица 2

Изобретение относится к химии катализа, э частности к применению высококремнистого цеолита типа пентасил в водородно-аммонийной форме с содержанием ионов аммония в количестве 0,3-0,8 мас,% в пересчете на азот в качестве катализатора для гидратации этилена. Использование данного пентасила позволяет увеличить продолжительность работы катализатора без регенерации до 200 ч, кроме того, катализатор сохраняет свою активность в реакции гидратации этилена в бо пее широком диапазоне температур (280-320°С) и соотношений реагентов (молярное отношение водагэтилен 0.75-1,5:1). 2 табл. сл с