Способ приготовления цеолитсодержащего катализатора для алкилирования бензола этиленом Советский патент 1993 года по МПК B01J37/04 B01J29/08 

Изобретение относится к области приготовления катализатора для нефтепереработки и нефтехимии.

Цель изобретения - получение катализатора с повышенной механической прочностью и насыпной плотностью.

Указанная цель достигается тем, что гидроксид алюминия пептизируют одноосновной кислотой, смешивают полученный псевдозоль с цеолитом, гомогенизируют смесь, переводят ее в цеолитсодержащий гель и формовку осуществляют путем экструзии, Перевод псевдозоля гидроксида алюминия с цеолитом в цеолитсодержащий гель осуществляют путем нагревания, подсушки или коагуляцией под действием аммиачного раствора.

Отличительным признаком способа является перевод смеси цеолитсодержащего псевдозоля гидроксида алюминия с цеолитом после гомогенизации в цеолитсодержащий гель, формуемый путем экструзии с получением экструдатов ЦСКс повышенной механической прочностью и насыпной плотностью.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Приготовление экструдатов цеолитсодержащего катализатора (ЦСК) № 1 с 50 мас.% синтетического фожазита РЗЭ- CaHY.

Берут 120 г отмытой влажной массы (лепешки) промышленного алюминатного гидроксида алюминия холодного осаждения с

00

о

со

ч|

ю

содержанием сухого вещества (AlaOs) 16,5 мас.% (19,8 г), Пептизацию массы с получением псевдозоля гидроксида алюминия проводят уксусной кислотой, взятой из расчета 0,22 г-моль/моль . Для этого в массу при перемешивании вводят 2,5 мл ледяной уксусной кислоты и продолжают перемешивание до получения однородного жидкого псевдозоля. Используют синтетический фожазит Y в исходной РЗЭСаМЩ - форме с соотношением ЗЮ2:А 20з 4,0(моль) и содержанием, мас.%: 2п20з-17,8, СаО-1,8, Na20-0,4. Цеолит берут в виде влажной лепешки с содержанием сухого вещества 46,6 мас.%. Рассчитанное количество лепешки - 42,5 г, содержащей 19,8 г сухого вещества цеолита, смешивают с псевдозолем гидроксида алюминия, гомогенизируют в быстроходной мешалке (-2000 об/мин) в течение 20 мин и получаюттиксотропный цеолитсодер- жащий псевдозоль гидроксида алюминия. Цеолитсодержащий псевдозоль переводят в цеолитсодержащий гель, вызывая его за- студневание путем нагрева и подсушки при 70-80°С. Полученный цеолитсодержащий гель с влажностью 64,5 мас.% формуют на лабораторном плунжерном прессе с получением экструдатов. Экструдаты подсушивают на воздухе при комнатной температуре в течение 12 ч, затем при 60°С-2 ч, 80°С-2ч и 115°С-2 ч, разрезают на таблетки длиной 4-6 мм и прокаливают в токе воздуха при повышении температуры до 550°С с выдержкой при550°СЗч.

Полученные экструдаты ЦСК имеют диаметр 2,0 мм, длину 4-6 мм, насыпную плотность 749 кг/м3, механическую прочность на раздавливание по образующей 6,9 кг/табл.(6,9 МПа).

Пример 2. Приготовление экструдатов ЦСК № 2 с 50 мас.% синтетического фожа- зита РЗЭСаНУ.

ЦСК Ms 2 готовят как и ЦСК № 1 из примера 1, но ускоренный .перевод цеолит- содержащего псевдозоля в гель осуществляют не за счет повышения температуры, а путем добавления коагулирующего агента - 25%-ного водного раствора аммиака, взятого в количестве, эквивалентном дозировке пептизатора. Полученный после нейтрализации цеолитсодержащего псевдозоля цеолитсодержащий гель с влажностью 69,6 мас.% формуют на лабораторном плунжерном прессе, экструдаты сушат и прокаливают по примеру 1.

Полученные экструдаты ЦСК N° 2 имеют диаметр 2,1 мм, длину 4-6 мм, насыпную плотность 605 кг/м3 и механическую прочность на раздавливание 4,2 кг/табл.(4,0 МПа).

Примерз (для сравнения). Приготовление по известному способу экструдатов ЦСК Ms 3 с 50 мас.% синтетического фожа- зита РЗЭСаНУ.

Берут 120 г отмытой влажной массы промышленного алюминатного гидроксида алюминия холодного осаждения с содержанием сухого вещества () 16,5 мас.%- 19,8 г и 42,5 г лепешки цеолита РЗЭСаЫЩУ

с содержанием сухого вещества цеолита 46,6 мас.%-19,8 г. Лепешки смешивают и смесь тщательно перемешивают, после чего формуют на лабораторном плунжерном прессе с получением экструдатов. Экструдаты высушивают и прокаливают по примеру 1.

Полученные экструдаты ЦСК № 3 имеют диаметр 2,0 мм, длину 4-6 мм, насыпную плотность 580 кг/м3,и механическую прочность на раздавливание 3,0 кг/табл.(3,0 МПа).

П р и м е р 4. Приготовление экструдатов ЦСК № 4 с 70 мае . % синтетического фожазита РЗЭСаНУ .

Берут 120 г отмытой влажности массы промышленного алюминатного гидроксида алюминия холодного осаждения с содержанием сухого вещества () 16,5 мас.%- 19,8 г. Пептизацию массы гидроксида

алюминия с получением псевдозоля проводят азотной кислотой из расчета 0,0935 г- моль/моль AteOs. Для этого в массу гидроксида алюминия при перемешивании вводят 1,55 мл 56%-ной НМОз. Цеолит РЗЭCaNH Y берут в виде влажной лепешки с содержанием сухого вещества 46,5 мас.% (46,2 г). Рассчитанное количество влажной лепешки цеолита в количестве 99,35 г смешивают с псевдозолем гидроксида алюминия, гомогенизируют смесь в быстроходной мешалке в течение 20 мин и полученный тиксотропный цеолитсодержащий псевдозоль переводят в цеолитсодержащий гель путем выдерживания на воздухе при комнатной температуре и периодическом перемешивании в течение 1 сут. Полученный после подсушки цеолитсодержащий гель с влажностью 60,0 мас.% формуют на лабораторном плунжерном прессе с получением

экструдатов. Экструдаты высушивают и прокаливают по примеру 1.

Полученные экструдаты ЦСК № 4 имеют диаметр 1,9 мм, длину 4-6 мм, насыпную плотность 600 кг/м3 и механическую прочность на раздавливание 6,3 кг/табл. (6,63 МПа).

П р и м е р 5. Приготовление экструдатов ЦСК № 5 с 70 мас.% синтетического фожазита РЗЭСаНУ.

ЦСК № 5 готовят так же, как ЦСК № 4 из примера 4, но ускоренный перевод цеолит- содержащего псевдозоля в гель осуществляют путем добавления коагулирующего раствора - 25%-ного водного раствора аммиака, взятого в количестве, эквивалентном дозировке пептизатора. Полученный после нейтрализации цеолитсодержащего псевдозоля цеолитсодержащий гель с влажностью 64,2 мас.% формуют на лабораторном плунжерном прессе, экструдаты сушат и прокаливают по примеру 1.

Экструдаты ЦСК №5 имеют диаметр 2,0 мм, длину 4-6 мм, насыпную плотность 526 кг/м3 и механическую прочность на раздавливание 4,9 кг/табл.(4,0 МПа).

П р и м е р 6 (для сравнения). Приготовление по известному способу экструдатов ЦСК № 6 с 70 мас.% синтетического фожа- зита РЗЭСаНУ.

Берут 120 г отмытой влажной массы промышленного алюминатного гидроксида алюминия холодного осаждения с содержанием сухого вещества () 16,5 мас.%- 19,8 г и репульпируют в 500 мл воды с получением суспензии. В суспензию вводят 99,35 г влажной лепешки цеолита РЗЭ- СаМЩУ с содержанием сухого вещества цеолита 46,5 мас.%-46,2 г. Смесь перемешивают в течение 30 мин и фильтруют на воронке Бюхнера под вакуумом. Полученную смешанную лепешку цеолита и гидроксида алюминия с влажностью 63,7 мас.% формуют на лабораторном плунжерном прессе, экструдаты сушат и прокаливают по примеру 1.

Экструдаты ЦСК № 6 имеют диаметр 2,0 мм, длину 4-6 мм, насыпную плотность 479 кг/м3, механическую прочность на раздавливание 2,5 кг/табл.(2,5 МПа).

П р и м е р 7. Приготовление экструдатов ЦСК № 7 с 20 мас.% цеолита ультрасил.

ЦСК № 7 готовят в опытно-промышленных условиях, В месильную машину с Z-об- разными лопастями загружают 100 кг отмытой влажной массы (лепешки) промышленного алюминатного гидроксида алюминия холодного осаждения с содержанием сухого вещества 15 мас.%, т.е. 15 кг . Пептизацию массы с получением жидкого псевдозоля гидроксида алюминия проводят уксусной кислотой, взятой из расчета 0,115 г-моль/моль AteOs. Для этого в массу гидроксида алюминия при перемешивании вводят 1 л ледяной уксусной кислоты. В полученный псевдозоль при перемешивании вводят 7,5 кг влажной лепешки цеолита ультрасил в МЩ-форме с содержанием Na20 0,035 мас.%. Лепешка имеет влажность 50 мас.%, т.е. содержит 3,75 кг сухого

вещества цеолита. Смесь перемешивают дополнительно 30 мин, после чего цеолитсодержащий псевдозоль переводят в цеолитсодержащий гель. Для этого в смесь

добавляют 25%-ный водный раствор аммиака до загущения псевдозоля, после чего смесь в течение 30 мин нагревают до 70- 80°С и упаривают в течение 1 ч до остаточной влажности () 56 мас.%.

0 Полученную массу из цеолита и гидроксида алюминия формуют на промышленном шне- ковом прессе с получением экструдатов. Экструдаты высушивают и прокаливают по примеру 1.

5 Зкструдаты ЦСК № 7 имеют диаметр 2,75 мм, длину 4-6 мм, насыпную плотность 673 кг/м3 и механическую прочность на раздавливание 7,6 кг/табл.(5,5 МПа).

П р и м е р 8 (для сравнения), Приготов0 ление по известному способу экструдатов ЦСК № 8 с 20 мас.% цеолита ультрасил,

В месильную машину с Z-образными лопастями загружают 100 кг отмытой влажной массы (лепешки) промышленного алюми5 натного гидроксида алюминия холодного осаждения с содержанием сухого вещества () 15 масс.%-15 кг. Пептизацию массы для улучшения пластичности проводят уксусной кислотой, взятой из расчета 0,011

0 г-моль/моль А1аОз. Для этого в массу при перемешивании вводят 100 мл ледяной уксусной кислоты. В полученную пластифици- рованную массу гидроксида при перемешивании вводят 7,5 кг влажной ле5 пешки цеолита ультрасил в МНд форме, 50%-ной влажности. Смесь перемешивают 1 ч, нагревают до 70-80°С, в течение 1 ч упаривают до остаточной влажности (ППП 50°С) смеси 55 мас.%. Смешанную

0 массу формуют на промышленном шнеко- вом прессе с получением экструдатов, Экструдаты высушивают и прокаливают как в примере 1. Экструдаты ЦСК № 8 имеют диаметр 2,8 мм, длину 4-6 мм, насыпную плот5 ность 644 кг/м3, механическую прочность 4,8 кг/табл, (4,0 МПа).

Сравнение каталитических свойств экструдатов ЦСК, полученных различными способами, в алкилировании бензола этиленом.

0 Катализаторы, приготовленные по примерам 1-8, испытывают на активность и селективность в процессе алкилирования бензола этиленом на лабораторной проточной установке в следующих условиях:

5 - фожазитсодержащие катализаторы (ФСК): загрузка экструдатов-8 см3, V06 2., Т- 250°С, Р 1,5 МПа, С6Н6:С2Н4 3:1(мол), Г 5 ч;

- ультрасилсодержащие катализаторы (УСК):загрузка экструдатов - 2 см3, ,

Т 400°С, ,5 МПа, СбНе:С2Н4 3:1 (мол), Г 5 ч,

Результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из таблицы, ЦСК, приготовленные по описанному способу, в процессе получения этилбензола имеют повышенную активность и селективность.

Таким образом, настоящий способ позволяет повысить механическую прочность экструдатов ЦСК в 1,4-2,5 раза, насыпную плотность- в 1,05-1,3 раза, каталитическую активность в алкилировании бензола этиленом -на 4-9 отн.%, селективность - на 2-4 отн.%.

Формула изобретения 1. Способ приготовления цеолитсодер- жащего катализатора для алкилирования

бензола этиленом, включающий пептиза- цига гидроксида алюминия одноосновной кислотой, смешение полученного псевдозоля гидроксида алюминия с цеолитом, гомогенизацию смеси, формовку, сушку и прокаливание,отличающийся тем,что, с целью получения катализатора с повышенной механической прочностью и насыпной плотностью, после гомогенизации смесь

псевдозоля гидроксида алюминия с цеолитом переводят в цеолитсодержащий гель и формование осуществляют путем экструзии.

2. Способ по п.1,отличающийся

тем, что перевод псевдозоля гидроксида алюминия с цеолитом в цеолитсодержащий гель осуществляют путем нагревания или путем подсушки, или коагуляцией под действием аммиачного раствора.

Сущность изобретения: отмытую влажную лепешку алюминатного гидроксида алюминия холодного осаждения пептизиру- ют ледяной уксусной кислотой при переме- шивании. Полученный псевдозоль смешивают с цеолитом. Гомогенизируют смесь в быстроходной мешалке с получением тиксотропного цеолитсодержащего псевдозоля гидроксида алюминия. Полученный цеолитсодержащий псевдозоль переводят в цеолитсодержащий гель путем нагрева и подсушки или коагуляцией под действием аммиачного раствора. Гель формуют в экс- трудаты. Экструдаты сушат, разрезают на таблетки и прокаливают. Характеристика катализатора: насыпная плотность 749-605 кг/м3, механическая прочность на раздавливание по образующей 6,9 кг/табл. механическая прочность на раздавливание 4,2 кг/табл. 1 табл. ел