Способ приготовления катализатора Советский патент 1984 года по МПК B01J37/00 

00

KJ

О)

со

00 4 Изобретение относится к.способу приготовления катализаторов на осно ве катионитов. Известен способ приготовления ка тализатора для ряда химических процессов, например для гидролиза метилацетата, дегидратации третичного спирта, путем смешения катионита с термопластичным материалом, например полиэтиленом, полипропиленом, с последующим нагреванием до опекания. Однако известный способ приготов ления катализатора малопроизводителен, так как периодические операциИ длительны. Кроме того, продолжи тельное воздействие высоких темпера тур в открытой среде может вызывать термоокислительную деструкцию термо пластичного материала и ионита. Для спекания требуется термопластичный материал высокой степени дисперсности. С целью получения прочного и высокоактивного катсшизатора предлага ется нагревание вести до плавления термопластичного материала с последующим формованием методом экструзи с одновременной вытяжкой материала. Режимы экструзии и вытяжки обесп чивают получение катализатора необходимой пористости, прочности и каталитической активности. Пример 1. Тщательно перемешанную смесь измельченного полипропилена (40 мае.%) и измельченного катионита КУ--2 подсушивают 2 ч при 105°С и загружают в одношнековый экструдер,оборудованный устройством для калибрования труб, их охлаждения, вытягивания и ра-зрезания-. Режим экструзии: Температура, 1 зоны180 и зоны. 200 головки 190 охлалщающей ванны 20 Число оборотов шнека, об/мин.40 Полученный катализатор имеет фор му цилиндриков( h 10 ivcvi, мм, 3g б мм) со следующими механически ми показателями:„ Предел прочности, кг/см на растяжение82 на продольное сжатие 225 на поперечное сжатие 16 статистическая обменная емкость, Kr.3KBj.J , г сухого катализатора 2,4 Приготовленный катализатор испол зуют в процессах гидролиза метилаце тата и дегидратации -триметилкарбино ла. П р и м е р 2. Для опыта использ ют стеклянный аппарат диаметром 25 м состоящий из трех основных частей: средней реакционной, в которую загружают 130 г приготовленного катализатора, верхней и нижней ректификационных. Кроме того, аппарат имеет обогреваемый куб и дефлегматор, охлаждаемый водой. Метилацетат подают в нижнюю часть, а воду - в верхнюю часть реакционной зоны. Продуктыреакции - безводная уксусная кислота (из куба) и метанол (с верха) в виде азеотропа с метилацетатом выводят из реактора. Метилацетат после дополнительного разделения возвращают снова в реактор. При 55°С, мольном соотношении метилацетат: вода, равном 1:2, и атмосферном давлении производительность .катализатора 250 г/кг.ч по уксусной кислоте. При этой же температуре и разбавлении производительность мелкозернистого катионита КУ-2 в проточной установке 50 г/кг ч. П р и м е р 3. На верх ректификационной части реактора, представляющего собой цилиндрический аппарат из ст. 1Х18Н10Т, состоящий из двух частей - реакционной, куда загружают 70 л катализатора, приготовленного в примере 1, и нижней ректификационной, заполненной кольцами Рашига 10x10, подают 85%-ный раствор триметилкарбинола (.ТМК). Реактор оборудуют кипятильником, обогреваемым паром, и п арциальнЕлм конденсатором, охлаждаемым водой. ТМК поступает на катализатор из ректификационной части в виде насыщенных паров и в виде жидкости из парциального конденсатора. Продукты реакции - газообразный изобутилен (с верха колонны) и воду (из куба) непрерывно выводят из реактора. При 85°С, давлении 0,7 атм, скорости подачи . л катализатора.ч Общая конверсия ТМК составляет 97% и производительность катализатора .тилена /„3 л катапиза тора1 ч ционный объем). Производительность, рассчитанная на активные группы S , составляет 580 г б тилена г-экв н.ч В этих же условиях на мелкозернистом катионите КУ-2 процесс не удается провести вследствие.большого гидравлического сопротивления слоя катионита (слой катализатора захлебывается и .заливается жидкими продуктами) . Для сравнения процесс осуществляют в проточном реакторе, обогреваемом водой. На катионите КУ-2 при

, скорости подачи ТМК (концентрация 85%)

л катсшизаторач

атмосферном давлении конверсия ТМК составляет 52%, производительность катализатора 120 г издб илена

JX , ч

При этом концентрация ТМК в отходящих продуктах составляет 62% и для повышения ее до 85% необходима дополнительная ректификация.

Таким образом, при проведении процесса в реакционно-ректификационном аппарате на новом катализаторе конверсия сырья и производительност катализатора выше, чем при работе в проточном реакторе на КУ-2.

П р и м е р 4. Приготовленный по методике примера 1 катализатор загружают в стеклянную ректификационную колонну диаметром 25 мм и эффективностью 28 теоретических тарелок. Колонна состоит из средней реакционно-ректификационной части, заполненной 76 г катализатора, эффе тивностью 20 теоретических тарелок и верхней и нижней ректификационных частей по 4 теоретических тарелки казкцая. Аппарат имеет циркуляционяый куб с электрообогревом и головку, охлаждаемую водой.

Бутилбутират подают в верхнее, а воду - в нижнее сечения каталитической, зоны. Продукты (85-90%-ная н-масляная кислота из куба и бутанол с верха)в виде азеотропа с водой выводят из колонны ,. Температура верха аппарата 92,, а низа (в кубе) 166-168°С. Производительность

0 катализатора по масляной кислоте

г маслянрй кислоты

430

кг.катализатора.ч Конверсия эфира 96,5%.

Для сравнения осуществляют про5цесс в проточном аппарате, обогреваемом силиконовой жидкостью, при 96°С на катионите КУ-2 с той же обменной емкостью, что и предлагаемый катализатор. Конверсия эфира

0 12,5%, производительность катализатора 72 -- SS23 lSiJ 52Zy

: кг катализатора.4

Катализаторы приготовленные предлагаемым способом, могут быть исполь5зованы и в других реакционно-массообменных процессах, например в процессах гидролиза различных сложных эфиров, дегидратации третичных спиртов.

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА для ряда химических процессов, например для гидролиза мётипацетата, дегидратации третичного спирта, путем смешения катионита с термопластичным материалом, напри- Мер полиэтиленом, полипропиленом, с последующим нагреванием, о т л и- ч а ю щ и и с я тем, что, с целью получения высокоактивного и прочного катализатора, нагревание ведут до плавления термопластичного материала с поспедуюцим формованием методом экструзии с одновременной вытяжкой материала.