Способ приготовления борофосфатного катализатора для получения изопрена Советский патент 1980 года по МПК B01J37/04 B01J37/10 B01J27/14 C07C11/18 

1

Изобретение относится к способам приготовления катализаторов для полчения изопрена, в частности к способу приготовления борофосфатного катлизатора, используемого для превращения 2-мётилбутаналя в изопрен. Известен способ приготовления борофосфатно1ч) катализатора, содержащего 1-10вес.% фосфорной кислоты который включает упаривание смеси концентрированной фосфорной кислоты и тонкоизмельченной борной кислоты, высушивание, измельчение и прокаливание полученного борофосфата EU. Известный способ не обеспечивает получение катализатора с высокими, каталитическими свойствами в производстве изопрена разложением 2-метчлбутаналя.

; Ближайшим решением поставленной зйдачи является способ приготовленйя борофосфатного катализатора, включающий; упаривание смеси эквимолярных количеств концентрированной фосфорной и тонкоизмельченной борной кислот, высушивание полученноххэ борофосфата, измельчение его и прокаливание при 300-1200С 2. бднако этот способ не обеспечивает получение.катализатора с заданным

химическим составом. Причиной невоспроизводимо сти состава ката-лизатора является неконтролируемое улетучивание фосфорной к 1сл6ты при упаривании смеси фосфорной и борной кислот и образование полимерных цепей РГ-О-Р вместо Ъ-О-Р в процессе; высокотемпературной обработки результатом которой является образование

0 борофосфатного катализатора с примесью свободного борного ангидрида. Катализатор, полученный известным способом, обладает недостаточно высокой активностью с селективностью:

5 при 350°С селективность образования изопрена составляет 61,1-88,4 мол.%, при конверсии 2-метилбутаналя 64,892,1 мол.%.

Целью изобретения является полу0чение катализатора с повышенной активностью и селективностью.

Поставленная цель дЪстигается описываемым способом.приготовления борофосфатного катализатора, включаю5щим смешение эквимолярных количеств концентрированной борной и тонкоизмельченной ;фосфорной кислот, упаривание Ьмеси, измельчение и прокаливание и дополнительную обработку прокаленного катализатора паровоздуш ной смесью, содержащей 15-75 об.% водяного пара, при 450-650 С в тече ниё 1-8 ч. Дополнительная обработка катализатора паровоздушной смесью, содержащей 15-75 об.% водяного пара и проводящсшся при 450-650 С в течение 1-8 ч, позволяет полностью удалить несвязанный борный ангидрид в виде борной кислоты. Катализатор, полученный описывае мым способом, позволяет проводить пр цесс с селективностью по изопрену 64(5-92,5 мол.% при конверсии 2-метилбутаноля 90,1-94,6 об.%. Пример 1. Для приготовлен борофосфатного катализатора с атомным роотношени ем В :Р - 1,00 смешивают с 121,4 мй водного раствора ор тофосфорной кислоты (d If725) и 117 г тонкоизмельченной борной кислоты затем упаривают смесь на водя ной бане. Сухой катализатор дробят и прокаливают при в течение 1 ч в токе воздуха с поспедующей обработкой катализатора паровоздушной смесью, содержащей 50 об.% пара при в течение 1ч. ГотоШЙ Тй1 шШ§1:1 ЁУ- йШ@ Ж з51Ш1б соотношение В:Р-1,01. Процесс конверсии 2-метилбутаналя в изопрен осуществляют в кварцеврм изотермиче ком реакторе проточного типа. После нагрева реактора до З50с в реактор подают 2-метилбутаноль со скоростью 6,0 ч по жидкости. Конверсия 2-ме тилбутаналя составляет 94,0 об.%, селективность образования изопрена 92,5 мол.%. П РИМ ер 2. Борофосфатный ка тализатор готовят, как в примере 1 с той разницей, что прокаливание осуществляют при в течение 1,5 ч в токе воздуха и в течение 3 его обрабатывсоот паровоздушной смесью, содержащей 20 об.% пара, при 500°С. Атомное соотношение В:Р в ка тализаторе равно 1,00. Процесс прев ращения 2-метилбутаналя осуществляю как в примере 1. Конверсия составляет 94,6 об.%, селективность 87,4 мол.%. Пример 3. ВорофОсфатный ка тализАтор готовят, как в примере 1, с той разницей, что его прокашливают при 650с в течение 3 ч в токе воздУхе затем в течение 4 ч обрабатыва в токе паровоздушной смеси, содержащей 15 об.% пара при . Атомное соотношение В:Р в катализаторе равно 1,02 Конверсия 2-метилбутанаЛя составляет 90,1 об% и селективность превращения в изопрен 85,1 мол.%. Пример 4. Борофосфатный катализатор готовят, как в примере 1 с той- разницей, что его прокаливают при в течение 5 ч в токе воздуха и в течение .8 ч при 450С оСт. рабатывают паровоздушной смесь,содержащей 75 об.% пара. Готовый катализатор имеет атомное соотношени В:Р, равное 1,01. Конверсия 2-метилбутаналя составляет 92,4 об.%, селективность превращения в изопрен 89,5%. Пример 5. Для приготовле ния борофосфатного катгшизатора с атомным соотношением В:Р - 1,00 смешивают 122,4 мм водного раствора ортофосфорной кислоты, ( 1,654J и 124 г тонкоизмельченной борной кислоты. После упаривания смеси сухой катализатор дробят и прокаливают при в течение 10 ч в токе воздуха, затем в течение 6 ч при 550С катализатор обрабатывают паровоздушной смесью, содержащей 20%об. пара. Готовый катализатор имеет атомное соотношение В:Р - 1,01. Конверсия 2-метил-бутаналя составляет 20,8 об.% селективйость образования Изопрена 92,3 мол.%. пример 6 (для сравнения) . Готовят четыре образца борофосфатного катализатора с атомным соотношением В:Р - 1,00, сманивая в каждом случае 121,4 мл водного раствора ортофосфорной кислоты (dj 1,725) и 117 г тонкоизмельченной борной кислоты. Смесь упаривают на водяной бане, сухой катализатор прокаливают ПРИ бООС в течение 1 i в токе воздуха. Готовые катализаторы анализируют на соотношение бор:фосфор и используют в процессе превращения 2-метилбутаналя в изопрен. Процесс ведут в ква1рцевом изотермическом реакторе проточного типа. Катализатор нагревают до температуры реакции и подают 2-метилбутаналь со скоростью 6,0 ч по жидкости через испаритель при 350С и атмосферном давлении. Атомные соотношения бора и фосфора в полученных катализаторах и их каталитические свойства приведены Б таблице.

92,1

88,4 68,3 65,7 4,8 70,2 71,0 61,1

Таким образом, предлагаемый спЬсоб обеспечивает получение катализатора с заданным атомным соотношением В :Р и улучшенными каталитическими свойствами в реакции разложения 2-метилбутаналя в изопрен, кроме того, появляется возможность повторного использования непрореагировавшей борной кислоты и уменьшения расхода концентрированной фосфорной кислоты.

Формула изобретения

Способ приготовления борофосфатного катализатора для получения изопрена конверсией 2-метилбутаналя,

включакадий смш1ение koнцeнтpиpoвaнной фосфорной и тонкоизмельченной борной кислот, упаривание смеси, измельчение и прокаливание, о т л ич а ю m и и с я тем, что, с целью получения катализатора с повышенной активностью и селективностью, прокаленный ка1тализатор дсзполнительно обрабатывают паро&оздушной смесью, содержащей 15-75 сб. водяного пара, при 450-650 С в течение 1-8 ч.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Чистякова Г.П. и др. КаталиSзаторы основного органического синтеза, Л, 1974, с. 145 (прототип).