Катализатор для пиролиза углеводородного сырья Советский патент 1983 года по МПК B01J23/08 C07C11/04 

154) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ПИРОЛИЗА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Изобретение относится к катализа TOpeiM для пиролиза углеводородного сырья, которые могут быть использов ны для получения низкомолекулярных олефинов. Известен катализатор для пиролиз углеводородного сырья, содержащий оксиды калия, магния и железа l. Недостатком этого катализатора является его невысокая активность относительно образования этилена. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является катализатор для пиролиза углеводородного сырья, содержащий оксид индия на носителе. При этом в качестве носителя катали затор содержит пемзу при следующем содержании KOJvinoHeHTOB, ыас.%: Оксид индия 75-90 21 Пемза Однако данный катализатор имеет низкую механическую прочность (1416 кг/см) и высокую степень коксообразования в процессе пиролиза углеводородного сырья. Так, при пирол зе бензиновой фракции содерхсание ко са через 4 ч работы повышается на 20% (пемза составляет 8,8 мас а при пиролизе н-гексана на 10% ЗпдОз (пемза - 15,0 мас.%). Ц€шь изобретения - снижение степени коксообразования и повышение механической прочности катализатора. Указанная цель достигается тем, что катализатор для пиролиза углеводородного сядрья, содержащий оксид индия на носителе, в качестве носителя содердсит фаянс с да1аметром пор 2500-3000 А и дополнительно оксид калия при следующем содержании KOt-iпонентов, мас.%: Оксид индия Оксид калия Фаянс с диаметром пор Остальное 2500-ЗОООА. Использование предлагаемого катализатора дает возможность получить следующий положительный эффект. Степень коксообразования значительно снижается - до 3,9-8,7 мае. % в зависимости от исходного сырья (против 8,8-15,0 мас.% по прототипу). Механическая прочность катализатора за счет использования крупнопористого фаянса возрастает до 300-400 кг/см . Крупнопористый фаянс, полученный по способу СЗ), и используемый в предлагаемом катализаторе имеет сле дующую характеристику Состав мае.%: АКдОз 24,4 FegOj0,7 Саб0,6 МдО. 0,7 ГК20+На20- 1,1 SiOjОстальное Поверхнос.ть м/г 1,8; пористость §|бъем пор, 0,17; диаметр пор, Л 2500-3000. Катализатор готовят известным способом. Твердый носитель пропитывают водным раствором 3 п (ЫОз)з|,5Н и КМОз . Навеску водного азотнокислого индия и азотнокислого калия берут из расчета, чтобы после выпаривания раствора и прокаливания катализатор в готовом виде содержал 8-12% и 3-5% от массы катализатора. Пример 1. 50 г фаянсового носителя, предварительно прокаленного в течение 4 ч при 800, помеадают в водный раствор азотнокислого индия и азотнокислого калия, который получают растворением 16,5 г 3 п (N0), 5H и 3,2 г KNOj в 200 ми ддастиллированной воды. Через 16-18 ч раствор упаривагот на водяной бане при постоянно перемешивании носителя до сухого состояния. После этого катализатор прокаливают в течение 6 ч при 800 для обеспечения стабильных свойств в условиях пиролиза. При этом нитраты индия и калия разлагаются до соответствующих оксидов. Полученный катализатор имеет состав, мае.%: ЗппОз12 К,03 Фаянс с диаметром пор 2500-ЗОООА Остальное Механическая прочность на раздавливание 300 кг/см. Для сравнения каталитического дей ствия полученного катализатора с известными были проведены опыты по каталитическому пиролизу бензиновой фракции, выкипающей в пределах 28180, и н-ундекана на лабораторной установке проточного типа. Анализ продуктов пиролиза проводили газохро .матографически.. Опыт по пиролизу н-ундекана проводят при , V 3 , массово отношении водяной пар: сырье 1:1 в течение 4ч. При этом конверсия н-ундекана составляет 96,4 мас.%. Выход этилена составляет 47,4 мас.% пропилена - 24,6 мас.%, cyMNbj непредельных С-2.-С4 77,2 мас.%, выход кокса 0,4 мас.% (в расчете на сырье). Выход этилена при пиролизе н-ундекана на катализаторе I составляет 45 мас.%, сумма непредельных 74 мас.% при конверсии 98 мас.%. Выход кокса 0,5 мас.%. П р и м е р 2. Катализатор готовят, как указано в примере 1, с той лишь разницей, что 50 г фаянсового носителя помещают в водный раствор азотнокислых солей индия и калия, который получают растворением 11,0 г Лп(ИОэ)з-,5Н,20 и 5,3 г КМОз в 200 мл дистиллированной воды. Полученный катализатор имеет состав: мас.%: Фаянс с диаметром riop 2500-ЗОООА Остальное Механическая прочность на раздавливание 400 кг/см, В табл. 3 приведены основные результаты, характеризующие пиролиз н-гексана в присутствии катализатора по примеру 2 и известного катализатора . Содержание кокса на поверхности катализаторов 10% (пемза) и 8% Зп20з+5% KjjO (фаянс; за 4 ч работы составляет 15,0 и 8,7 мас.% соответственно. Пример 3. Катализатор готовят как указано в примере 1, с той лишь разницей, что 50 г фаянса помещают в водный раствор азотнокислых солей индия и калия, КОТОРЫЙ получают растворением 16,5 г Зп(нОз) «. и 4,24 г KNOj в .200 мл дистиллированной воды. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: Фаянс с диаметром пор 2500-ЗОООА Остальное В табл. 4 приведены основные результаты пиролиза бензиновой фракции, выкипающей в пределах 28-180 С на лабораторной установке проточного Содержание кокса на поверхности катализатора 12% Jn,,% KjO (фаянс) за 4 ч работы составляет 3,9 мас.%. По сравнению с известным выход низкомолекулярных олефинов состава на катализаторе 12% Зп,0 + +4% (фаянс) увеличивается на 2,7 мас.%, а содержание кокса на поверхности катализатора снижается в 2,3 раза.

Выход этилена, пропилена, бутилсенов и дивинила, суммы непредельных мас.% при каталитическом пиролизе бензиновой фракции 28-180°С (объегшая скорость подачи сырья 3 ч , отношение водяной пар:сырье 1:1,

температура )

Катализатор Выход продуктов в расчете на сырье ГазообраЧ 4 зМб 2-04

Известный

20% ЗпоОз

(пемза)41,7 17,6 1,0 60,3 90,2

по примеру 1 40,9 18,7 3,2 62,8 89,7

Содержание кокса, мас.% на поверхности известного катализатора и предлагаегюго катализатора за 4 ч работы

Известный катализатор 20% Катализатор по примеру 1 (пемза)

8,83,9

Выход этилена и суммы непредельных при каталитическом пиролизе н-гёксана (объемная скорость подачи сырья 1 ч- , отнсниение водяной пар:сырье 2:1, температура 780с) ,

Катализатор В1аход продуктов в расчете на Газообразование

С НдnCj-C

Нзвестный10% (пемза)

по примеру 2

Т а б л и ц а 1 зование

Таблица

ТаблицаЗ

сырье

100

66,1 100 66,8

Выход этилена, пропилена, Зутиленов и дивинила, суммы непредельных мас.% при каталитическом пиролизе бензино вой фракххии 28-180 С (V 3 i- , массовое отнесение водяной пар: сьфье 1:1, температура 780°С).

12% 3n20|i-ii%K20 (фаянс)41,5

18,4 Формула иагобретения Катализатор для пиролиза углеводо,родного сырья, содержащий оксид ин :дия на носителе, о т л ич ающий- с я тем, что, с целью снижения степени коксообраэования и повышения ЗО механической прочности катализатора, в качестве носителя катализатор содерж т фаянс с диаметром пор 2500- : З.ОООА и дополнительно оксид калия при следуювдем содержании компонен- « тон, Mac.%i

Таблица 4

3,1

90,0

63,0 пр (п Оксид индия Оксид калия Фаянс с диаметром пор 2500-ЗОООА Остальное Источники информации, инятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 738659, кл. В 01 J 23/78, 1978, 2.Авторское свидетельство СССР 514623, кл. В 01 J 23/08, 1974 рототип). 3.Авторское свидетельство СССР 262855, кл. В 01 J 37/04, 1968.