Каталитическая композиция для дегидрирования алкилароматических углеводородов (варианты), способы ее приготовления и способ каталитического дегидрирования алкилароматических углеводородов

Номер патента: 17348

Опубликовано: 15.07.2009

Авторы: БАРТОЛИНИ, Андреа, ЕЦЦИ, Родольфо, САНФИЛИППО, Доменико

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Заявлены каталитические композиции, включающие носитель из оксида алюминия, модифицированного оксидом кремния, и пропитанные совместно или по отдельности активными металлами (галлий и марганец), при этом отдельно пропитанные части носителя механически смешаны, а также способы их приготовления и дегидрирования ими алкилароматических углеводородов.
Предложенный катализатор не только активен в каталитическом окислении метана, но также имеет срок действия, сравнимый со сроком действия других металлических катализаторов, активных в каталитическом дегидрировании.

Текст

Смотреть все

(51) 01 23/08 (2006.01) 01 23/34 (2006.01) 01 21/12 (2006.01) 01 23/656 (2006.01) 01 23/58 (2006.01) 07 5/333 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) КАТАЛИТИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ДЕГИДРИРОВАНИЯ АЛКИЛАРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ(ВАРИАНТЫ), СПОСОБЫ ЕЕ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ДЕГИДРИРОВАНИЯ АЛКИЛАРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ(57) Заявлены каталитические композиции, включающие носитель из оксида алюминия, модифицированного оксидом кремния, и пропитанные совместно или по отдельности активными металлами(галлий и марганец), при этом отдельно пропитанные части носителя механически смешаны, а также способы их приготовления и дегидрирования ими алкилароматических углеводородов. Предложенный катализатор не только активен в каталитическом окислении метана, но также имеет срок действия, сравнимый со сроком действия других металлических катализаторов, активных в каталитическом дегидрировании. 17348 Настоящее изобретение относится к каталитической композиции для дегидрирования алкилароматических углеводородов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к каталитической композиции для дегидрирования алкилароматических углеводородов, возможно, в присутствии инертного или углеводородного разбавителя. Еще более конкретно, настоящее изобретение относится к каталитической композиции для дегидрирования этилбензола, возможно, разбавленного инертным продуктом или этаном. Способы дегидрирования алкилароматических углеводородов известны. Например, в патенте США 6031143 описан способ одновременного дегидрирования этилбензола и этана в присутствии каталитической системы, состоящей из неорганического носителя, такого как оксид алюминия, пропитанного различными металлами для активации химических реакций, протекающих при осуществлении указанного способа. В европейском патенте 885654 и международной патентной заявке РСТ 00/09196 предложены другие примеры способов дегидрирования алкилароматических углеводородов. Описанное в этих документах дегидрирование алкилароматических углеводородов, в частности,этилбензола до стирола, проводят в установке, состоящей из системы реактор/регенератор, причем оба работают в условиях псевдоожиженного слоя. В системе такого типа установка для дегидрирования включает первый реактор дегидрирования в псевдоожиженном слое и второй реактор для регенерации содержащего кокс катализатора. Последний непрерывно извлекают из нижней части первого реактора и направляют в верхнюю часть второго реактора,где указанный кокс поддерживают в псевдоожиженном состоянии при помощи смеси топливного газа, например, метана, и подогретого воздуха. Таким образом, твердое вещество медленно оседает в противотоке газовому потоку, который поднимается, и во время этого медленного осаждения катализатор регенерируют по мере того, как выгорают углеродистые остатки. Транспортировку катализатора из одного реактора в другой осуществляют при помощи транспортирующего газа, такого как, например, воздух или азот. Оптимальные температурные условия в регенераторе находятся в диапазоне от 500 до 700 С, их поддерживают при помощи каталитического окисления топливного газа (например, метана). Таким образом, каталитическая система включает металлы,активные как в реакции дегидрирования, такие как галлий или хром, в сочетании со щелочным металлом, таким как калий, так и в реакции каталитического окисления метана, такие как платина. Как это часто происходит в гетерогенных каталитических системах, содержащих несколько активных компонентов, снижение активности отдельных компонентов может различаться в несколько раз. В случае дегидрирования, при работе системы реактор/регенератор, каталитическая активность 2 платины значительно ниже каталитической активности других металлов, таких как галлий или хром. Это в определенной степени влияет на экономичность способов дегидрирования, поскольку замена платинового катализатора подразумевает замену и всех остальных все еще активных металлических катализаторов, поскольку все они нанесены на один и тот же носитель. К настоящему времени заявителем обнаружено,что при пропитке неорганического носителя, такого как известные в настоящей области техники, одним только марганцем или в сочетании с платиной, вместе с другими катализаторами дегидрирования, получают катализатор, не только активный в каталитическом окислении метана, но также имеющий срок действия, сравнимый со сроком действия других металлических катализаторов, активных в каталитическом дегидрировании. Таким образом, задачей настоящего изобретения является каталитическая композиция для дегидрирования алкилароматических углеводородов, возможно, смешанных с этаном, в системе реактор/регенератор, включающая а) носитель, состоящий из оксида алюминия в дельта фазе, или в тета фазе, или в смешанной дельтатета, тетаальфа или дельтатетаальфа фазе, модифицированного оксидом кремния и имеющего площадь поверхности менее 150 м 2/г,определенную при помощи способа БЭТб) 0,1-35 мас. галлия, представленного в виде а 23 в) 0,01-5 мас. марганца, представленного в виде М 23 г) 0-100 мас. частей на миллион платины д) 0,05-4 мас. оксида щелочного или щелочноземельного металла,причем процентные соотношения указаны в пересчете на общую массу композиции. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, каталитическая композиция для дегидрирования алкилароматических углеводородов, возможно, смешанных с этаном, в системе реактор/регенератор, включает а) носитель, состоящий из оксида алюминия в дельта фазе или в тета фазе, или в смешанной дельтатета, тетаальфа или дельтатетаальфа фазе,модифицированного оксидом кремния и имеющего площадь поверхности менее 150 м 2/г, определенную при помощи способа БЭТ б) 0,2-3,8 мас. а 23 в) 0,15-1,5 мас. марганца, представленного в виде М 2 О 3 г) 5-90 мас. частей на миллион платины д) 0,1-3 мас. оксида щелочного или щелочноземельного металла, причем процентные соотношения указаны в пересчете на общую массу композиции. Способ приготовления описанной выше каталитической системы может по существу быть осуществлен при помощи следующих операций- приготовление одного или более растворов компонентов, которые необходимо нанести на носитель- диспергирование растворов на носитель из оксида алюминия, модифицированного оксидом кремния- сушка пропитанного носителя и- прокаливание высушенного носителя при температуре, находящейся в диапазоне от 500 до 900 С- возможно повторение предыдущих операций один или два раза. При приготовлении катализаторов, являющихся предметом настоящего изобретения, носитель из модифицированного оксида алюминия находится в виде частиц, принадлежащих группе А по классификации(,. ,). Диспергирование компонентов катализатора на носитель может быть осуществлено при помощи традиционных технологий, таких как пропитка, ионный обмен, паровое осаждение или поверхностная адсорбция. Предпочтительно применяют методику пропитки при начальной влажности. Также неожиданно оказалось, что катализатор,являющийся предметом настоящего изобретения,эффективен и в виде механических смесей компонентов соответствующих активных металлов, нанесенных на носитель. Таким образом, задачей настоящего изобретения также является каталитическая композиция для дегидрирования алкилароматических углеводородов, возможно, смешанных с этаном, в системе реактор/регенератор, включающая механическую смесь) 70-99,5 мас., предпочтительно от 80 до 95 ,первой активной фазы, по существу состоящей из твердого носителя на основе оксида алюминия в дельта фазе, или в тета фазе, или в смешанной дельтатета, тетаальфа или дельтатетаальфа фазе, модифицированного оксидом кремния и имеющего площадь поверхности менее 150 м 2/г,определенную при помощи способа БЭТ, галлия,представленного в виде а 2 О 3, и оксида щелочного или щелочноземельного металла, нанесенного на носитель из оксида алюминия, в количествах от 0,1 до 35 мас. и от 0,05 до 4 мас., соответственно, в расчете на общую массу композиции) 0,5-30 мас., предпочтительно от 5 до 20 ,второй активной фазы, по существу состоящей из твердого носителя на основе оксида алюминия в дельта фазе, или в тета фазе, или в смешанной дельтатета, тетаальфа или дельтатетаальфа фазе, модифицированного оксидом кремния и имеющего площадь поверхности, определенную при помощи способа БЭТ, менее 150 м 2/г, модифицированного марганцем, представленным в виде М 23,платиной и оксидом щелочного или щелочноземельного металла, нанесенным на носитель из оксида алюминия, в количествах от 0,1 до 10 мас., от 0 до 1000 ма. частей на миллион, и от 0,025 до 3,95 мас., соответственно, в расчете на общую массу композиции. Предпочтительной каталитической механической смесью является смесь, в которой количество галлия находится в диапазоне от 0,2 до 3,8 мас.,количество марганца находится в диапазоне от 0,15 до 1,5 мас., количество платины находится в диапазоне от 5 до 50 мас. частей на миллион, а общее количество оксида щелочного или щелочноземельного металла находится в диапазоне от 0,1 до 3 мас Кроме того, задачей настоящего изобретения является каталитическая композиция для дегидрирования алкилароматических углеводородов, возможно, смешанных с этаном, в системе реактор/регенератор, включающая механическую смесь) 70-99,5 мас., предпочтительно от 80 до 95 ,первой активной фазы, по существу состоящей из твердого носителя на основе оксида алюминия в дельта фазе, или в тета фазе, или в смешанной дельтатета, тетаальфа или дельтатетаальфа фазе, модифицированного оксидом кремния и имеющего площадь поверхности, определенную при помощи способа БЭТ, менее 150 м 2/г, галлия, представленного в виде а 23, и оксида щелочного или щелочноземельного металла, нанесенного на носитель из оксида алюминия, в количествах от 0,1 до 35 мас. и от 0,025 до 2 мас., соответственно, в расчете на общую массу композиции) 0-30 мас., предпочтительно от 5 до 20 ,второй активной фазы, по существу состоящей из твердого носителя на основе оксида алюминия в дельта фазе, или в тета фазе, или в смешанной дельтатета, тетаальфа или дельтатетаальфа фазе, модифицированного оксидом кремния и имеющего площадь поверхности, определенную при помощи способа БЭТ, менее 150 м 2/г, марганца,представленного в виде М 23, и оксида щелочного или щелочноземельного металла, нанесенного на носитель из оксида алюминия, в количествах от 0,1 до 10 мас., и от 0,025 до 3,95 мас., соответственно, в расчете на общую массу композиции) 0-30 мас., предпочтительно от 5 до 20 ,третьей активной фазы, по существу состоящей из твердого носителя на основе оксида алюминия в дельта фазе, или в тета фазе, или в смешанной дельтатета, тетаальфа или дельтатетаальфа фазе, модифицированного оксидом кремния и имеющего площадь поверхности, определенную при помощи способа БЭТ, менее 150 м 2/г, платины и оксида щелочного или щелочноземельного металла,нанесенного на носитель из оксида алюминия, в количествах от 0 до 1000 ма. частей на миллион, и от 0,025 до 3,95 мас., соответственно, в расчете на общую массу композиции. В этой второй каталитической механической смеси количество галлия может находиться в диапазоне от 0,2 до 3,8 мас. количество марганца может находиться в диапазоне от 0,15 до 1,5 мас., количество платины может находиться в диапазоне от 5 до 50 ма. частей на миллион, а общее количество оксида щелочного или щелочноземельного металла может находиться в диапазоне от 0,1 до 3 мас 3 17348 В каталитической композиции, являющейся предметом настоящего изобретения, независимо от того, состоит ли она из единственного носителя,пропитанного активными металлами, или из различных носителей, пропитанных по отдельности и затем механически смешанных, носитель из оксида алюминия модифицирован 0,08-5 мас. оксида кремния, а предпочтительным щелочным или щелочноземельным металлом является калий или магний. Также в случае, если каталитическая композиция состоит из механической смеси носителей, пропитанных по отдельности активными металлами, оксид алюминия используют в виде частиц, принадлежащих группе А по классификации Гелдарта (, . ,). Каталитическая система, являющаяся предметом настоящего изобретения, в виде единственной активной фазы или механической смеси различных активных фаз, может быть использована в способе каталитического дегидрирования алкилароматических углеводородов, возможно, смешанных с этаном, в системе реактор/регенератор, включающем А) дегидрирование потока углеводородов, возможно, смешанного с инертным газом, в реакторе псевдоожиженного слоя в присутствии каталитической композиции, приготовленной в соответствии с любым из пунктов формулы изобретения, при температуре в диапазоне от 400 до 650 С, при общем давлении в диапазоне от 0,1 до 3 ата (0,01-3 МПа), и при объемной скорости газа в час , находящейся в диапазоне от 50 до 10000 нормальных литров/часлкат. и Б) регенерацию и нагревание катализатора при помощи каталитического сжигания в регенераторе псевдоожиженного слоя при температурах, превышающих 500 С. Предпочтительным алкилароматическим углеводородом обычно является этилбензол. В качестве инертного газа могут быть использованы азот, метан, водород, диоксид углерода и благородные газы, предпочтительно - азот и метан, при объемном соотношении инертный газ/поток углеводородов, находящемся в диапазоне от 1 до 10, предпочтительно от 2 до 6. В системе реактор/регенератор катализатор, находящийся в псевдоожиженном состоянии, непрерывно циркулирует между двумя аппаратами, что позволяет осуществлять способ непрерывно. Тепло, необходимое для дегидрирования, поступает с регенерированным катализатором, который поступает в реактор при температуре выше, чем температура реакции. Катализатор поддерживают в реакторе в псевдоожиженном состоянии при помощи смеси реагентов, возможно, включающей инертный газ. Прореагировавший газ после прохождения системы циклонов или другой системы отделения порошкообразных веществ покидает реактор через его верхнюю часть. Затем газ может быть направлен в теплообменник для подогрева загружаемого мате 4 риала, а затем - в секцию разделения, в которой продукты дегидрирования отделяют от непрореагировавшего загрузочного материала, подаваемого в рецикл. Побочные продукты реакции могут быть использованы в качестве топливного газа в регенераторе. В реакторе дегидрирования катализатор в псевдоожиженном состоянии движется в противотоке по отношению к газовой фазе. Он поступает в верхнюю часть реактора и выходит из нижней части реактора, проходя под действием силы тяжести в зону десорбции, так, чтобы десорбированный газ с измененным соотношением компонентоввновь поступал в реактор, что позволяет избежать потери реагентов или продуктов. В реакторе псевдоожиженного слоя реакцию дегидрирования операции (А) осуществляют при температуре в диапазоне от 450 до 650 С, при атмосферном давлении или давлении, немного превосходящем атмосферное, при объемной скорости газа в часв диапазоне от 100 до 1000 нормальных литров/часлкат., предпочтительно от 150 до 400 н.л/часлкат., и при времени пребывания катализатора в реакторе в диапазоне от 5 до 30 минут,предпочтительно от 10 до 15 минут. Внутри реактора дегидрирования могут быть горизонтально размещены подходящие внутренние устройства, способные предотвращать повторное смешивание газа и катализатора, такие как решетки или цилиндрические прутья, так, чтобы режим потока газа внутри реактора приближался к вытеснительному. Применение таких внутренних устройств позволяет достичь максимальной конверсии и селективности по углеводородам. Затем катализатор поступает в регенератор под действием силы тяжести или по пневматической транспортировочной системе, состоящей из- транспортировочной линии, в которой имеется по меньшей мере один участок, где катализатор движется вниз, возможно, одновременно с подачей газа (азота или метана) и- участка, где катализатор движется вверх при помощи введения газа до тех пор, пока он не достигает слоя регенератора. Регенерацию катализатора осуществляют при помощи выжигания углеродистых остатков воздухом или кислородом, в то время как нагревание катализатора до температуры, превышающей максимальную температуру протекания реакции, осуществляют при помощи каталитического сжигания с использованием метана, топливного газа или побочных продуктов реакции дегидрирования. В регенераторе движение газа и твердого вещества также происходит в противотоке. Воздух, кислород или разбавленный азотом воздух подают в каталитический слой, в то время как топливный газ подают на других уровнях на протяжении слоя. Газ, выходящий из регенератора, по существу состоящий из азота и продуктов сгорания, проходит через систему циклонов или другую систему, находящуюся в верхней части аппарата, для отделения захваченных порошкообразных веществ. 17348 Регенерацию катализатора при операции (В) осуществляют при более высокой температуре, чем температура дегидрирования, при атмосферном давлении или давлении, немного превосходящем атмосферное, при объемной скорости газа в час ,находящейся в диапазоне от 100 до 1000 норм. л/час лкат., и при времени пребывания катализатора в реакторе, находящемся в диапазоне от 5 до 120 минут. В частности, температура регенерации находится в диапазоне от 500 до 700 С, а время пребывания частиц в аппарате находится в диапазоне от 20 до 40 минут. Регенерированный и нагретый катализатор транспортируют в реактор при помощи пневматической системы, аналогичной системе, описанной для транспортировки из реактора в регенератор. Способ дегидрирования, являющийся предметом настоящего изобретения, особенно подходит для одновременного дегидрирования этана и этилбензола. В этом случае при проведении операции дегидрирования (А) смесь этилбензола и этана направляют в реактор, проводя их одновременное дегидрирование с образованием стирола и этилена. Стирол затем отделяют, а этилен вместе с потоком бензола поступает в установку для алкилирования для получения этилбензола. Для лучшего понимания настоящего изобретения и его выполнения ниже даны некоторые пояснительные, но не ограничивающие примеры. Испытания по каталитическому сжиганию в нижеследующих примерах проводили в кварцевом реакторе псевдоожиженного слоя с пористыми перегородками (мембранами), также изготовленными из кварца, нагреваемом при помощи внешних электрических сопротивлений. Топливо (метан) и вещество, поддерживающее горение (воздух), подаваемые из двух разных распределителей, поступали в каталитический слой в его нижней части, так, чтобы они не вступали ни в какой контакт до того, как достигнут каталитического слоя. Общий состав загрузки на 3 об. состоял из метана, а остальную часть составлял воздух. Отходящий из реактора газ охлаждали до комнатной температуры, и конденсирующуюся воду отделяли от газового компонента, который собирали в многослойный мешок для отбора образцов. Наконец, содержимое мешка анализировали при помощи газовой хроматографии для определения содержания СО, СО 2, СН 4, О 2 и 2. Окончательно степень превращения метана вычисляли следующим образом(об.) в отобранном образцеСО 2 концентрация диоксида углерода (об.) в отобранном образце. Испытания по каталитическому дегидрированию проводили в оборудовании и по методикам, аналогичным оборудованию и методикам, описанным в Европейском патенте 905112. Пример 1 (сравнительный) - неактивированный носитель Микросферический псевдобемит с добавлением оксида кремния (1,2 мас.) с диаметром частиц, находящемся в диапазоне от 5 до 300 мкм, был приготовлен при помощи распылительной сушки гидрозоля оксида алюминия и оксида кремния марки . Образец псевдобемита прокаливали в потоке воздуха, насыщенного паром, при 450 С в течение 1 часа, а затем при 1140 С в течение 4 часов. Полученный продукт имел удельную площадь поверхности 74 м 2/г, пористость 0,23 мл/г, и состоял из дельта, тета и альфа модификаций оксида алюминия. Аликвоту этого материала исследовали в испытании на каталитическое сжигание. Результаты указаны в табл. 1, из которой можно понять, что каталитическое действие образца неудовлетворительно. Пример 2 (сравнительный) - катализатор, изготовленный на основе одного галлия, без промоторов 150 г микросферического оксида алюминия, приготовленного как описано в примере 1, пропитывали при помощи методики начальной влажности 35 мл водного раствора, содержащего 24,5 г раствора а(О 3)3 (10,71 мас. ) и 14,3 г раствора КО 3 (6,445 мас. К) оставшуюся часть составляла деионизированная вода. Пропитанный продукт выдерживали 4 часа при комнатной температуре, а затем сушили при 120 С в течение 24 часов. Высушенный продукт затем прокаливали в потоке сухого воздуха при 750 С и выдерживали при этой температуре 4 часа. Массовый состав катализатора был следующим 2,3 а 23, 0,7 К 2, 1,62 оставшуюся до 100 часть составлял А 2 О 3. Каталитическое действие при каталитическом сжигании метана, исследованное как описано выше,приведено в табл. 1, из которой можно понять, что добавление галлия к носителю улучшает каталитическое действие образца при каталитическом сжигании. Пример 2 В Катализатор примера 2 после выдержки в течение недели в циклах дегидрирования снова испытывали в каталитическом сжигании метана в вышеописанных рабочих условиях. Из результатов, указанных в табл. 1, видно, что каталитическое действие снижается на очень малую величину. Пример 3 А - катализатор, изготовленный на основе галлия, активированного платиной 150 г микросферического оксида алюминия, приготовленного, как описано в примере 1, пропитывали при помощи методики начальной влажности 35 мл водного раствора, содержащего 24,5 г раствора а(О 3)3 (10,71 мас. ), 14,3 г раствора КО 3(6,445 мас. К) и 1,07 г раствора Р(О 3)2 при содержании 1,45 оставшуюся часть составляла деионизированная вода. Пропитанный продукт сушили и прокаливали,как описано в предыдущем примере. Массовый состав катализатора был следующим 2,3 а 23, 0,7 К 2 О, 100 частей на миллион ,5 17348 1,62 оставшуюся до 100 часть составлял 23. Каталитическое действие при каталитическом сжигании метана, исследованное, как описано выше,приведено в табл. 1. Можно видеть, что присутствие платины значительно улучшает каталитические характеристики образца. Пример 3 В Ту же самую рецептуру, что и в примере 3 А, по окончании испытания на каталитическое сжигание,испытывали в реакции дегидрирования потока этилбензола и этана с получением стирола и этилена. В табл. 2 приведены значения каталитических характеристик. Пример 3 С Катализатор примера 3 В после выдержки в циклах дегидрирования в течение недели снова испытывали в каталитическом сжигании метана в вышеописанных рабочих условиях. Из результатов, приведенных в табл. 1, видно,что с течением времени платиновая составляющая теряет свою способность активировать сжигание. Пример 4 А (марганец) 150 г микросферического оксида алюминия, приготовленного, как описано в примере 1, пропитывали, как описано выше, при помощи раствора, содержащего 24,5 г раствора а(О 3)3 (10,71 ма.), 14,3 г раствора КО 3 (6,445 ма. К) и 1,61 г раствора М(О 3)3 при содержании М 14,45 оставшуюся часть составляла деионизированная вода. Пропитанный продукт сушили и прокаливали,как описано в предыдущем примере. Массовый состав катализатора был следующим 2,323, 0,7 К 2, 0,2 М (в виде М 23),1,62 оставшуюся до 100 часть составлял А 2 О 3. Каталитические характеристики при каталитическом сжигании метана, исследованные, как описано выше, приведены в табл. 1. Из результатов видно,что марганец, как и платина, действует как активатор (промотор) сжигания. Пример 4 В Ту же рецептуру, что и в примере 4 А, по окончании испытания на каталитическое сжигание испытывали в реакции дегидрирования потока этилбензола и этана с получением стирола и этилена. В табл. 2 приведены значения каталитических характеристик. Пример 4 С Катализатор примера 4 В после выдержки в циклах дегидрирования в течение недели снова испытывали в каталитическом сжигании метана в вышеописанных рабочих условиях, что и в примере 4. Из результатов, указанных в табл. 1, видно, что марганцевая составляющая в качестве промотора сжигания имеет более высокую устойчивость во времени. Пример 5 (марганец и платина) 150 г микросферического оксида алюминия, приготовленного, как описано в примере 1, пропитывали раствором, состоящим из 24,09 г раствора 6(6,445 мас. К), 5,33 г раствора М(О 3)3 при содержании М 4,37 и 1,07 г раствора (3)2 при содержании 1,45 . Пропитанный продукт сушили и прокаливали,как описано в предыдущем примере. Массовый состав катализатора был следующим 2,3 а 23, 0,7 К 2 О, 100 частей на миллион ,0,2 М (в виде М 23), 1,62 оставшуюся до 100 часть составлял А 23. Рецептуру испытывали в реакции каталитического сжигания и получили результаты, указанные в табл. 1. Из результатов видно, что сочетание марганец/платина также активно при каталитическом сжигании. Пример 6 (композиционная смесь) 100 г микросферического оксида алюминия, приготовленного, как описано в примере 1, пропитывали 24 куб. см водного раствора, содержащего 10,11 г раствора КО 3 (6,445 мас. К) и 25,57 г М(О 3)3 42. Пропитанный продукт затем обрабатывали,как описано в примере 2. Массовый состав катализатора был следующим 0,8 К 2, 7,8 М (в виде М 2 О 3), 1,52 оставшуюся до 100 часть составлял А 23. 3,5 г этой рецептуры добавили к 122 г рецептуры примера 2. Полученная композиционная смесь имела состав, сходный с составом примера 4, т. е. 2,223, 0,2 М (в виде М 23), 0,72 К 2 О оставшуюся часть составлял носитель. Эту смесь испытывали при каталитическом сжигании метана, и результаты указаны в табл. 1. Из результатов видно, что прибавление марганца, как в виде совместно пропитанного продукта,так и в виде композиционной смеси, улучшает каталитическое сжигание. Пример 7 (сравнительный) - образец с высоким содержанием платины 150 г микросферического оксида алюминия, приготовленного, как описано в примере 1, пропитывали при помощи раствора, состоящего из 24,09 г раствора а(О 3)3 (10,93 ма. ), 14,3 г раствора КО 3 (6,445 ма. К), 10,7 г раствора Р(О 3)2 при содержании 1,45 и 1,6 г раствора М(О 3)3 при содержании М 14,45 . Пропитанный продукт сушили и прокаливали,как описано в предыдущем примере. Массовый состав катализатора был следующим 2,3 а 23, 0,7 К 2, 1000 частей на миллион ,0,2 М (в виде М 2 О 3), 1,62 оставшуюся до 100 часть составлял А 2 О 3. Рецептуру испытывали в реакции дегидрирования смеси этилбензол/этан и получили результаты,указанные в табл. 2. Из результатов видно, что высокое содержание платины, с одной стороны, еще более промотирует каталитическое сжигание, но, с другой стороны, снижает характеристики катализатора при дегидрировании. Пример 8 (испытание при варьировании состава) 150 г микросферического оксида алюминия, приготовленного, как описано в примере 1, пропитывали, как указано выше, раствором, состоящим из 17348 10,228 г а(О 3)32 (25,8 ма. ), 2,445 г КО 3,2,123 г М(О 3)34 Н 2,0,031 г Р(НСО 3)2(Н 3)4 оставшуюся часть составляла деионизированная вода. Пропитанный продукт сушили и прокаливали,как описано в предыдущем примере. Массовый состав катализатора был следующим 2,3 а 23, 0,72, 70 частей на миллион , 0,4 М (в виде М 23), 1,62 оставшуюся до 100 часть составлял А 2 О 3. Рецептуру испытывали в реакции каталитического сжигания и получили результаты, указанные в табл. 1. Из результатов видно, что повышенное содержание марганца улучшает каталитические свойства образца при каталитическом сжигании. Пример 8 В Пример Ту же самую рецептуру, что и в примере 8 А, испытывали в реакции дегидрирования этилбензола в присутствии этана. Результаты указаны в табл. 2. Пример 8 С Ту же самую рецептуру, что и в примере 8 А, испытывали в реакции дегидрирования этилбензола в присутствии азота. Результаты указаны в табл. 2. Пример 8 Ту же самую рецептуру, что и в примере 8 А, после общей продолжительности испытания в реакции дегидрирования в течение 450 часов, вновь испытывали в реакции каталитического сжигания метана, в тех же рабочих условиях, что и в примере 8 А. Результаты, указанные в табл. 1, подтверждают устойчивость рецептуры в течение некоторого периода времени. Таблица 1 Объемная скорость газа в час(норм. литров/кат/час) 200 69,7 84,5 88,8 91,9 95,8 97,9 90,8 95,4 97,2 98,9 99,9 91,2 95,7 97,2 98,5 99,3 99,5 97,4 99,2 99,0 99,9 98,7 99,7 93,6 97,9 99,0 97,6 99,4 97,8 99,7 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Каталитическая композиция для дегидрирования алкилароматических углеводородов, возможно,смешанных с этаном, отличающаяся тем, что содержит а) носитель, состоящий из оксида алюминия в дельта фазе, или в тета фазе, или в смешанной дельтатета, тетаальфа или дельтатетаальфа фазе, модифицированного оксидом кремния и имеющего площадь поверхности менее 150 м 2/г,определенную при помощи способа БЭТ б) 0,1-35 мас. галлия, представленного в виде 23 в) 0,01-5 ма. марганца, представленного в виде М 2 О 3 г) 0-100 ма. частей на миллион платины д) 0,05-4 ма. оксида щелочного или щелочноземельного металла причем величины процентного содержания указаны в расчете на общую массу композиции. 2. Каталитическая композиция по п. 1, включающая а) носитель, состоящий из оксида алюминия в дельта фазе, или в тета фазе, или в смешанной дельтатета, тетаальфа или дельтатетаальфа фазе, модифицированного оксидом кремния и имеющего площадь поверхности менее 150 м 2/г,определенную при помощи способа БЭТ б) 0,2-3,8 мас. 23,в) 0,15-1,5 мас. марганца, представленного в виде М 2 О 3 г) 5-90 мас. частей на миллион платины д) 0,1-3 мас. оксида щелочного или щелочноземельного металла причем величины процентного содержания указаны в расчете на общую массу композиции. 3. Каталитическая композиция для дегидрирования алкилароматических углеводородов, возможно,смешанных с этаном, отличающаяся тем, что содержит механическую смесь) 70-99,5 мас., предпочтительно от 80 до 95 ,первой активной фазы, по существу состоящей из твердого носителя на основе оксида алюминия в дельта фазе, или в тета фазе, или в смешанной дельтатета, тетаальфа или дельтатетаальфа фазе, модифицированного оксидом кремния и имеющего площадь поверхности менее 150 м 2/г,8 определенную при помощи способа БЭТ, галлия,представленного в виде 23, и оксида щелочного или щелочноземельного металла, нанесенного на оксид алюминия, в количествах от 0,1 до 35 мас. и от 0,05 до 4 мас., соответственно) 0,5-30 мас., предпочтительно, от 5 до 20 ,второй активной фазы, по существу состоящей из твердого носителя на основе оксида алюминия в дельта фазе, или в тета фазе, или в смешанной дельтатета, тетаальфа или дельтатетаальфа фазе,модифицированного оксидом кремния и имеющего площадь поверхности менее 150 м 2/г, определенную при помощи способа БЭТ, модифицированного марганцем, представленным в виде М 2 О 3, платиной и оксидом щелочного или щелочноземельного металла,нанесенного на оксид алюминия, в количествах от 0,1 до 10 мас., от 0 до 1000 ма. частей на миллион, и от 0,025 до 3,95 мас., соответственно. 4. Каталитическая композиция по п. 3, в которой количество галлия находится в диапазоне от 0,2 до 3,8 ма., количество марганца находится в диапазоне от 0,15 до 1,5 ма., количество платины находится в диапазоне от 5 до 50 ма. частей на миллион, а общее количество оксида щелочного или щелочноземельного металла находится в диапазоне от 0,1 до 3 мас 5. Каталитическая композиция для дегидрирования алкилароматических углеводородов, возможно,смешанных с этаном, отличающаяся тем, что содержит механическую смесь) 70-99,5 мас., предпочтительно от 80 до 95 ,первой активной фазы, по существу состоящей из твердого носителя на основе оксида алюминия в дельта фазе, или в тета фазе, или в смешанной дельтатета, тетаальфа или дельтатетаальфа фазе, модифицированного оксидом кремния и имеющего площадь поверхности менее 150 м 2/г,определенную при помощи способа БЭТ, галлия,представленного в виде 23, и оксида щелочного или щелочноземельного металла, нанесенного на оксид алюминия, в количествах от 0,1 до 35 мас. и от 0,025 до 2 мас., соответственно) 5-30 мас., предпочтительно от 5 до 20 ,второй активной фазы, по существу состоящей из твердого носителя на основе оксида алюминия в дельта фазе, или в тета фазе, или в смешанной дельтатета, тетаальфа или дельтатетаальфа фазе, модифицированного оксидом кремния и имеющего площадь поверхности менее 150 м /г, г определенную при помощи способа БЭТ, марганца,представленного в виде М 2 О 3, и оксида щелочного или щелочноземельного металла, нанесенного на оксид алюминия, в количествах от 0,1 до 10 мас.,и от 0,025 до 3,95 мас., соответственно) 0-30 мас., предпочтительно от 5 до 20 ,третьей активной фазы, по существу состоящей из твердого носителя на основе оксида алюминия в дельта фазе, или в тета фазе, или в смеси дельтатета, тетаальфа или дельтатетаальфа фазе,модифицированного оксидом кремния и имеющего площадь поверхности менее 150 м 2/г, определенную при помощи способа БЭТ, платины и оксида щелочного или щелочноземельного металла, нанесенного на оксид алюминия, в количествах от 5 до 1000 мас. частей на миллион и от 0,025 до 3,95 мас., соответственно. 6. Каталитическая композиция по п. 5, в которой количество галлия может находиться в диапазоне от 0,2 до 3,8 мас., количество марганца может находиться в диапазоне от 0,15 до 1,5 мас., количество платины - в диапазоне от 5 до 50 мас. частей на миллион, а общее количество оксида щелочного или щелочноземельного металла находится в диапазоне от 0,1 до 3 мас 7. Каталитическая композиция по любому из предшествующих пунктов, в которой носитель из оксида алюминия модифицирован 0,08-5 мас. оксида кремния. 8. Каталитическая композиция по любому из предшествующих пунктов, в которой щелочным или щелочноземельным металлом является калий или магний. 9. Способ приготовления каталитической композиции по п. 1 или 2, включающий- приготовление одного или более растворов компонентов, которые необходимо нанести на носитель- диспергирование растворов на носитель из оксида алюминия- сушку пропитанного носителя и- возможно, повторение предыдущих операций один или два раза, отличающийся тем, что приготовленные растворы диспергируют на носитель из оксида алюминия, модифицированного оксидом кремния, и высушенный носитель прокаливают при температуре, находящейся в диапазоне от 500 до 900 С. 10. Способ по п. 9, в котором носитель из модифицированного оксида алюминия находится в виде частиц, соответствующих группе А по классификации Гелдарта (, .,). 11. Способ приготовления каталитической композиции по любому из пп. 3-6, включающий- приготовление одного или более растворов компонентов, которые необходимо нанести на носитель- диспергирование растворов на носитель из оксида алюминия - сушку пропитанного носителя и- возможно, повторение предыдущих операций один или два раза,отличающийся тем, что приготовленные растворы компонентов диспергируют по отдельности на носитель из оксида алюминия, модифицированного оксидом кремния, отдельно пропитанные части носителя смешивают, причем носитель из модифицированного оксида алюминия находится в виде частиц, соответствующих группе А по классификации Гелдарта (, . ,), и высушенный носитель прокаливают при температуре, находящейся в диапазоне от 500 до 900 С. 12. Способ каталитического дегидрирования алкилароматических углеводородов, возможно, смешанных с этаном, включающий) дегидрирование потока углеводородов, возможно, смешанного с инертным газом, в реакторе псевдоожиженного слоя в присутствии катализатора и) регенерацию и нагревание катализатора в регенераторе псевдоожиженного слоя, отличающийся тем, что поток углеводородов, возможно, смешанный с инертным газом, дегидрируют в присутствии каталитической композиции согласно любому из предыдущих пунктов, при температуре в диапазоне от 400 до 650 С, при полном давлении в диапазоне от 0,1 до 3 ата (0,01-0,3 МПа) и при объемной скорости газа в час , находящейся в диапазоне от 50 до 10000 нормальных литров/часлкат., и регенерируемый катализатор нагревают при помощи каталитического сжигания при температуре, превышающей 500 С. 13. Способ по п. 12, в котором алкилароматическим углеводородом является этилбензол. 14. Способ по п. 12 или 13, в котором инертный газ выбирают из азота, метана, водорода, диоксида углерода и благородных газов. 15. Способ по п. 14, в котором инертный газ выбирают из азота и метана. 16. Способ по любому из пп. 12-15, в котором объемное соотношение инертный газ/поток углеводородов находится в диапазоне от 1 до 10. 17. Способ по п. 16, в котором указанное соотношение находится в диапазоне от 2 до 6. 18. Способ по любому из пп. 12-17, в котором реакцию дегидрирования операции (А) осуществляют при температуре в диапазоне от 450 до 650 С,при атмосферном давлении или давлении, немного превосходящем атмосферное, при объемной скорости газа в часв диапазоне от 100 до 1000 нормальных литров/часлкат., и при времени пребывания катализатора в реакторе, находящемся в диапазоне от 5 до 30 минут. 19. Способ по п. 18, в котором объемная скорость газа в часнаходится в диапазоне от 150 до 400 нормальных литров/часлкат., а время пребывания катализатора в реакторе находится в диапазоне от 10 до 15 минут. 20. Способ по любому из пп. 12-19, в котором регенерацию катализатора осуществляют при помощи воздуха, кислорода или воздуха, разбавленно 9 17348 го азотом, в то время как его нагревание осуществляют при помощи метана, топливного газа или побочных продуктов реакции дегидрирования при температуре, превышающей температуру проведения реакции дегидрирования, при атмосферном давлении или давлении, немного превосходящем атмосферное, при объемной скорости газа в час ,находящейся в диапазоне от 100 до 1000 нормальных литров/часлкат., и при времени пребывания катализатора в реакторе, находящемся в диапазоне от 5 до 120 минут. 21. Способ по п. 20, в котором температура регенерации находится в диапазоне от 500 до 700 С, а время пребывания частиц в аппарате находится в диапазоне от 20 до 40 минут. 22. Способ по любому из пп. 12-21, в котором при проведении операции дегидрирования (А) смесь этилбензола и этана направляют в реактор, проводя их одновременное дегидрирование и используя этан в смеси с бензолом для получения соответствующих алкилароматических углеводородов.

МПК / Метки

МПК: B01J 23/58, B01J 23/656, B01J 23/34, B01J 21/12, B01J 23/08, C07C 5/333

Метки: алкилароматических, способы, способ, композиция, каталитического, варианты, дегидрирования, каталитическая, приготовления, углеводородов

Код ссылки

<a href="https://kz.patents.su/10-17348-kataliticheskaya-kompoziciya-dlya-degidrirovaniya-alkilaromaticheskih-uglevodorodov-varianty-sposoby-ee-prigotovleniya-i-sposob-kataliticheskogo-degidrirovaniya-alkilaromaticheskih.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Каталитическая композиция для дегидрирования алкилароматических углеводородов (варианты), способы ее приготовления и способ каталитического дегидрирования алкилароматических углеводородов</a>

Похожие патенты