Патент на изобретение №2254917
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ДЕГИДРИРОВАНИЯ ИЗОАМИЛЕНОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к катализаторам для дегидрирования изоамиленов в изопрен, являющийся мономером для производства синтетического каучука. Катализатор содержит в % мас.: оксид железа 62-75,4, карбонат калия 12-21,5, оксид хрома 1-3, гидроксид калия 0,5-2,5, серу 0,1-2,0, нитрат аммония 0,1-2,0, диоксид кремния 1-5, карбонат кальция 1-5, нитрат церия 1-3. Технический результат – создание катализатора с высокой механической прочностью, стойкостью к воздействию насыщенного пара и влаги при высокой температуре, стабильностью в процессе длительной эксплуатации.
Изобретение относится к катализаторам для дегидрирования олефиновых углеводородов, в частности к катализаторам для дегидрирования изоамиленов в изопрен, являющийся мономером для производства синтетического каучука. Известен катализатор для дегидрирования олефиновых и алкилароматических углеводородов, содержащий оксид железа, оксид хрома, карбонат калия, силикат калия и диоксид циркония (а.с. СССР № 426412, МПК6 В 01 J 23/86, опубл. 10.01.96). Наиболее близким к предлагаемому является катализатор для дегидрирования изоамиленов в изопрен (патент РФ № 2127633, МПК6 В 01 J 37/04, 23/86, опубл. 20.03.99). Катализатор содержит оксид железа, карбонат калия, гидроксид калия, оксид хрома, диоксид циркония и силикат калия. Как показывает опыт промышленной эксплуатации катализаторов дегидрирования изоамиленов в изопрен, срок их эксплуатации зависит от их механической прочности. Очень высокопрочные катализаторы дают приемлемые выходы только при более высоких температурах процесса, т.е. энергозатратные. Основным недостатком известных катализаторов дегидрирования изоамиленов в изопрен является их малая механическая прочность вследствие использования в качестве связующего материала силиката калия. В процессе эксплуатации при температурах порядка 600° С в паровоздушной среде связующий материал разрушается, что приводит к существенному изменению механической прочности катализатора (измельчению) и, как следствие, повышению давления в реакторе. Требуется частая регенерация катализатора. Срок службы катализатора составляет 10000 часов, после чего необходима его замена. Задачей изобретения является создание катализатора для дегидрирования изоамиленов в изопрен, имеющего высокую механическую прочность, стойкого к воздействию насыщенного пара и влаги при высокой температуре, обладающего стабильностью качества в процессе длительной эксплуатации. Поставленная задача решается разработкой катализатора для дегидрирования изоамиленов в изопрен, содержащего оксид железа (Fе2О3), карбонат калия (К2СО3), оксид хрома (Сr2О3), гидроксид калия (КОН), серу (S), нитрит аммония (МH4NО2), диоксид кремния (SiO2), карбонат кальция (СаСО3) и нитрат церия Се(NO3)3· 6Н2O при следующем соотношении компонентов, % мас.: оксид железа 62-75,4 карбонат калия 12-21,5 оксид хрома 1-3 гидроксид калия 0,5-2,5 сера 0,1-2,0 нитрит аммония 0,1-2,0 диоксид кремния 1-5 карбонат кальция 1-5 нитрат церия 1-3 Отличием предлагаемого изобретения от наиболее близкого является то, что в составе катализатора дополнительно содержится сера, которая является активатором кристаллизации и ингибитором коксообразования в процессе дегидрирования изоамиленов, нитрит аммония в качестве порообразователя, диоксид кремния, карбонат кальция и нитрат церия. В составе катализатора может содержаться высокодисперсная техническая сера, полученная как отход производства при обессеривании средних нефтяных дистиллатов. При сопоставлении существенных признаков изобретения с таковыми прототипа было выявлено, что они являются новыми и не описаны в прототипе, отсюда можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию “новизна”. Введение новых отличительных признаков в сочетании с достигаемым результатом указывает на изобретательский уровень предложенного изобретения. Предлагаемое изобретение соответствует критерию “промышленная применимость”, т.к. оно может быть использовано в промышленности, что подтверждается примерами конкретного осуществления изобретения. Пример 1 Катализатор для дегидрирования изоамиленов получают следующим образом. В реактор с мешалкой и подогревом подают воду и засыпают расчетное количество карбоната калия (К2СО3). Растворение карбоната калия осуществляется при температуре 70-90° С при постоянном перемешивании в течение 30 минут. Далее температуру в реакторе поднимают до 100° С и засыпают в него расчетное количество оксида железа (Fе2О3). Полученную массу выдерживают в течение 7 часов, после чего в реактор засыпают расчетное количество оксида хрома (Сr2O3), через час в реактор засыпают расчетное количество нитрата церия (Се(NO3)3· 6Н2O) и карбоната кальция (СаСО3). Полученную массу выдерживают в реакторе в течение 1 часа при постоянном перемешивании. Далее полученную массу выгружают из реактора и подают в смесители-упариватели, где она упаривается до консистенции, необходимой для экструдирования. Перед окончанием упаривания в смесители-упариватели подают калиевое жидкое стекло, компонентами которого являются диоксид кремния (SiO2) и гидроксид калия (КОН), серу (S) и нитрит аммония (NH4NO2). Из смесителей-упаривателей полученную массу подают на экструдирование, после чего экструдат сушат, прокаливают, постепенно повышая температуру до 650° С и выдерживая при такой температуре в течение 8 часов. Полученный катализатор охлаждают, активируют азотом и продувают горячим воздухом. Готовый катализатор имеет механическую прочность 1,67 кг/мм2 (площадь гранул определялась по его диаметру); катализатор не разрушается при испытании в течение 15 минут в кипящей воде. Процесс дегидрирования изоамиленов осуществляют на лабораторной установке проточного типа при температуре 600° С, разбавлении сырья водяным паром в молярном соотношении 1:20 и скорости подачи углеводородного сырья 1,0 ч-1 в стационарном слое катализатора, содержащего следующие компоненты, % мас.: Fе2О3 – 62,0; К2СО3 – 21,5; Сr2О2 – 3,0; КОН – 0,5; S – 2,0; NH4NO2 – 2,0; SiO2 – 1,0; СаСО3 – 5,0; Се(NO3)3· 6Н2O – 3,0. Контактный газ анализируют хроматографическим методом для получения сводимых результатов. Выход изопрена на пропущенные и прореагировавшие изоамилены составляет, соответственно, 36,6 и 84,0 % мас. При испытании на лабораторной установке в течение 200 часов непрерывной работы выход изопрена на пропущенные и прореагировавшие изоамилены не изменился. Пример 2 Катализатор получают так же, как описано в примере 1. Катализатор имеет механическую прочность 1,25 кг/мм2; не разрушается при испытании в течение 15 минут в кипящей воде. Процесс дегидрирования изоамиленов осуществляют так же, как описано в примере 1, используя катализатор, содержащий следующие компоненты, % мас.: Fе2О3 – 75,4; К2СО3 – 12,0; Сr2О2 -1,0; КОН – 2,5; S – 1,0; NH4NO2 – 0,1; SiO2 – 5,0; СаСО3 – 2,0; Се(NO3)3· 6Н2O – 1,0. Выход изопрена на пропущенные и прореагировавшие изоамилены составляет, соответственно, 36,8 и 82,0 % мас. При испытании на лабораторной установке в течение 200 часов непрерывной работы выход изопрена на пропущенные и прореагировавшие изоамилены не изменился. Пример 3 Катализатор получают так же, как описано в примере 1. Катализатор имеет механическую прочность 1,15 кг/мм2; не разрушается при испытании в течение 15 минут в кипящей воде. Процесс дегидрирования изоамиленов осуществляют так же, как описано в примере 1, используя катализатор, содержащий следующие компоненты, % мас.: Fе2О3 – 68,0; К2СО3 – 18,9; Сr2О2 – 2,0; КОН – 0,5; S – 0,4; NH4NO2 – 1,5; SiO2 – 2,2; СаСО3 – 4,0; Се(NO3)3· 6Н2O – 2,5. Выход изопрена на пропущенные и прореагировавшие изоамилены составляет, соответственно, 37,3 и 87,1 % масс. При испытании на лабораторной установке в течение 200 часов непрерывной работы выход изопрена на пропущенные и прореагировавшие изоамилены не изменился. Как видно из приведенных примеров, введение в состав катализатора серы, нитрита аммония, диоксида кремния, карбоната кальция и нитрата церия дает возможность получить катализатор с высокой механической прочностью, стойкостью к насыщенному пару и влаге, что определяется испытанием в кипящей воде в течение 15 мин, ведет к увеличению срока службы катализатора с сохранением высокой активности и селективности при работе в условиях высоких температур.
Формула изобретения
Катализатор для дегидрирования изоамиленов в изопрен, содержащий оксид железа, карбонат калия, оксид хрома и гидроксид калия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит серу, нитрит аммония, диоксид кремния, карбонат кальция и нитрат церия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Оксид железа 62÷75,4 Карбонат калия 12÷21,5 Оксид хрома 1÷3 Гидроксид калия 0,5÷2,5 Сера 0,1÷2,0 Нитрит аммония 0,1÷2,0 Диоксид кремния 1÷5 Карбонат кальция 1÷5 Нитрат церия 1÷3
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 19.03.2007
Извещение опубликовано: 20.02.2008 БИ: 05/2008
|
||||||||||||||||||||||||||
