Катализатор для дегидрирования алкилароматических углеводородов
CATALYST FOR DEHYDROGENATING OF ALKYLAROMATIC HYDROCARBONS

Изобретение относится к производству катализаторов, а именно к производству катализаторов дегидрирования алкилароматических углеводородов.
7
Известен катализатор для дегидрирования алкилароматических соединений следующего состава, масс. %: оксид и/или феррит калия - 8-22; оксид и/или феррит магния и/или оксид кальция - 0,5-10; оксид молибдена - 0,5-5; оксид церия - 1-8; портландцемент - 2-12; оксид и/или феррит стронция - 0,5-10; оксид лантана и/или оксид неодима - 0,01-1; оксид железа - остальное. Дополнительно катализатор может содержать оксид и/или феррит рубидия и/или цезия в количестве 0,05-5 мас. % (Патент RU 2187364, МПК В01J 23/745, B01J 23/887, 2002).
Недостаток известных катализаторов состоит в том, что промотирующий компонент вымывается при воздействии водяного пара при высокой температуре, вследствие чего катализатор постепенно теряет активность. Это, в свою очередь, приводит к необходимости повышения температуры синтеза и увеличения разбавления реакционной смеси водяным паром, то есть возрастают энергозатраты.
Наиболее близким по предлагаемому решению является катализатор для дегидрирования алкилароматических углеводородов следующего состава: масс. %: оксид калия - 8-22; оксид магния - 0,5-10; оксид молибдена - 0,5-5; портландцемент - 2-12; оксид самария - 1-5; оксид цезия или рубидия - 0,05-5; оксид железа - остальное (Патент RU 2509604 С1, МПК B01J 23/745, B01J 23/887, 2014).
Основным недостатком известного катализатора является высокая стоимость катализатора вследствие использования самария и щелочных промоторов (цезия и рубидия).
Задачей настоящего изобретения является получение катализатора с высокой каталитической активностью и устойчивостью к действию каталитических ядов при более низком содержании оксида самария; расширение ассортимента катализаторов для дегидрирования алкилароматических углеводородов при неизменных высоких технических характеристиках и снижение их стоимости.
Указанная задача решается за счет того, что предлагается катализатор для дегидрирования алкилароматических соединений, включающий оксид железа, соединения калия, соединения магния и/или кальция, соединения рубидия и/или цезия, оксид молибдена, портландцемент, оксид самария, оксид европия при следующем содержании компонентов (в пересчете на оксиды), масс %: соединения калия - 8-22; соединения магния и/или соединения кальция - 0,5-10; оксид молибдена - 0,5-5; портландцемент - 5-10; оксид самария - 0,3-1,5; оксид европия - 0,005-0,030; соединения рубидия и/или цезия в количестве 0,05-1,50 мас. %; оксид железа - остальное.
Отличием предлагаемого катализатора от прототипа является снижение в его составе содержания оксида самария, используемого в качестве стабилизатора активности катализатора и повышения его устойчивости к действию каталитических ядов, путем частичной замены его на небольшое количество оксида европия, а также снижение дозировки оксидов рубидия и/или цезия.
В качестве сырья для получения заявляемого катализатора могут использоваться оксиды или разлагающиеся до оксидов соединения перечисленных компонентов.
Предлагаемый катализатор готовят смешением в заданном соотношении тщательно измельченных оксидов или разлагающихся до оксидов соединений железа, оксида и/или легко разлагающихся до оксида соединений молибдена, оксида самария, соединений магния и/или кальция. Компоненты смешивают и пропитывают водным раствором щелочных промоторов, например, карбонатами и/или гидроксидами калия, рубидия и/или цезия. Портландцемент вводится на стадии смешения сухих компонентов катализатора.
Катализаторную массу перемешивают в течение 0,5-2,5 ч до получения однородной массы, затем формуют экструзией в жгуты, сушат при 100-170°С и прокаливают при 550-750°С.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
Сухие компоненты катализатора, г: оксид железа - 132,74; оксид молибдена - 2; портландцемент - 24; оксид самария 1; оксид европия - 0,04; оксид магния - 10, смешивают в течение 1 часа. Добавляют 30 мл водного раствора, содержащего 42 г карбоната калия и 0,92 г карбоната цезия. Катализаторную массу перемешивают в течение 1,75 час до получения однородной массы, затем формуют экструзией в жгуты диаметром 3,0 мм, сушат при температуре 120°С и прокаливают при 650°С в течение 3 часов.
Получают катализатор состава, масс. %: оксид железа - 66,37; карбонат калия - 14,3 (считая на оксид); карбонат цезия (считая на оксид) - 0,8; оксид магния - 5; оксид молибдена - 1; портландцемент - 12; оксид самария - 0,5; оксид европия - 0,02.
Испытания катализатора осуществляют в реакции дегидрирования этилбензола в стирол при температуре 600…620°С, скорости подачи жидкого этилбензола 0,5…1,5 л/л катализатора в час и массовом разбавлении сырья водяным паром 1:2…3.
Потери щелочного металла определяли через относительную устойчивость к выщелачиванию.
Данные по испытанию катализатора приведены в таблице 1.
Пример 2
Катализатор готовят и испытывают аналогично примеру 1, но вместо оксида магния используют оксид кальция, вместо карбоната калия используют гидроксид калия. Данные по составу (считая на оксиды) и испытанию катализатора приведены в таблице.
Пример 3
Катализатор готовят и испытывают аналогично примеру 1, но вместо оксида магния используют карбонат стронция, вместо карбоната цезия используют нитрат рубидия. Данные по составу (считая на оксиды) и испытанию катализатора приведены в таблице 1.
Пример 4
Катализатор готовят аналогично примеру 1, но испытывают в реакции дегидрирования изопропилбензола в α-метилстирол при температуре 560…620°С, скорости подачи жидкого изопропилбензола 0,5…1,5 л/л катализатора в час и массовом разбавлении сырья водяным паром 1:3. Данные по составу (считая на оксиды) и испытанию катализатора приведены в таблице 1.
Пример 5
Катализатор готовят и испытывают аналогично примеру 1, исключая оксид европия. Данные по составу (считая на оксиды) и испытанию катализатора приведены в таблице 1.
Достигаемый технический результат заключается в получении нового катализатора, обеспечивающего высокую каталитическую активность и устойчивость к действию каталитических ядов, и снижении его стоимости.