Катализатор для дегидрирования парафиновых углеводородов

 

Изобретение относится к области производства катализаторов для дегидрирования парафиновых углеводородов. Предлагается катализатор для дегидрирования парафиновых углеводородов, включающий оксид хрома и алюмооксидный носитель. В качестве носителя катализатор содержит алюмоцинковую шпинель и имеет следующее содержание компонентов в пересчете на оксиды, мас.%: Cr₂O₃ 10,0-30,0, ZnO 30,0-45,0, Al₂O₃ остальное. Технический результат: этот катализатор позволяет уменьшить коксообразование, уменьшает долю побочных реакций, повышает эффективность процесса дегидрирования парафиновых углеводородов. 1 табл.

Изобретение относится к области производства катализаторов для процессов дегидрирования парафиновых углеводородов.

Известен катализатор для дегидрирования парафиновых углеводородов, содержащий, мас.%: Cr₂O₃ - 12,2 К₂О - 1,4 SiO₂ - 2,0 Al₂O₃ - Остальное (Пат. РФ 1366200, опубл. БИ 2 - 15.01.1988г.).

Наиболее близким к предлагаемому является катализатор для дегидрирования парафиновых углеводородов, включающий, мас.%: Cr₂O₃ - 6,0-30,0 SnO - 0,1-3,5 Me₂O - 0,4-3,0 SiO₂ - 0,08-3,0
Al₂O₃ - Остальное
где Ме - щелочной металл.

(Пат. РФ 2127242, опубл. БИ 7 - 10.03.1999г.).

Оба указанных катализатора обладают недостаточно высокой активностью и селективностью в процессе дегидрирования парафиновых углеводородов.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности работы катализатора.

Предлагается катализатор для дегидрирования парафиновых углеводородов, включающий оксид хрома и, в качестве носителя, алюмоцинковую шпинель при следующем содержании компонентов в пересчете на оксиды, мас.%:
Cr₂O₃ - 10,0-30,0
ZnO - 30,0-45,0
Al₂O₃ - Остальное
Отличим нового катализатора от прототипа является содержание в качестве носителя алюмоцинковой шпинели при указанном содержании компонентов.

Использование в катализаторе заявляемого сочетания компонентов в определенном количестве позволяет уменьшить коксообразование, способствует более быстрому и полному протеканию окислительно-восстановительных реакций. В результате уменьшается доля побочных реакций, растет эффективность работы катализатора.

Процесс получения новой каталитической системы состоит в диспергировании соединений хрома на носителе - алюмоцинковой шпинели, состоящей из оксидов алюминия и цинка.

Приготовление катализатора может осуществляться, например, пропиткой указанного носителя раствором, содержащим предшественники оксида хрома с последующим формованием микросферы методом распыления-сушки полученной суспензии в колонне распылительной сушки. Образец катализатора прокаливают в активаторе при 680-850^oС в течение 2-5 часов.

Пример 1.

Алюмоцинковую шпинель получают из алюмината цинка путем прокаливания при 1000^oС в течение 4 часов в токе воздуха. Микросферический алюмохромцинковый катализатор, имеющий диаметр частиц от 5 до 250 микрон, получают методом распыления-сушки суспензии, полученной из 173 г алюмоцинковой шпинели, 40,75 г трехокиси хрома и 450 мл воды в бисерной мельнице при перемешивании в течение 5 часов при 20^oС. Образец катализатора подвергают термообработке, состоящей из прокаливания при 680^oС в течение 5 часов в токе воздуха. Полученный продукт имеет следующий состав, мас.%:
Cr₂O₃ - 15,2
ZnO - 37,6
Al₂O₃ - 47,2
Полученный катализатор испытывают в процессах дегидрирования изобутана и пропана, осуществляемых при 550-610^oС, объемной скорости подачи сырья 400-600 л реагента / л катализаторачас в лабораторном кварцевом реакторе. Каталитический цикл, имитирующий проведение реакции в промышленном реакторе, состоит из реакционной фазы, при которой углеводороды подаются в течение 30 минут; фазы продувки, когда азот пропускают в течение 10 минут для освобождения катализатора от адсорбированных продуктов реакции дегидрирования; фазы регенерации, когда в регенератор подается газ регенерации - воздух в течение 30 минут (в данных экспериментах), и снова фазы продувки, когда азот пропускают в течение 10 минут для освобождения катализатора от адсорбированных продуктов реакции регенерации. Технические условия промышленного процесса дегидрирования в псевдоожиженном слое катализатора предполагают проведение регенерации при температурах, которые выше температуры реакции: в данном случае регенерацию и восстановление проводят при 650^oС, тогда как дегидрирование - при 550-610^oС. Полученные результаты приведены в таблице.

Пример 2.

Микросферический алюмохромцинковый катализатор, имеющий диаметр частиц от 5 до 250 микрон, получают методом распыления-сушки суспензии, полученной из 173 г алюмоцинковой шпинели, синтезированной, как описано в примере 1, 57 г трехокиси хрома и 500 мл воды в бисерной мельнице при перемешивании в течение 4 часов при 30^oС. Образец катализатора подвергают термообработке, состоящей из прокаливания при 720^oС в течение 4 часов в токе воздуха. Полученный продукт имеет следующий состав, мас.%:
Cr₂O₃ - 20,0
ZnO - 35,5
Al₂O₃ - 44,5
Полученный катализатор испытывали в процессах дегидрирования изобутана и пропана, как описано в примере 1. Результаты приведены в таблице.

Пример 3.

Микросферический алюмохромцинковый катализатор, имеющий диаметр частиц от 5 до 250 микрон, получают методом распыления-сушки суспензии, полученной из 173 г алюмоцинковой шпинели, синтезированной, как описано в примере 1, 75 г трехокиси хрома и 550 мл воды в бисерной мельнице при перемешивании в течение 3 часов при 40^oС. Образец катализатора подвергают термообработке, состоящей из прокаливания при 800^oС в течение 3 часов в токе воздуха. Полученный продукт имеет следующий состав, мас.%:
Cr₂O₃ - 24,8
ZnO - 33,3
Al₂O₃ - 41,9
Полученный катализатор испытывали в процессе дегидрирования изобутана и пропана, как описано в примере 1. Результаты приведены в таблице.

Пример 4.

Микросферический алюмохромцинковый катализатор, имеющий диаметр частиц от 5 до 250 микрон, получают методом распыления-сушки суспензии, полученной из 173 г алюмоцинковой шпинели, синтезированной, как описано в примере 1, 97 г трехокиси хрома и 550 мл воды в бисерной мельнице при перемешивании в течение 2 часов при 50^oС. Образец катализатора подвергают термообработке, состоящей из прокаливания при 780^oС в течение 3 часов в токе воздуха. Полученный продукт имеет следующий состав, мас.% :
Cr₂O₃ - 29,9
ZnO - 31,1
Al₂O₃ - 39,0
Полученный катализатор испытывали в процессе дегидрирования изобутана и пропана, как описано в примере 1. Результаты приведены в таблице.

Пример 5.

Микросферический алюмохромцинковый катализатор, имеющий диаметр частиц от 5 до 250 микрон, получают методом распыления-сушки суспензии, полученной из 173 г алюмоцинковой шпинели, синтезированной, как описано в примере 1, 25,5 г трехокиси хрома и 400 мл воды в бисерной мельнице при перемешивании в течение 3 часов при 50^oС. Образец катализатора подвергают термообработке, состоящей из прокаливания при 850^oС в течение 2 часов в токе воздуха. Полученный продукт имеет следующий состав, мас.%:
Cr₂O₃ - 10
ZnO - 39,9
Al₂O₃ - 50,1
Полученный катализатор испытывали в процессе дегидрирования изобутана и пропана, как описано в примере 1. Результаты приведены в таблице.

Формула изобретения

Катализатор для дегидрирования парафиновых углеводородов, включающий оксид хрома и алюмооксидный носитель, отличающийся тем, что в качестве носителя катализатор содержит алюмоцинковую шпинель и имеет следующее содержание компонентов в пересчете на оксиды, мас.%:
Сr₂O₃ - 10,0 - 30,0
ZnO - 30,0 - 45,0
Аl₂O₃ - Остальноеш

РИСУНКИ

Рисунок 1