Каталізатор одержання метил-трет-бутилового ефіру

Винахід відноситься до хімічної промисловості і стосується каталізаторів систезу МТБЕ, який використовується як присадка реформованих бензинів з метою підвищення їх октанового числа та покращення складу викидних газів в екологічному відношенні. Відоме застосування як каталізаторів синтезу МТВЕ при взаємодії ізобутилену та метанолу мінеральних кислот: сірчаної (Патент США №47319000, 1988. - РЖ Хим., 1989, 1Н14П), фосфорної (Патент СРС №928307, 1985. - РЖ Хим., 1988, 20Н16П), катіонітів (Патент США №4418219, 1983. - РЖ Хим., 1985, 1Н40П), цеолітів (Авт. св. ЧССР №222866, 1981. - РЖ Хим, 1986, 18Н21П) і т.д. Відомий каталізатор одержання МТБЕсинтетичний цеоліт (Авт. св.ЧССР №222866, 1981. - РЖ Хим, 1986, 18Н21П) із ступенем обміну NH4+ 20 - 99 (70 - 95)%, оброблений в потоці кисню, насиченому водяною парою при температурі 450 900 (500 - 800)°C на протязі 1 - 6 годин і гідратований при температурі біля 20°C. Перед використанням такий каталізатор активують на протязі 1 - 6 годин при температурі 300 - 600 (350 500)°C, при пониженому тиску. Конверсія ізобутилену в МТБЕ дорівнює 65%, продуктивність за ізобутиленом - 31,3кг/м 3 × год. Але вказаний каталізатор є синтетичним матеріалом, який потребує сировинних, енергетичних та тр удових затрат для його виготовлення. В основі винаходу поставлене завдання розширити асортимент каталізаторів синтезу МТБЕ. Поставлена задача вирішується застосуванням клиноптилоліту як каталізатора для синтезу МТБЕ. Кпиноптилоліт Карпатського походження є природною цеолітвмісною породою. Мінеральний склад цеолітової породи: клиноптилоліт - 60 - 90%, кварц і польовий шпат - 6 - 7%, глинисті мінерали 2 - 6%, плагіоклаз до 2%. Хімічний склад цеоліту (мас.частка): SiO2 - 70,21; Al 2O 3 - 12,27; Fe 2O 3 - 1,2; FeO - 1,2; TiO2 - 0,14; MnO - 0 ,073; P2O5 - 0,033; K2O - 3,05; Na2O - 1,77; SO 3 - 0,10; CaO + MgO 10,09 (Цицишвили Г.И., Андроникашвили Т.Г., Киров Г.Н., Филозова Л.Д. Природные цеолиты. М.: Химия, 1985. - 224с.). Природні цеоліти, у тому числі і клиноптилоліт Карпатського походження, широко застосовується в промисловості і сільському господарстві, а також у вирішенні проблем охорони довкілля, Області застосування цеолітів найрізноманітніші: глибоке осушування, очистка води, газів, нафтопродуктів, трансформаторного масла, етанолу, брому, спирту-сирцю, збагачення повітря киснем, одержання азоту, використання як наповнювача при виробництві паперу, гумових сумішей, смол, чистячих речовин, цементу, силікатної цегли, селективна очистка грунту і рідин від радіоактивних елементів при зберіганні іонообмінних властивостей. Використовується як кормова добавка при відгодовуванні сільськогосподарських тварин та риб. В суміші із добривами природні цеоліти суттєво впливають на підвищення врожайності сільськогосподарських культур. Дія клиноптилоліту як каталізатора синтезу МТБЕ з умовлена комплексом його унікальних адсорбційних та іонообмінних властивостей хімічною, механічною, кислото- та радіаційною стійкістю, які забезпечують високу каталітичну активність, структурну стабільність, тривалість використання, високу конверсію реагентів, селективність процесу та велику продуктивність каталізатора за кожним із реагентів. Застосування клиноптилоліту Карпатського походження направлене на виконання нової для цього об'єкту функції, вираженої у здатності розширити асортимент каталізаторів синтезу МТБЕ при одночасному підвищенні конверсії реагентів та продуктивності каталізатора. В дослідженнях використовували клиноптилоліт класу 3 - 0мм - продукцію цеолітового заводу, який працює на сировині Сокирницького родовища і діє в колгоспі "Дружба" Хустського району Закарпатської області. Застосували ізобутилен із вмістом основної речовини 98,4% (виробництво Єфремовського заводу) та метанол кваліфікації "ч". Приклад 1. В термостатований проточний реактор, виготовлений із нержавіючої сталі і заповнений 25см 3 клиноптилоліту Карпатського походження класу 0 - 3мм, подають ізобутилен із витратою 1,0дм 3/год, попередньо пропускаючи його через випарник метанолу. Мольне співвідношення реагентів дорівнює 1 : 1. Температура реакції 343К. Реакційні гази вловлюються у насадочній колонці водою, яка аналізувалася хроматографічно на вміст метанолу, трет-бутанолу, МТБЕ. Непрореагований ізобутилен уловлювався в газометрі. Конверсія ізобутилену дорівнює - 35%, конверсія метанолу 30%. Продуктивність за ізобутиленом становить 71,3кг/м 3 × год, за метанолом - 61,1кг/м 3 × год. Приклад 2. Виконаний як приклад 1. Клиноптилоліт перед вживанням термічно оброблений при температурі 400°C на протязі 5 годин. Конверсія метанолу дорівнює 41%, ізобутилену - 50%. Продуктивність каталізатора за метанолом 83,5кг/м 3 × год, за ізобутиленом 101,8кг/м 3 × год. Приклад 3. Виконаний аналогічно прикладу 1. Клиноптилоліт попередньо прожарений при температурі 600°C на протязі 5 годин. Конверсія метанолу дорівнює 96%, ізобутилену - 96%. Продуктивність каталізатора за метанолом на ізобутиленом дорівнює 195,5кг/м 3 × год. Таким чином, запропонований природній цеоліт Карпатського походження як каталізатор синтезу МТБЕ характеризується високою каталітичною ефективністю. Застосування клиноптилоліту як каталізатора для синтезу МТБЕ дозволяє не тільки замінити дорогі синтетичні матеріали, для виготовлення яких необхідні сировинні, енергетичні та трудові затрати, але такой раціонально використовувати природний матеріал і тим самим сприяти охороні довкілля.