Спосіб одержання каталізатору алкілування толуолу

Винахід відноситься до області виробництва каталізаторів, конкретно до каталізатора на основі цеолітів, який може бути використаний у нафтохімічній та нафтопереробній промисловості для процесу алкілування толуолу метанолом в бічний ланцюг з метою синтезу стиролу та етилбензолу. Для каталітичного алкілування толуолу в бічний ланцюг відомі такі каталізатори, як іонообмінні форми цеоліту які містять у своєму складі різні модифікуючі елементи. В авторському свідоцтві СРСР №188958 описаний каталізатор, одержаний іонним обміном цеоліту на іони або з розчинів нітратів цих металів при 20°C. Відомі каталізатори, одержані модифікацією калієм, рубідієм або цезієм з добавками фосфору і/або бору (Патент США №4115424), а також цезію та фосфору, марганцю, заліза, міді або цинку (Патент США №4499317), цезію та літію, церію, хрому або срібла (Патент США №4499318). Недоліками цих каталізаторів є низькі виходи продуктів, а також необхідність введення модифікуючих добавок складного складу. Найбільш близький до запропонованого каталізатор описаний у статті (J. Catal., 1972, v.26, №3, p.303). Цей каталізатор, одержаний обробкою цеоліту розчинами солей калію, рубідію або цезію при температурах не вище 90°C. Найефективніший зразок має склад, відповідний формулі Недоліком цього каталізатора є низькі конверсія толуолу і виходи продуктів, а також невелика селективність по стиролу. Задачею представленого винаходу є розробка доступного каталізатора алкілування толуолу метанолом з підвищеною активністю та селективністю. Поставлена задача досягається введенням у цеоліт калію, рубідію і/або цезію в гідротермальних умовах, одержаний каталізатор містить катіони вказаних металів у кількості 75 99% від обмінної місткості цеоліту. Для одержання каталізатора використовують цеоліт з співвідношенням Цеоліт обробляють в автоклаві розчином нітрату або хлориду відповідного металу на протязі 2 - х годин при температурі 140 - 215°C. Потім іонообмінну форму цеоліту фільтрують і промивають дистильованою водою. Обробку повторюють 3 - 4 рази, після чого цеоліт сушать на повітрі на протязі 48годин. В процесі іонного обміну частина іонів заміщується на іони і/або Фізико-хімічні дослідження методом ЯМРспектроскопії (спектрометр фірми "Bruker" марки СХР) показали, що координація атомів алюмінію в структурі цеолітів типу в процесі іонного обміну не змінюється. Це підтверджує незмінність кристалічної структури. Сутність запропонованого винаходу пояснюється слідуючими прикладами. Приклад 1. В автоклав з нержавіючої сталі об'ємом 0,5л загружають 30г повітряно-сухого цеоліту виробництва ВНІІНП з співвідношенням і додають 250мл розчину, який містить 13,74г Автоклав герметизують і вміщують у піч. Іонний обмін проводять при і швидкості обертання автоклаву 12 обертів за хвилину на протязі 2 - х годин. Після закінчення іонного обміну автоклав охолоджують до кімнатної температури, цеоліт фільтрують і промивають дистильованою водою (до негативної реакції на Процес повторюють ще два рази. Після модифікації зразок сушать на повітрі 48 годин. Кількість введеного калію визначають по кількості заміщеного натрію в фільтраті, яку знаходять методом полум'яної фотометрії. За даними аналізу одержаний каталізатор має склад Приклад 2. В автоклав з нержавіючої сталі об'ємом 0,5л загружають 30г повітряно-сухого цеоліту виробництва ВНІІНП з співвідношенням і додають 250мл розчину, який містить 26,49г Автоклав герметизують і вміщують у піч. Іонний обмін проводять при 140°C і швидкості обертання автоклаву 12 обертів за хвилину на протязі 2 - х годин. Після закінчення іонного обміну автоклав охолоджують до кімнатної температури, цеоліт фільтрують і промивають дистильованою водою. Процес повторюють ще два рази. Після модифікації зразок сушать на повітрі 48 годин. За даними аналізу одержаний каталізатор має склад Приклад 3. В автоклав з нержавіючої сталі об'ємом 0,5л загружають 30г повітряно-сухого цеоліту виробництва ВО "Ішимбайнефтеоргсинтез" з співвідношенням і додають 250мл розчину, який містить 16,50г Автоклав герметизують і вміщують у піч. Іонний обмін проводять при 140°C і швидкості обертання автоклаву 12 обертів за хвилину на протязі 2 - х годин. Після закінчення іонного обміну автоклав охолоджують до кімнатної температури, цеоліт фільтрують і промивають дистильованою водою. Процес повторюють ще два рази. Після модифікації зразок сушать на повітрі 48 годин. За даними аналізу одержаний каталізатор має склад: Приклад 4. В автоклав з нержавіючої сталі об'ємом 0,5л загружають 30г повітряно-сухого цеоліту виробництва "Ішимбайнефтеоргсинтез" з співвідношенням і додають 250мл розчину, який містить 18,40г Автоклав герметизують і вміщують у піч. Іонний обмін проводять при 140°C і швидкості обертання автоклаву 12 обертів за хвилину на протязі 2 - х годин. Після закінчення іонного обміну автоклав охолоджують до кімнатної температури, цеоліт фільтрують і промивають дистильованою водою. Процес повторюють ще два рази. Після модифікації зразок сушать на повітрі 48 годин. За даними аналізу одержаний каталізатор має склад: Для порівняння каталітичних властивостей одержаного каталізатора з відомим проведені випробування в реакції алкілування толуолу метанолом. Досліди проводили на установці проточного типу з стаціонарним шаром каталізатора. Температура реакції 380 - 440°C. Алкілат аналізували методом газорідинної хроматографії на приладі "Chrom-5". Довжина колонки - 3,5м, внутрішній діаметр - 3мм. Як нерухому фазу використовували Карбовакс 1500, нанесений на Хроматон з зерненням 0,2 0,3мм у кількості 5ваг.%. Умови аналізу: газ-носій гелій температура колонки - 64°C, детектор - полум'яно-іонізаційний). Ідентифікацію компонентів проводили методом введення індивідуальних речовин. Ідентифікація компонентів алкілату представлена в табл.1. На кресленні (фіг.) наведений графік хроматограми алкілату, одержаного на каталізаторі де позначено: 1 - метанол, 2 - толуол, 3 - етилбензол, 4 - стирол. В табл.2 приведені результати випробувань каталізаторів алкілування толуолу метанолом. З таблиці видно, що одержані каталізатори мають більш високі показники (активність і/або селективність) у порівнянні з відомим. Так, для всіх пропонованих зразків співвідношення стирол/етилбензол значно перевищує 1, тоді як з використанням відомого етилбензол є переважаючим компонентом. Конверсія реагентів також вища.