Каталізатор окислення трет.бутилового спирту до метакролеїну

37340 Винахід відноситься до гетерогенного каталізу, а саме, - окислення трет-бутилового спирту молекулярним киснем на гетерогенному каталізаторі до метакролеїну, який має самостійне використання, а також застосовується, як проміжний продукт при виробництві метакрилової кислоти. Mo12 BiFeCo4 Ni4 ,35 Tl0 ,6 P0 ,08 )48 , на якому при окисленні трет-бутилового Відомий каталізатор складу спирту при 633 К в оптимальних умовах вихід метакролеїну складає 84,1 % (Способ получения метакролеина из трет. бутанола. - Патент Японии № 51-12605 С07 С47/20 от 1.09.1971 // РЖХим, 1977, 6Н45). Прототипом даного винаходу є залізо-телур-молібден-окисний каталізатор (А.с.1003886 СССР, МКИ В037.04. Способ приготовления катализатора для получения метакролеина. - В.М.Жизневский, В.А.Кожарский, Д.К.Толопко (СССР) № 3249377/23-04; Заявл. 16.03.81 ; Опубл. 15.03.83. Бюл № 10. - 20 с.) з атомним співвідношенням активних компонентів Fe:Te:Mo = 1:0,85:1, каталітичні властивості якого наведені в таблиці. Метою винаходу є збільшення виходу цільового продукту - метакролеїну. Поставлене завдання у винаході вирішується введенням додатково до його складу промотуючої домішки іонів лужних металів в кількості, що відповідає емпіричній формулі: Fe Te0 ,85 Mo Mex O y , де: Me - лужний метал, х = 0,01 ¸ 0,1; у - кількість атомів кисню, необхідна для насичення валентностей елементів, що входять до складу каталізатора. Введення промотору, впливаючи на рухливість поверхневого кисню та кислотні властивості поверхні, дозволяє збільшити активність і селективність каталізатора. Приклади конкретного виконання. Приклад 1. Приготування каталізатору. Fe Te0 ,85 Mo Ox Каталізатор готували за такою методикою. В 100 см3 нагрітої до 353 К води розчинили 12,36 г (NН4)6 Mo7O24×4H2O, а потім вносили розчин 28,18 г Fe(NO3)3×9H2O в 50 см3 води та 13,55 г H2ТеО4×2H2O. Для промотування каталізатора до виготовленого розчину при перемішуванні прикапували розчин необхідної кількості нітрату лужного металу в 10 мл води. Одержаний розчин випарювали на водяній бані, періодично помішуючи, сушили 4 години при 423 К і прожарювали 5 годин при 673 К. Масу старанно розтирали, зволожували до пастоподібного стану і формували “хробачки”, які сушили 24 год при 423 К і прожарювали 5 годин при 673 К. Одержаний каталізатор подрібнювали і відбирали фракцію 1-3 мм, яку завантажували в проточний реактор і активували до постійної активності (8 годин), пропускаючи суміш 2,5 % об трет-бутилового спирту в повітрі при 673 К і часі контакту 2,6 с. Приклад 2. Випробування каталізаторів. В проточний реактор внутрішнім діаметром 18 мм завантажували 10 см3 каталізатора без про-мотору і пропускали суміш 2,5% об трет-бутило-вого спирту у повітрі. Випробування проводили при різних температурах і часах контакту. Аналогічні дослідження проведені на каталізаторах промотованих іонами лужних металів. Результати випробувань, наведені в таблиці, одержані в умовах, оптимальних для кожного каталізатору. Таблиця Каталітичні властивості Склад каталізатору Час контакту, С-1 1,80 Х=0 2,60 Ме=Li Х=0,01 1,80 Fe Te0 ,85 Mo Me x O y T, K 693 663 633 693 663 633 693 663 633 каталізаторів в реакції окислення трет-бутилового спирту Конверсія і-С4Н8, % 84,0 68,1 40,0 88,1 71,0 42,1 99,6 96,3 91,2 Селективність за метакролеїном, % 70,1 68,0 70,1 68,1 68,1 70,0 83,5 87,4 85,7 Вихід метакролеїну, % 58,8 46,2 28,0 59,8 48,3 29,4 83,2 84,2 78,1 37340 Ме=Li Х=0,05 1,80 Ме=Li Х=0,1 1,8 Me=Na X=0,01 2,6 Me=Na X=0,1 2,6 Me=Na X=0,5 2,6 Me=K X=0,01 2,6 Me=K X=0,05 2,6 Me=K X=0,1 2,6 693 663 633 693 663 633 693 663 633 693 663 633 693 663 633 693 663 633 693 663 633 693 663 633 99,9 99,9 99,6 97,0 86,0 67,3 98,2 97,7 87,0 98,2 92,9 82,3 52,4 37,1 22,3 97,2 82,3 65,1 99,5 98,4 91,4 87,7 78,7 47,8 72,4 84,2 88,2 75,7 80,5 74,1 79,8 81,1 84,1 81,7 83,2 84,9 73,2 68,6 67,7 68,7 75,3 80,3 85,9 88,3 90,0 81,1 81,6 79,6 72,4 84,1 87,8 73,4 69,2 49,9 78,4 79,2 73,2 80,3 77,3 69,9 38,4 25,4 15,1 66,8 61,9 52,3 85,4 86,9 82,2 71,2 64,2 38,0 37340 У всіх наведених в таблиці дослідах спостерігалась 100 % конверсія трет-бутилового спирту в ізобутилен. Порівняння каталітичних властивостей непромотованого і промотованого іонами лужних металів залізо-телурмолібден-окисного каталізатору показує, що промотування суттєво підвищує його активність і селективність. Максимального виходу метакролеїну - 87,8 % на пропущений трет-бутиловий спирт досягнуто при часі контакту 1,8 с і температурі 633 К на промотованому літієм каталізаторі емпіричної формули Fe Te0 ,85 Mo Li0 ,05 O y . Конверсія ізобути-лену при цьому складала 99,6 %, а селективність за метакролеїном 88,2 %.