Висококремнеземистий каталізатор ароматизації

Реферат: UA 81273 U UA 81273 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до нафтопереробної та нафтохімічної промисловості, як каталізатор для одержання ароматичних вуглеводнів з нафтозаводських газів. Відомий каталізатор типу ZSM-5, модифікований галієм та торієм, який може використовуватись в процесах ароматизації етилену, пропілену та пропану (пат США № 4,629, 818, опубл. 16.12.1986). Відомий каталізатор процесу ароматизації алканів та алкенів, приготовлений шляхом іонного обміну з оксидом галію (пат США № 6,177,374, опубл. 23.04.2001) Відомі каталізатори процесу ароматизації алканів та алкенів, до складу яких входять кристалічні силікати заліза чи галію (силікатний модуль, або мольне співвідношення, SiO2:Fe2O3=100:1-300:1; мольне співвідношення SiO2:Ga2O3=25:1-250:1). (пат. США № 7,153, 479, опубл. 26.12.2006). Відомі каталізатори процесу перетворення легких алкенів, що містять іони кобальту (пат. США № 7,011,740, опубл. 14.03. 2006). Відомий висококремнеземистий каталізатор ароматизації, який містить цеоліт та модифікатор (пат США № 4,392,989, опубл. 12.07.1983). Однак даний каталізатор складний в приготуванні та містить у своєму складі цинк та галій з включенням дорогоцінного металу паладію, а також проявляє низьку активність та селективність по відношенню до цілевих продуктів. В основу корисної моделі поставлена задача створення висококремнеземистого каталізатора ароматизації, на основі цеоліту, в якому введення нових речовин дозволяє підвищити його активність та селективність в реакції ароматизації низькомолекулярних вуглеводнів. Поставлена задача вирішується тим, що висококремнеземистий каталізатор, що містить цеоліт та модифікатор, згідно з корисною моделлю, що як модифікатор використаний ацетат цинку, і додатково містить зв'язуючий компонент - оксид алюмінію, в таких % мас: цеоліт 60-80 ацетат цинку 0,5-2,5 оксид алюмінію 25-40. Введення ацетату цинку підвищує активність та селективність в утворенні цілевих продуктів, це забезпечує високий вихід рідкого каталізату, який містить значну кількість ароматичних вуглеводнів, а введення оксиду алюмінію (-Аl2О3) підвищує механічну міцність каталізатора і покращує його грануляцію, що є необхідним при промисловому використанні каталізатора. Висококремнеземистий каталізатор ароматизації містить цеоліт та модифікатор, та як зв'язуючий компонент - оксид алюмінію, причому як модифікатор використаний ацетат цинку, при такому співвідношення компонентів, в % мас: цеоліт 60-80; ацетат цинку 0,5-2,5; оксид алюмінію 25-40. Цеоліт вибирають водневої форми з силікатним модулем - 23 (мольне співвідношення SiO2:Аl2О3), яка має вищу кислотність та краще піддається модифікації, для цього амонійну форму каталізатора прокалювали в потоці повітря в інтервалі температур 300-350 °C протягом 3-х годин і при температурі 500-520 °C протягом 5-ти годин. Отриману водневу форму цеоліту Н-ЦВМ використовували для приготування модифікованого каталізатора. Модифікацію проводили шляхом іонного обміну з ацетатом цинку. Вміст цинку при модифікації цеоліту Н-ЦВМ змінювали в межах 0,5-2,5 % мас. Одержану суміш висушували при температурі 90 °C при постійному перемішуванні, сушили при температурі 120 °C протягом 5-ти годин і прокалювали в потоці повітря при 500-520 °C. Методом сканованої електронноскопії (SEM) встановлено, що модифікація цеоліту цинком не вплинула на його морфологію. За формою кристалів каталізатор належить до цеолітів типу ZSM-5, як і вихідна амонійна форма цеоліту. Для збільшення механічної міцності каталізатора і кращої його грануляції каталізатор містить зв'язуючий компонент оксид алюмінію (-Аl2О3) в кількості 25-40 % від маси модифікованого каталізатора. Попередньо оксид алюмінію ретельно перемішували з невеликою кількістю дистильованої води до утворення однорідної суспензії. Як пептизуючий компонент вводили 2,5 % HNO3 (від маси каталізатора в розрахунку на концентровану 100 % азотну кислоту, рН=1) і перемішували протягом 15 хвилин. Окремо готували суспензію модифікованого цинком цеоліту ЦВМ. Обидва розчини зливали і перемішували протягом 1 години при температурі 20 °C і залишали на 10-12 годин. Потім випарювали воду при температурі 100 °C і сушили при температурі 130 °C 3 години та прокалювали в потоці повітря поступово піднімаючи температуру до 550 °C при якій витримували каталізатор 4-5 годин. 1 UA 81273 U 5 10 15 20 25 Приготовлений каталізатор таблетували, подрібнювали та відсіювали фракцію 0,35-0,5 мм, яку прокалювали при температурі 120-150 °C протягом 7-8 годин. Для дослідження активності, селективності та механічної міцності каталізатора як модельної вибрано реакцію каталітичного перетворення пропілену в ароматичні вуглеводні, оскільки цей вуглеводень займає проміжне положення за своєю каталітичною активністю серед алкенів С 2-С4 та знаходиться в значних кількостях в нафтозаводських газах. З метою визначення впливу кількості модифікатора - ацетату цинку в межах 0,5-2,5 % мас. визначали активність та селективність каталізатора при перетворенні пропілену в ароматичні вуглеводні, з метою визначення кількості зв'язуючого оксиду алюмінію (-Аl2О3) в межах 25-40 % мас. визначали питоме руйнуюче зусилля, яке свідчить про механічну міцність каталізатора та здатність каталізатора до грануляції. Суть корисної моделі підтверджується прикладами конкретного виконання. Приклад 1. (Табл.). Склад каталізатора: цеоліт 80 ацетат цинку 0,5 оксид алюмінію решта. Ароматизацію пропілену проводили в кварцевому реакторі проточного типу, заповненого 2 3 см каталізатора, який знаходиться в електропечі, при температурі 500 °C та об'ємній швидкості -1 подачі сировини 1000 год. . В результаті одержали рідкий каталізат та газоподібні продукти реакції. Визначали ступінь перетворення пропілену, вихід каталізату, селективність утворення ароматичних вуглеводнів та питоме руйнуюче зусилля. Результати наведено в табл. п. 1. Приклад 2. (Табл.) Склад каталізатора, в % мас: цеоліт 60 ацетат цинку 2,5 оксид алюмінію решта. Ароматизацію пропілену проводили в аналогічних умовах (табл. п. 2). Приклад 3. (Табл.) Склад каталізатора, в % мас: ацетат цинку 2,0; оксид алюмінію 30,0 цеоліт решта. Ароматизацію пропілену проводили в аналогічних умовах (табл. п. 2). Таблиця -1 Результати ароматизації пропілену (T=500 °C, W=1000 год. ) № прикладу 1 2 3 30 Склад каталізатора, % мас. цеоліт ацетат цинку оксид алюмінію цеоліт ацетат цинку оксид алюмінію оксид алюмінію ацетат цинку цеоліт 80 0,5 решта 60 1,0 решта 30 2,0 решта Ступінь перетворення, пропілену, % Селективність Вихід Питоме утворення рідкого руйнуюче ароматичних каталізату, зусилля, вуглеводнів, % мас. Рпит. Н % 99,7 42,2 65,1 2,4 99,4 56,7 66,2 3,9 99,8 66,8 70,8 3,2 Таким чином при використанні каталізатора, який містить 2 % мас. ацетату цинку та 30 мас. % оксиду алюмінію досягається максимальний вихід рідкого каталізату при оптимальній селективності утворення ароматичних вуглеводнів, а достатня величина його механічної міцності дозволяє використовувати каталізатор в промисловості для одержання ароматичних вуглеводнів з нафтозаводських газів. 2 UA 81273 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Висококремнеземистий каталізатор ароматизації, що містить цеоліт та модифікатор, який відрізняється тим, що додатково містить зв'язуючий компонент - оксид алюмінію, а як модифікатор використаний ацетат цинку, за такого співвідношення компонентів, в % мас.: цеоліт 60 - 80 ацетат цинку 0,5 - 2,5 оксид алюмінію 25 - 40. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3