BRPI1015393B1 - Processo de produção de propileno, zeólita e catalisador - Google Patents
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Description
(54) Título: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PROPILENO, ZEÓLITA E CATALISADOR (51) lnt.CI.: C07C 6/04; B01J 29/70; C07C 11/06; C07B 61/00 (30) Prioridade Unionista: 08/05/2009 JP 2009-113596 (73) Titular(es): MITSUBISHI CHEMICAL CORPORATION (72) Inventor(es): MIKIO HAYASHI; MASASHI YAMAGUCHI; YUMIKO YOSHIKAWA; TAKAHIKO TAKEWAKI; TOHRU SETOYAMA (85) Data do Início da Fase Nacional: 03/11/2011
1/28 “PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PROPILENO, ZEÓLITA E CATALISADOR”
Campo Técnico [001]A presente invenção refere a um processo para a produção de propileno com alta seletividade, contatando-se o etileno com um catalisador.
Antecedente Técnica [002]Convencionalmente, um processo de craqueamento à vapor da nafta ou um processo de craqueamento fluido catalítico de óleo de gás à vácuo é geralmente praticado como o processo para a produção de propileno. No entanto, o processo de craqueamento a vapor envolve a produção de etileno em uma grande quantidade a não ser propileno e é dificilmente permitido para ampla alteração da relação de produção entre propileno e etileno e, portanto, é difícil para este processo para responder à alteração no equilíbrio de fornecimento e a demanda de propileno e etileno.
[003]Assim, uma técnica para a produção de propileno em um alto rendimento empregando somente etileno como a matéria prima está sendo requerido.
[004]O documento de patente 1 descreve um processo para a produção de propileno de eteno, onde propileno pode ser produzido empregando aluminosilicato tendo um tamanho de poro menor do que 0,5 nm para o catalisador.
Literatura do Estado da Técnica
Documento de Patente
Jp-A-2007-291076 (o termo JP-A como empregado aqui significa um Pedido de Patente publicado japonês)
Sumário da Invenção
Problemas que a Invenção se propõe a resolver [005]No entanto, como mostra a Tabela 2 do Documento de Patente 1, há
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2/28 um problema que com um aumento na concentração de etanol / etileno como matéria-prima, a seletividade para propileno é diminuída e a seletividade para componentes tendo um número de carbono de 4 ou mais (em seguida referido como C4 ou componentes superiores), especificamente, a seletividade para buteno seletividade, para uma olefina tendo um número de carbono de 5 ou mais (em seguida referido como doravante como C5+ olefinas), a seletividade de um composto aromático, e similares, é aumentada.
Meios para resolução dos problemas [006]Em consideração a técnica convencional acima, um objeto da presente invenção é fornecer um processo para a produção de propileno com alta seletividade empregando etileno como matéria-prima, enquanto suprime a seletividade para C4 ou componentes superiores.
[007]Como um resultado de estudos intensivos para atingir o objeto acima descrito, os inventores presentes descobriram que quando uma zeólita em que o teor de ácido na superfície externa é pequeno para o teor de ácido da totalidade é empregada como o catalisador, propileno pode ser produzido com alta seletividade de etileno. A presente invenção tem sido realizada com base neste achado.
[008]Isto é, a essência da presente invenção reside no que segue.
<1> Um processo de produção de propileno, compreendendo contatar etileno com um catalisador, onde o referido catalisador compreende uma zeólita como um ingrediente ativo, e um teor de ácido na superfície externa da zeólita é 5% ou menos com base em um teor de ácido da zeólita inteiro.
<2> O processo de produção de propileno como descrito em <1> acima, onde o teor de ácido na superfície externa da zeólita é representado por uma quantidade de dessorção de piridina definida pelo seguinte (I):
(II) a quantidade de dessorção de piridina por unidade de peso da zeólita em
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150 a 800 oC medido por um método de dessorção à temperatura programada em uma taxa de aumento da temperatura de 10oC/min em uma zeólita de adsorção de piridina, que é obtida por secagem de uma zeólita a vácuo a 500oC durante 1 h como um pré-tratamento, contatar a zeólita pré-tratada com vapor de piridina a 150oC para adsorver piridina na zeólita, e remover o excesso de piridina a 150 oC por escapamento sob descompressão e um fluxo de hélio.
<3> O processo de produção de propileno como descrito em <1> ou <2> acima, onde o teor de ácido da zeólita inteira é representado por uma dessorção de amônia definida pelo seguinte (II):
(II) uma quantidade de dessorção de amônia por unidade de peso da zeólita a 100 a 800 oC medido por um método de dessorção à temperatura programada em uma taxa de aumento da temperatura de 10oC/min em uma zeólita de adsorção de amônia que é obtida por secagem de uma zeólita em um fluxo de hélio a 500oC durante 1 h como um pré-tratamento, contatar a zeólita pré-tratada com 5% em volume de amônia / hélio a 100oC para adsorver amônia na zeólita, e contatar a zeólita obtida com vapor a 100°C para remover excesso de amônia da zeólita.
<4> O processo de produção de propileno, como descrito em qualquer um dos <1> e <3> acima, onde a zeólita tem um tamanho de poro menor do que 0,5 nm.
<5> O processo de produção de propileno, como descrito em qualquer um dos <1> e <4> acima, onde a zeólita tem uma estrutura de anel de 8 membros de oxigênio ou uma estrutura de anel de 9 membros de oxigênio.
<6> O processo de produção de propileno, como descrito em qualquer um dos <1> a <5> acima, onde a estruturas de esqueleto da zeólita é uma estrutura do tipo CHA.
<7> O processo de produção de propileno, como descrito em qualquer um dos <1> e <6> acima, onde a superfície externa da zeólita é sililada.
<8> O processo de produção de propileno, como descrito em qualquer um
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4/28 dos <1> e <6> acima, onde a zeólita é tratada a vapor.
<9> O processo de produção de propileno como descrito em <8> acima, onde a temperatura do tratamento a vapor é de 400 a 700oC.
<10> O processo de produção de propileno como descrito em <8> ou <9> acima, onde a zeólita é tratada com vapor após a mistura com um composto contendo um metal alcalino terroso.
<11> Um processo de produção de polipropileno, compreendendo propileno de polimerização obtido pelo processo de produção, descrita em qualquer um dos <1> a <10> acima.
<12> Uma zeólita tendo um tamanho de poro menor do que 0,5 nm, onde um teor de ácido na superfície externa é 5% ou menor com base em um teor de ácido da totalidade.
<13> A zeólita como descrito em <12> acima, que é aluminosilicato.
<14> A zeólita como descrito em <12> ou <13> acima, que tem estrutura de anel de 8 membros de oxigênio ou estrutura de anel de 9 membros de oxigênio.
<15> A zeólita como descrito em qualquer um dos <12> a <14> acima, que tem uma estrutura de esqueleto da estrutura do tipo CHA.
<16> A zeólita como descrito em qualquer um dos <12> a <15> acima, que tem uma superfície externa sililada.
<17> Um catalisador compreendendo a zeólita descrito em qualquer um dos <12> a <16> acima.
<18> Um catalisador para a produção de olefinas, compreendendo a zeólita descrito em qualquer um dos <12> a <16> acima.
Vantagem da Invenção [009]De acordo com a presente invenção, propileno pode ser produzido com alta seletividade empregando etileno como a matéria-prima, enquanto suprime a seletividade para C4 ou componentes superiores.
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Modo para Realizar a Invenção [010]Modalidades representantes para a realização da presente invenção são especificamente descritasabaixo, porém a presente invenção não é limitada às modalidades desde que seu significado seja conformado.
[011]O processo de produção da presente invenção é um processo para a produção de propileno pelo contato de etileno com um catalisador, onde o catalisador compreende uma zeólita como um ingrediente ativo e o teor de ácido na superfície externa da zeólita é 5% ou menos com base no teor de ácido da zeólita inteira.
[012]Os componentes constituintes da presente invenção são descritos abaixo.
Catalisador [013]O catalisador para uso na presente invenção é descrito pela primeira vez. O catalisador para uso na presente invenção compreende, como um ingrediente ativo, uma zeólita. É preferível que o ingrediente ativo do catalisador seja uma zeólita.
Zeólita [014]A zeólita indica um material cristalino onde TO4 unidades (T é um átomo central) tendo uma estrutura tetraédrica são tridimensionalmente conectadas através da partilha um átomo O para formar microporos abertos e regulares. A zeólita inclui especificamente silicatos, fosfatos, germina e arsenatos ilustrados no livro de dados pela Comissão Estrutura da Associação da zeólita Internacional (IZA).
Teor de Ácido [015]O teor de ácido na superfície externa da zeólita como empregado na presente invenção (em seguida algumas vezes simplesmente referido como um teor de ácido da superfície externa) indica a quantidade total de sítios de ácidos presentes na superfície externa da zeólita.
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6/28 [016]O teor de ácido da superfície externa pode ser medido, permitindo uma substância capaz de adsorver seletivamente em sítios de ácido de uma zeólita e incapaz de introduzir no interior de um microporos da zeólita, para adsorver em uma zeólita e determinar quantitativamente da quantidade de adsorção. Embora a substância acima não é particularmente limitada, especificamente, piridina pode ser empregado.
[017]O método para determinar quantitativamente a quantidade de adsorção da piridina não é particularmente limitado, porém a quantidade de adsorção pode ser medido normalmente pelo procedimento a seguir. A zeólita é seca como um prétratamento e, então colocada em contato com e causada para adsorver vapor de piridina, e piridina em excesso é removida para obter uma zeólita de adsorção de piridina. A quantidade de dessorção de piridina por unidade de peso da zeólita de adsorção de piridina é medida por um método de dessorção à temperatura programada (em seguida algumas vezes referido como TPD), através do teor de ácido da superfície externa pode ser determinada.
[018]O teor de ácido da superfície externa não é particularmente limitado, porém é geralmente 0,6 mmol/g ou menos, preferivelmente 0,3 mmol/g ou menos. Se o teor de ácido excede o limite superior acima, uma reação seletiva de não forma pode ocorrer na superfície externa para diminuir a seletividade para propileno.
[019]O teor de ácido da zeólita inteira na presente invenção (em seguida algumas vezes simplesmente referido como uma totalidade de teor de ácido) é um teor de ácido da zeólita inteira e, especificamente, indica o total de teor de ácido na superfície externa e no interior de microporos.
[020]O teor de ácido da zeólita inteira pode ser medido, permitindo uma substância capaz de adsorver seletivamente em sítios de ácido de uma zeólita e introduzindo também no interior de um microporos, para adsorver em uma zeólita e determinado quantitativamente a quantidade de adsorção. Embora a substância
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7/28 acima não é particularmente limitada, especificamente, a amônia pode ser empregado.
[021]O método para determinar quantitativamente a quantidade de adsorção de amônia não é particularmente limitado, porém a quantidade de adsorção pode ser medida normalmente pelo procedimento a seguir. A zeólita é seca como um prétratamento e, então em contato com e causado para adsorver amônia, e amônia em excesso é removida para obter uma zeólita de adsorção de amônia. A quantidade de dessorção de amônia por unidade de peso da zeólita de adsorção de amônia é medida por um método de dessorção à temperatura programada, através da totalidade do teor de ácido pode ser determinada.
[022]A totalidade do teor de ácido não é particularmente limitada, porém geralmente é 4,8 mmol/g ou menos, preferivelmente 2,8 mmol/g ou menos, e, geralmente, 0,15 mmol/g ou mais, preferivelmente 0,30 mmol/g ou mais. Se o teor de ácido excede o limite superior acima, isso tende a trazer uma rápida desativação devido à deposição do coque, causa de alumínio para deixa facilmente o esqueleto (desaluminação assim chamado), ou enfraquecer a força do ácido por sítio de ácido, enquanto for menos do que o limite inferior, uma vez que o teor de ácido é pouco, a conversão de etileno pode diminuir.
[023]Na zeólita para uso na presente invenção, o teor de ácido na superfície externa da zeólita é 5% ou menos, preferivelmente 4,5% ou menos, mais preferivelmente 3,5% ou menos, com base no teor de ácido da zeólita inteira. O limite inferior não é particularmente limitado e é preferivelmente inferior, porém o limite inferior é geralmente 0,1% ou mais.
[024]Se o teor de ácido da superfície externa exceder o limite superior acima com base na totalidade do teor de ácido, surge um problema que seletividade para propileno diminui devido a uma reação lateral ocorrendo na superfície externa da zeólita. A razão disso é considerada porque a reação na superfície externa é livre
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8/28 das restrições da forma seletiva e um produto de C4 ou componentes maior é produzido. Além disso, propileno produzido em um microporos do catalisador atua novamente com o sítio do ácido da superfície externa e realiza uma reação lateral, que é considerada para causar redução na seletividade de propileno.
Estrutura [025]A zeólita para uso na presente invenção geralmente tem um microporo.
[026]O tamanho dos poros da zeólita para uso na presente invenção não é particularmente limitado e é, preferivelmente menor, porém o tamanho dos poros (comprimento) é geralmente menor do que 0,5 nm, preferivelmente 0,4 nm ou menos. Se o tamanho dos poros (comprimento) da zeólita exceder o limite superior acima, sub-produtos (por exemplo, butano, penteno) outros que o propileno são desvantajosamente produzidos em grandes quantidades, e propileno não pode ser produzido em uma alta seletividade do etileno em alguns casos.
[027]O tamanho dos poros como empregado aqui indica o diâmetro livre de Cristalográfica dos canais definidos pela International Zeolite Associaton (IZA). O tamanho de poro de menos do que 0,5 nm significa que quando o microporos é em forma de círculo verdadeiro, o diâmetro é menor do que 0,5 nm e quando o microporos é em forma elíptica, o diâmetro curto é menor do que 0,5 nm.
[028]O mecanismo para permitir a produção de propileno em uma alta seletividade do etileno empregando uma zeólita com um tamanho de poro pequeno não é elucidado em detalhes, porém é considerado que o etileno pode ser ativado por sítios de ácido forte presente na zeólita e propileno pode ser seletivamente produzida por causa do tamanho dos poros pequenos. Ou seja, o tamanho dos poros é pequeno, porém o objetivo do propileno produzido resultante do contato com a zeólita pode sair dos microporos. No entanto, o C4 ou componentes maior, tal como butano e penteno produzidos como sub-produtos são presumidos a permanecer no microporos por causa de suas moléculas maiores excessivamente.
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Tal mecanismo é pensado para permitir a produção de propileno com alta seletividade.
[029]Incidentalmente, o limite inferior do tamanho dos poros da zeólita não é particularmente limitado, porém geralmente é de 0,2 nm ou maior, preferivelmente de 0,3 nm ou maior.
[030]Se o tamanho dos poros é menor do que o limite acima, pode resultar que ambos etileno e propileno não podem passar através do microporos e ação de etileno com um sítio ativo certamente não ocorre para diminuir a taxa da reação.
[031]A zeólita para uso na presente invenção não é particularmente limitada, porém geralmente, aqueles tendo uma estrutura de anel de 8 membros de oxigênio ou uma estrutura de anel de 9 membros são os preferidos.
[032]A estrutura de anel de 8 membros de oxigênio ou estrutura de anel de 9 membros significa uma estrutura de anel de um microporos da zeólita consiste de 8 ou 9 unidades de TO4 (T é Si, P, Ge, Al, Ga ou similares). Quando se tem uma estrutura de anel de 8 membros de oxigênio ou uma estrutura de anel de 9-membros de oxigênio, um tamanho de poro preferível é obtida, e uma maior seletividade de propileno é obtido.
[033]Acima de tudo, uma zeólita onde os microporos são compostos de apenas um anel de 8 membros de oxigênio é preferido.
[034]Exemplos específicos da estrutura de esqueleto da zeólita onde os microporos são compostos de apenas um anel de 8 membros de oxigênio, como expresso no código designado pela Associação Internacional de Zeolite (IZA), AFX, CAS, CHA, DDR, ERI, ESV , GIS, GOO, ITE, JBW, KFI, LEV, LTA, MER, MON, MTF, PAU, PHI, RHO, RTE e RTH.
[035]Exemplos específicos da zeólita contendo um anel de 9 membros de oxigênio e tendo apenas microporos de anel de 9 membros de oxigênio ou menor incluem, como expresso no código designado pela Associação Internacional da
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10/28 zeólita (IZA), NAT, RSN e STT.
[036]Como resultado destas estruturas de esqueleto, exemplos preferidos da estrutura de esqueleto da zeólita para uso na presente invenção incluem AFX, CHA, DDR, ERI, LEV, RHO e RTH, com CHA sendo mais preferido.
[037]A densidade de esqueleto da zeólita para uso na presente invenção não é particularmente limitada, porém em geral, a densidade de esqueleto da zeólita é preferencialmente 18,0 T/nm3 ou menos, mais preferivelmente menos 17,0 T/nm3 ou menos, e normalmente é 13,0 T/nm3 ou mais, preferivelmente 14,0 T/nm3 ou mais.
[038]A densidade de esqueleto (unidade: T/nm3) como empregado aqui significa o número de átomos T (como resultado de átomos constituindo o esqueleto de uma zeólita, os átomos exceto para oxigênio) presente por unidade de volume (1 nm3) da zeólita, e esse valor é determinado pela estrutura da zeólita.
[039]O esqueleto da zeólita para uso na presente invenção geralmente contém um metal. O metal contido não é particularmente limitado, porém geralmente é pelo menos um membro selecionado do alumínio, gálio, ferro e boro, preferivelmente alumínio.
[040]De acordo com o catalisador com o ingrediente ativo sendo a zeólita para uso na presente invenção, um catalisador de permuta de próton é normalmente empregado, e uma parte do mesmo pode ser permutado por um metal alcalino, tal como Na e K ou um metal alcalino terroso tal como Mg e Ca.
[041]A relação molar SiO2/M2O3 (em seguida referido como uma relação molar SiO2/metal; M é um metal trivalente tais como alumínio, ferro, gálio e boro) da zeólita para uso na presente invenção não é particularmente limitada, porém é geralmente 5 ou mais, preferivelmente 10 ou mais. Se a relação molar de SiO2/metal é menor do que o limite inferior acima, a durabilidade do catalisador pode deteriorar. O limite superior da relação molar de SiO2/metal não é particularmente limitada,
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11/28 porém geralmente é 1,000 ou menos. Se a relação molar de SiO2/metal exceder esse limite superior, a atividade do catalisador é algumas vezes reduzida.
[042]Exemplos específicos da zeólita para uso na presente invenção incluem aminosilicatos compostos de silício e alumínio como elementos constitutivos, aluminofosfatos (ALPO) compostos de alumínio e fósforo, e silicoaluminofosfatos (SAPO) compostos de silício, alumínio e fósforo. Entre estes, aminosilicato e silicoaluminofosfato são os preferidos, e aluminosilicato é mais preferido.
[043]A zeólita para uso na presente invenção é preferivelmente uma zeólita de estrutura CHA. Exemplos específicos da zeólita de estrutura CHA incluem composto de aluminosilicatos compostos de silício e alumínio como elementos constitutivos, aluminofosfatos (ALPO-34) compostos de alumínio e fósforo, e silicoaluminofosfatos (SAPO-34) compostos de silício, alumínio e fósforo. Entre estes, aluminosilicato e silicoaluminofosfato são preferidos, e aluminosilicato é mais preferido.
[044]A relação molar de SiO2/Al2O3 no aluminosilicato não é particularmente limitada, porém é geralmente 5 ou mais, preferivelmente 10 ou mais. Se a relação molar é menor do que o limite inferior acima, esta tende a trazer sobre desativação rápida devido à decomposição de coque, causa de alumínio para deixa facilmente o esqueleto (desaluminação assim chamado), ou enfraquecer a força do ácido por sítio de ácido. Além disso, a relação molar de SiO2/Al2O3 é geralmente de 200 ou menos, preferivelmente 100 ou menos. Se a relação molar excede esse limite superior, já que o teor de ácido é pouco, a conversão de etileno pode diminuir.
Processo de Produção [045]A zeólita para uso na presente invenção não é particularmente limitada em seu processo de produção e pode ser produzida por um método conhecido, por exemplo, pelo processo de produção descrito na Patente dos U.S. 4,544,538. A zeólita pode ser geralmente preparada por um método de síntese hidrotérmica. Além
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12/28 disso, uma zeólita alterada na composição por meio da permuta de íon, tratamento desaluminação, impregnação ou similar após a síntese hidrotérmica pode ser empregada.
Método para reduzir a relação de teor de ácido da superfície externa na totalidade do teor de ácido [046]A zeólita para uso na presente invenção é uma zeólita, onde o teor de ácido na superfície externa da zeólita é 5% ou menor com base no teor de ácido da zeólita inteira, e isso pode ser obtido pela redução da relação do teor de ácido da superfície externa de uma zeólita normal.
[047]O método para reduzir a relação do teor de ácido da superfície externa com base na totalidade do teor de ácido não é particularmente limitada, porém inclui 1) um método de sililação a superfície externa de uma zeólita, 2) um método de aplicar um tratamento a vapor (vaporização) a uma zeólita, e 3) um método de tratar uma zeólita com um ácido dicarboxílico.
Sililação [048]O método de sililação da superfície externa de uma zeólita é um método para reduzir o teor de ácido da superfície externa por sililação da superfície externa de uma zeólita que é um ingrediente ativo do catalisador. O método para sililação não é particularmente limitado, e um método conhecido pode ser adequadamente empregado. Especificamente, a sililação pode ser realizada, por exemplo, por sililação da fase líquida empregando alcoxissilano ou por sililação de fase vapor empregando clorosilano.
[049]O agente de sililação não é particularmente limitado, porém os exemplos específicos dos alcoxissilanos incluem um alcoxissilano quaternário tal como tatrametoxissilano e tetraetoxissilano, um alcoxissilano terciário tal como trimetoximetilsilano e trietoximetilsilano; um alcoxissilano secundários, tais como dimetoxidimetilsilane e dietoxidimetilsilano e um alcoxissilano primário, tais como
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13/28 metoxitrimetilsilano e etoxitrimetilsilano. Exemplos específicos dos clorosilano que podem ser empregados incluem clorossilanos tal como tetraclorossilano, dimetildiclorosilano e trimetilclorossilano. Entre estes, tetraetoxissilano é preferido como o alcoxissilano, e tetraclorosilano é preferido como o clorossilano.
[050]No método de sililação da fase líquida, um solvente pode ser adequadamente empregado. O solvente empregado não é particularmente limitado, porém um solvente orgânico tal como benzeno, tolueno e hexametildissiloxano, ou a água pode ser empregado. No método de sililação da fase líquida, a relação quantitativa do agente de sililação/zeólita (mol / mol) na solução de tratamento não é particularmente limitada, porém geralmente é 5 ou menos, preferivelmente 3 ou menos, e geralmente 0,005 ou mais, preferivelmente 0,1 ou mais. Se esse valor exceder o limite superior acima, o microporo é algumas vezes bloqueado devido à sililação excessiva, enquanto se for menor do que o limite inferior acima descrito, sililação insuficiente pode resultar, falta envenenamento dos sítios ácidos na superfície externa. A temperatura de sililação pode ser adequadamente ajustada de acordo com o tipo do agente de sililação ou solvente e não é limitado, porém a temperatura de sililação é geralmente 140oC ou menos, preferivelmente 120°C ou menos, e, geralmente 20oC ou mais, preferivelmente 40°C ou mais. Se a temperatura de sililação exceder o limite superior acima, sililação pode não ocorrer de forma eficiente devido à evaporação do agente de sililação, enquanto que é menor do que o limite inferior acima descrito, a reação de sililação, algumas vezes procede em uma taxa baixa. O tempo de tratamento não é particularmente limitado, enquanto é tempo suficiente para permitir o progresso de sililação onde o objeto da presente invenção pode ser alcançado, porém o tempo de tratamento é geralmente 0,5 horas ou mais, preferivelmente 2 horas ou mais. O tempo de tratamento não tem limite superior particular, porém geralmente é 48 horas ou menos. Se o tempo de tratamento é menor do que o limite inferior acima, sililação não pode procede
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14/28 suficientemente, resultando em intoxicação por insuficiência de sítios ácidos.
[051]O tratamento de sililação da fase de vapor é realizado por uma zeólita normal de modo que o peso de sílica depositado torna-se geralmente 20% em peso ou menos, preferivelmente 18% em peso ou menos. O peso de sílica depositado não tem limite inferior particular, porém geralmente é 0,1% em peso ou mais, preferivelmente 1% em peso ou mais. Se o peso de sílica depositado exceda o limite superior acima, o microporo pode ser bloqueada devido a sililação excessiva, enquanto for menor do que o limite inferior acima descritos, sililação insuficiente pode resultar, falta envenenamento dos sítios ácidos na superfície externa.
[052]A temperatura de sililação da fase de vapor pode ser adequadamente ajustada de acordo com o agente de sililação e não é limitado, porém a temperatura é geralmente 20°C ou mais, preferivelmente 100oC ou mais, e geralmente 500oC ou menos, preferivelmente 400oC ou menos. A temperatura exceder o limite superior acima, a decomposição do agente de sililação, o colapso do esqueleto de zeólita, e similares pode ocorrer, enquanto for menos do que o limite inferior acima descrito, a reação de sililação não procede em alguns casos.
Tratamento a vapor [053]O método para vaporizar uma zeólita não é particularmente limitado, porém a temperatura para vaporizar é geralmente 400oC ou mais, preferivelmente 500oC ou mais, e geralmente 700oC ou menos, preferivelmente 650oC ou menos. Se a temperatura é menos do que o limite inferior acima, o efeito criado para vaporizar é pequeno, enquanto se exceder o limite superior acima descrito, o colapso do esqueleto de zeólito pode ocorrer.
[054]O vapor também pode ser empregado, diluindo-a com um gás inerte, tal como hélio e nitrogênio. A concentração de vapor não é particularmente limitada, porém geralmente é 3% em volume ou mais, preferivelmente 5% em volume ou mais. A concentração de vapor não tem limite superior, e o tratamento pode ser
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15/28 realizado com vapor a 100%.
[055]A zeólita também pode ser fisicamente misturada com um composto contendo metal alcalino terroso antes de vaporizar. O composto contendo metal alcalino terroso inclui carbonato de cálcio, hidróxido de cálcio e carbonato de magnésio, com carbonato de cálcio sendo preferido.
[056]A quantidade do composto contendo metal alcalino terroso é preferivelmente de 0,5 a 45% em peso, mais preferivelmente 3 a 40% em peso, com base na zeólita.
[057]Além disso, o vapor pode ser realizado em um estado onde um material orgânico é causado a existir no interior do microporo, de modo a seletivamente reduzir o teor de ácido da superfície externa por desaluminação. O material orgânico não é particularmente limitado, porém inclui um agente regulador de estrutura empregado na síntese de zeólita, e o coque produzido pela reação. Fora desses materiais orgânicos, o agente regulador de estrutura está presente em um estado sintetizada no microporo da zeólita, e o coque podem ser causados a existir no interior do microporo por um método de, por exemplo, fluindo de hidrocarbonetos no catalisador em uma temperatura de 200oC ou mais.
Tratamento com ácido dicarboxílico [058]O método para tratar uma zeólita com um ácido dicarboxílico não é particularmente limitado, desde que o objeto da presente invenção pode ser alcançado. O ácido dicarboxílico é considerado para reduzir o teor de ácido através da promoção de eliminação do esqueleto de um metal no esqueleto, tal como desaluminação de zeólita, e por causa do tamanho molecular grande, em comparação com o microporo da zeólita, o ácido dicarboxílico não pode introduzir no microporo e por sua vez, pode seletivamente reduzir o teor de ácido na superfície externa.
[059]Exemplos do ácido dicarboxílico incluem ácido oxálico, ácido malônico,
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16/28 ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido maléico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido fumárico e ácido tartárico. Tais ácidos podem ser empregados por misturá-los. Entre esses ácidos dicarboxílicos, ácido oxálico é preferido.
[060]O ácido dicarboxílico é preferivelmente misturado com zeólita após a dissolução em um solvente tal como álcool e água para formar uma solução. A concentração do ácido dicarboxílico na solução é geralmente de 0,01 a 4 M, preferivelmente de 1 a 3 M. A temperatura da mistura é geralmente de 15 a 95oC, preferivelmente de 50 a 85°C. A mistura com zeólita pode ser realizado duas ou mais vezes de modo a acelerar o desaluminação da superfície de zeólita.
[061]Além disso, o tratamento com um ácido dicarboxílico pode ser realizado em um estado onde um material orgânico é causado a existir no interior do microporo de modo a seletivamente reduzir o teor de ácido na superfície externa por desaluminação. O material orgânico não é particularmente limitado, porém inclui um agente regulador de estrutura empregado na síntese de zeólita, e coque produzido pela reação. Fora desses materiais orgânicos, o agente regulador de estrutura está presente em um estado sintetizada no microporo de zeólita, e o coque pode ser causado a existir no interior do microporo por um método de, por exemplo, fluindo em hidrocarboneto no catalisador em uma temperatura de 200oC ou mais.
[062]O ingrediente ativo catalítico acima pode ser empregado diretamente como um catalisador para a reação ou pode ser granulado/moldado empregando uma substância ou aglutinante inerte à reação ou misturado com tal uma substância e então empregado para a reação. Neste contexto, o teor de ácido da superfície externa com base no teor de ácido íntegra pode ser reduzido também por moldagem. Exemplos da substância ou aglutinante inerte à reação incluem solução de alumina ou alumina, sílica, gel de sílica, quartzo e uma mistura destes. O método de reduzir o teor de ácido por moldagem inclui, por exemplo, um método de conectar um sítio de ácido na superfície da zeólita com um aglutinante, ou similares.
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17/28 [063]Incidentalmente, no caso de usar um aglutinante tendo um sítio ácido, tal como alumina, o teor de acido medido pelo método acima descrito para medir o teor de ácido da superfície externa e a totalidade do teor de ácido é um valor total, incluindo o teor de ácido do aglutinante, juntamente com o teor de ácido da zeólita. Nesse caso, o teor de ácido do aglutinante é determinado por um método diferente e o valor é subtraído do valor total, através do teor de ácido da superfície externa ou a totalidade do teor de ácido não incluindo o teor de ácido do aglutinante pode ser determinada. O método para determinar o teor de ácido do aglutinante não é particularmente limitado, porém os exemplos dos mesmos, incluem um método onde o teor de ácido da zeólita inteira é determinada da intensidade de pico de Al tetradentado derivado do sítio ácido da zeólita em 27Al-NMR e os valores obtidos é subtraído do valor total do teor de ácido da zeólita inteira e o teor de ácido do aglutinante, determinado por um método de dessorção da temperatura programada de amônia.
[064]A presente invenção refere-se a um processo para a produção de propileno em contato etileno com um catalisador e desse modo causando uma reação. O método de reação é descrito abaixo.
(1) Método de Reação
Reação da Matéria Prima [065]O etileno como a matéria-prima não é particularmente limitado, e etileno obtidos por vários processos conhecidos, tais como etileno produzido de uma fonte derivado do petróleo por um processo de craqueamento catalítico, um processo de craqueamento de vapor ou o outros, etileno obtido por processo de Fischer-Tropsch empregando como matéria prima um gás misturado hidrogênio/CO resultante da gaseificação do carvão, etileno obtido pela desidrogenação ou desidrogenação oxidativa de etano, etileno obtido por uma reação de metátese e uma reação de homolagação de propileno, etileno obtido por um MTO (metanol a olefina), etileno
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18/28 obtido por desidratação do etanol, e etileno obtido por acoplamento oxidativo de metano, pode ser arbitrariamente empregado. Neste momento, etileno em um estado sendo opcionalmente misturado com outros compostos atribuíveis a vários processos de produção podem ser empregados como ela é, ou etileno purificado pode ser empregado etileno purificado é preferido.
[066]Incidentalmente, por causa dos sítios ácidos presentes na zeólita, etanol é facilmente desidratado e convertido em etileno. Portanto, a reação refere-se a presente invenção pode ser realizada diretamente pela introdução de etanol como a matéria prima no reator.
[067]Na produção de propileno pelo processo da presente invenção, uma olefina contida no gás de saída do reator pode ser reciclada.
[068]A olefina reciclada é geralmente etileno, porém outras olefinas podem ser recicladas. A olefina como a matéria prima é preferivelmente uma olefina inferior. Uma olefina ramificada pode dificilmente introduzir no microporo de zeólita devido ao seu tamanho molecular e não é preferido. A olefina é preferencialmente de etileno ou butano linear, e mais preferivelmente etileno.
Reator [069]Etileno para uso na presente invenção é, preferivelmente em contato com o catalisador em um reator para produzir propileno. A forma do reator empregado não é particularmente limitada, porém um reator de leito fixo contínuo ou um reator de leito fluidizado é geralmente selecionado. Um reator de leito fluidizado é preferido.
[070]No momento da embalagem o catalisador acima descrito em um reator de leito fluidizado, um material particulado inerte à reação, tal como a areia de quartzo, sílica, alumina e sílica-alumina, pode ser misturado com o catalisador e embalado de forma a manter estreita a distribuição da temperatura da camada de catalisador. Neste caso, a quantidade empregada do material particulado inerte à
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19/28 reação, tal como a areia de quartzo, não é particularmente limitada. Incidentalmente, tendo em vista uma mistura uniforme com o catalisador, o material particulado preferivelmente tem sobre o mesmo tamanho das partículas como o catalisador.
Diluente [071]Além disso, o etileno, um gás inerte a reação, tal como hélio, argônio, nitrogênio, monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrogênio, água, parafinas, hidrocarbonetos (por exemplo, metano), compostos aromáticos e uma mistura dos mesmos, podem ser permitido a existir no reator. Acima de tudo, a água (vapor) é preferivelmente presentes juntos.
(2) Condições de Reação
Concentração do Substrato [072]A concentração de etileno de (isto é, a concentração do substrato) em todos os componentes de alimentação fornecidos ao reator não é particularmente limitado, porém a concentração de etileno em todos os componentes de alimentação é geralmente 90% em mol ou menos, preferivelmente 70% em mol ou menos, e geralmente 5% em mol ou mais. Se a concentração do substrato exceder o limite superior acima, a produção significativa de compostos aromáticos ou resultados de parafina e a seletividade de propileno é responsável de diminuir. Se a concentração do substrato é menor do que o limite inferior acima descrito, a reação processa em uma taxa baixa e requer uma grande quantidade de catalisador, e o tamanho do reator tende a se tornar excessivamente grande.
[073]Assim, o etileno é preferencialmente diluído com um diluente descrito abaixo para dar tal uma concentração do substrato, se desejado.
Velocidade de espaço [074]A velocidade de espaço como empregado aqui indica uma taxa de fluxo (peso / hora) de etileno como a matéria prima de reação por peso do catalisador (ingrediente ativo catalítico). Aqui, o aqui, o peso do catalisador é o peso do
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20/28 ingrediente ativo catalítico, excluindo a componente inerte ou aglutinante empregado para a granulação / moldagem do catalisador.
[075]A velocidade de espaço não é particularmente limitada, porém é preferivelmente de 0,01 Hr-1 a 500 Hr-1, mais preferivelmente de 0,1 Hr-1 a 100 Hr-1. Se a velocidade de espaço é excessivamente elevada, a proporção de etileno no gás de saída do reator é aumentada para reduzir a produção de propileno e este não é preferido, enquanto se a velocidade de espaço é muito baixo, sub-produtos indesejados tais como parafinas são produzidas e a seletividade de propileno é desvantajosa reduzido.
Temperatura de reação [076]A temperatura de reação não é particularmente limitada enquanto propileno é produzido pelo contato de etileno com o catalisador, porém a temperatura de reação é geralmente de cerca de 200 oC ou mais, preferivelmente 300 oC ou mais, e geralmente 700 oC ou menos, preferivelmente 600 oC ou menos. Se a temperatura de reação é menor do que o limite inferior acima, a reação processa em uma taxa baixa e isso tende a causar restante da matéria prima não reativa em grande quantidade e, além disso, diminuir a produção de propileno. Por outro lado, se a temperatura de reação exceder o limite superior acima descrito, a produção de propileno às vezes é extremamente reduzida.
Pressão de reação [077]A pressão de reação não é particulamente limitada, porém é geralmente 2 MPa (pressão absoluta, a seguir o mesmo) ou menos, preferivelmente 1 MPa ou menos, mais preferivelmente 0,7 MPa ou menos, e geralmente 1 kPa ou mais, preferivelmente 50 kPa ou mais. Se a pressão de reação excede o limite superior acima, a produção de subprodutos indesejáveis, tais como parafinas é aumentada e a seletividade de propileno é responsável para de diminuir, enquanto se a pressão de reação é menor do que o limite inferior acima descrito, a reação
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21/28 tende a proceder em uma taxa baixa.
Relação de conversão [078]Na presente invenção, a taxa de conversão não é particularmente limitada, porém a reação é preferivelmente realizada sob as condições de dar uma conversão de etileno de geralmente 20% ou mais, preferivelmente de 40% ou mais, mais preferivelmente de 50% ou mais, e geralmente, 95 % ou menos, preferivelmente de 90% ou menos.
[079]Se essa taxa de conversão é menor do que o limite inferior acima, uma grande proporção de etileno não reagido e um baixo rendimento de propileno podem desvantajosa resultado, enquanto se exceder o limite superior acima descrito, isso pode trazer um aumento na produção de subprodutos indesejados, tais como parafinas e uma diminuição na seletividade de propileno e não é preferido.
[080]No caso de realizar a reação em um reator de leito fluidizado, a reação pode ser operada em uma taxa de conversão preferida, ajustando o tempo de residência do catalisador no reator e o tempo de residência em um regenerador.
[081]A relação de conversão é um valor calculado de acordo com a seguinte fórmula:
Conversão de etileno (%) = [etileno [[etileno (mol) na entrada do reator etileno (mol) na saída do reator)/ etileno (mol) na entrada do reator] x100.
Seletividade [082]A seletividade, como empregado na especificação presente é um valor calculado por cada das seguintes fórmulas. Nas seguintes fórmulas, propileno, butano, C5+, parafina, ou carbono derivado do composto aromático (mol) significa que o número de moles de átomos de carbono constituindo cada componente. Incidentalmente, a parafina é o total de parafinas tendo um número de carbono de 1 a 3, o composto aromático é o total de benzeno, tolueno e xileno, e C5+ é o total de C5 ou mais hidrocarbonetos excluindo o composto aromático acima.
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22/28 [083]Seletividade de propileno (%) = [carbono derivado do propileno (mol) na saída do reator /[carbono inteiro (mol) na saída do reator - carbono derivado do etileno (mol) na saída do reator]] x100.
[084]Seletividade de butano (%) = [carbono derivado do butano (mol) na saída do reator /[carbono inteiro (mol) na saída do reator - carbono derivado do etileno (mol) na saída do reator]] x100.
[085]Cõ+ seletividade (%) = [C5+ derivado do carbono (mol) na saída do reator /[carbono inteiro (mol) na saída do reator - carbono derivado do etileno (mol) na saída do reator]] x100.
[086]Seletividade de parafina (%) = [carbono derivado da parafina (mol) na saída do reator /[carbono inteiro (mol) na saída do reator - carbono derivado do etileno (mol) na saída do reator]] x100.
[087]Seletividade do composto aromático (%) = [carbono derivados dos compostos aromáticos (mol) na saída do reator /[carbono inteiro (mol) na saída do reator - carbono derivado do etileno (mol) na saída do reator]] x100.
[088]A produção na presente especificação é obtida por um produto da conversão de etileno acima e a seletividade de cada componente formado, por exemplo, especificamente, a produção de propileno é um valor representado pela seguinte fórmula.
Produção de propileno (%) = [conversão de etileno (%) x seletividade do propileno (%)]/ 100.
(3) Produto da Reação [089]Como para o gás de saída do reator (reator de efluentes), um gás misturado contendo propileno como o produto da reação, etileno não reagido, subprodutos e diluentes é obtido. A concentração de propileno no gás misturado é geralmente 1% em peso ou mais, preferivelmente 2% em peso ou mais, e geralmente 95% em peso ou menos, preferivelmente 80% em peso ou menos.
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23/28 [090]Este gás misturado geralmente contém etileno, e pelo menos uma parte do etileno no gás misturado é preferivelmente reciclada para o reator e reusado como a matéria prima de reação.
[091]O subproduto inclui olefinas com um número de carbono de 4 ou mais e parafinas.
[092]O propileno obtido pela presente invenção é polimerizado, pelo qual polipropileno pode ser produzido. O método para a polimerização não é particularmente limitada, porém o propileno obtido pode ser empregado diretamente introduzido como uma matéria prima do sistema de polimerização. O propileno pode também ser empregado como uma matéria prima de outros derivados de propileno. Por exemplo, uma acrilonitrila pode ser produzida por oxidação da amônia; uma acroleína, um ácido acrílico e um éster de ácido acrílico podem ser produzidos por oxidação seletiva; um oxoálcool tal como álcool n-butílico e 2-etilexanol pode ser produzido por oxoreação, e um óxido de propileno e um propileno glicol pode ser produzida por oxidação seletiva. Além disso, a acetona pode ser produzida por reação de Wacker, e cetona de isobutil de metil pode ser produzido da acetona. Além disso, cianidrina de acetona pode ser pode ser produzido de acetona, e é finalmente convertido em metacrilato de metila. Um álcool isopropílico também pode ser produzido por hidratação propileno. Além disso, fenol, bisfenol A ou resina de policarbonato pode ser produzido por reação de propileno com benzeno para produzir cumeno e empregando o cumeno como a matéria prima.
Exemplos [093]A presente invenção é descrita em maiores detalhes abaixo, referindose Exemplos, porém a presente invenção não é limita aos exemplos a seguir, desde que seu teor é conformado.
Preparação do catalisador [094]Um aluminosilicato do tipo próton (SiO2/Al2O3 = 37 (por mol), tamanho
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24/28 dos poros 0,38 nm), tendo uma estrutura de CHA foi submetida a sililação com tetraetoxissilano. Isto é, 10ml de hexametildissiloxano como o solvente e 5 ml de tetraetoxissilano como o agente sililação foram adicionados a 1 g de aluminosilicato, e um tratamento de refluxo foi realizada a 100oC, com agitação durante 6 horas. Após o tratamento, a solução sólida foi separada por filtração, e o aluminosilicato obtido foi seco a 100oC durante 2 horas.
(Exemplo 2 de Preparação) [095]Um aluminosilicato do tipo próton (SiO2/Al2O3 = 37 (por mol), tamanho dos poros: 0,38 nm), tendo uma estrutura de CHA foi submetida a sililação com dimetoxidimetilsilano. Isto é, 10ml de hexametildissiloxano como o solvente e 5 ml de dimetoxidimetilsilano como o agente sililação foram adicionados a 1 g de aluminossilicato, e um tratamento de refluxo foi realizada a 100oC, com agitação durante 6 horas. Após o tratamento, a solução sólida foi separada por filtração, e o aluminosilicato obtido foi seco a 100oC durante 2 horas.
(Exemplo 3 de Preparação) [096]Um aluminosilicato do tipo próton (SiO2/Al2O3 = 37 (por mol), tamanho dos poros: 0,38 nm), tendo uma estrutura de CHA foi submetida a vapor. Isto é, um gás tendo uma composição contendo 30% em volume de vapor e 70% em volume de nitrogênio foi fluido para o aluminosilicato em 600oC durante 6 horas.
(Exemplo 4 de Preparação) [097]Um aluminosilicato do tipo próton (SiO2/Al2O3 = 37 (por mol), tamanho dos poros: 0,38 nm), tendo uma estrutura de CHA foi fisicamente misturado com carbonato de cálcio e depois submetido a vapor. Isto é, o carbonato de cálcio foi misturado em uma relação de 36% em peso com base na zeólita, e um gás tendo uma composição contendo 30% em volume de vapor e 70% em volume de nitrogênio foi fluido para a mistura física de carbonato de cálcio e aluminosilicato em 600oC durante 6 horas.
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25/28 (Exemplo 5 de Preparação) [098]Para comparação dos exemplos 1 a 4 de preparação, um aluminosilicato do tipo próton (SiO2/Al2O3 = 37 (por mol), tamanho dos poros: 0,38 nm), tendo uma estrutura de CHA foi preparado como um catalisador não tratado.
(Exemplos 1 a 6 e Exemplo 1 Comparativo)
Medição de teor de ácido [099]Com respeito à aluminosilicato do Exemplo 1 a 5 de preparação, cada uma da totalidade de teor de ácido e o teor de ácido da superfície externa foi medida por NH3-TPD e piridina-TPD. A medição foi realizada como segue empregando dessorção à temperatura programada automática do analisador TP5500 fabricado pela BEL Japão, Inc.
(Totalidade de Teor de ácido) [0100]Após permitir o aluminosilicato de espécime em uma quantidade de 30 a 50 mg para manter e seco, a 500oC durante 1 hora em uma atmosfera de hélio, adsorbatos tal como material orgânico e água foram dessorvida. O espécime foi consequentemente realizada sob 5% em volume de amônia / hélio a 100oC durante 15 minutos para absorver a amônia na espécime e em seguida, contatado com vapor a 100°C para remover excesso de amônia para obter um aluminossilicato de adsorção de amônia. Subsequentemente, a temperatura do aluminossilicato de adsorção de amônia foi elevado a 10oC/min em uma atmosfera de hélio, e a quantidade de amônia dessorvida em 100 a 800oC foi detectado por espectrometria de massa. A quantidade de dessorção de amônia por unidade de peso é mostrado como a totalidade do teor de ácido do aluminossilicato na tabela 1.
(Teor de ácido da superfície externa) [0101]Após permitir a espécime aluminosilicato em uma quantidade de 30 mg para manter e secar, a 500oC durante 1 hora a vácuo, adsorbatos tal como material orgânico e água foram dessorvida. O espécime foi consequentemente
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26/28 mantido sob 100% piridina a vapor a 150oC durante 15 minutos para adsorver piridina no espécime, e piridina em excesso foi então removido por exaustão sob descompressão e um fluxo de hélio (por exaustão sob descompressão na medida que a piridina adsorvida no sítio ácido de zeólita não dessorver, e passando por um fluxo de hélio) para obter um aluminosilicato de adsorção de piridina. Subsequentemente, a temperatura do aluminosilicato de adsorção de piridina foi elevado a 10oC/min em uma atmosfera de hélio, e a quantidade de piridina dessorvida a 150 a 800oC foi detectado por espectrometria de massa. A quantidade de dessorção de piridina por unidade de peso é mostrado como o teor de ácido da superfície externa de aluminosilicato de adsorção de piridina na Tabela 1. Além disso, a relação do teor de ácido da superfície externa da totalidade de teor de ácido é mostrada na Tabela 1.
Reação (Exemplos 1 a 4 e Exemplo 1 Comparativo) [0102]Na reação, um reator de fluxo de leito fixo foi empregado, e uma mistura de 100 mg do aluminosilicato de cada um dos exemplos 1 a 5 de preparação e 400 mg de areia de quartzo foi embalado em um tubo de reação feita de quartzo tendo um diâmetro interior de 6 mm. Uma mistura gasosa contendo 30% em volume de etileno e 70% em volume de nitrogênio foi fornecido ao reator tal que a velocidade do espaço do peso de etileno torna-se 0,73 Hr-1, e a reação foi permitido a prosseguir a 400oC e 0,1 MPa . Após o início da reação, análise do produto por cromatografia gasosa foi realizada, isto é, o produto foi analisado após 2,75 horas no caso do catalisador não modificado (Exemplo 1 Comparativo) e analisado após 1,92 horas no caso do catalisador modificado (Exemplos 1 a 4). Os resultados são mostrados na Tabela 1.
(Exemplos 5 e 6) [0103]Na reação, um reator de fluxo de leito fixo foi empregado, e uma
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27/28 mistura de 100 mg do aluminosilicato do exemplo 1 de preparação e 400 mg de areia de quartzo foi embalado em um tubo de reação feita de quartzo tendo um diâmetro interno de 6 mm. Uma mistura gasosa contendo 30% em volume e 70% em volume de nitrogênio foi fornecido ao reator tal que a velocidade do espaço do peso de etileno tornou-se 0,36 Hr-1, e a reação foi permitida a prosseguir a 350oC e 0,1 MPa . O produto foi analisado por cromatografia gasosa 1,92 horas e 3,17 horas após o início da reação. Os resultados são mostrados na Tabela 1. _
Exem plo 1 | Exem plo 2 | Exem plo 3 | Exemplo 4 | Exem plo 5 | Exem plo 6 | Exem plo 1 comp arativ o | |
aluminosilicato | Exem plo 1 de prepa ração | Exem plo 2 de prepar ação | Exem plo 3 de prepa ração | Exemplo 4 de preparação | Exem plo 1 de prepa ração | Exem plo 1 de prepa ração | Exem plo 1 de prepa ração |
Método de tratamento | Trata ment o de sililaç ão | Trata mento de sililaçã o | Trata ment o a vapor | Tratamento a vapor misturando carboneto de cálcio | Trata ment o de sililaç ão | Trata ment o de sililaç ão | |
Agente de sililação em sililando | |||||||
Teor de ácido da superfície externa (mmol/g) | 0,008 | 0,01 | 0,007 | 0,01 | 0,008 | 0,008 | 0,037 |
Totalidade de teor de ácido (mmol/g) | 0,46 | 0,44 | 0,2 | 0,35 | 0,46 | 0,46 | 0,62 |
Relação o teor de ácido da superfície externa a totalidade do teor de ácido (%) | 1,7 | 2,3 | 3,5 | 2,9 | 1,7 | 1,7 | 6,0 |
Conversão de etileno (%) | 38,6 | 45,8 | 48,5 | 39,4 | 89,9 | 58,7 | 38,1 |
Seletividade de propileno (%) | 87,6 | 81,2 | 83 | 80,6 | 84,9 | 91,4 | 62,1 |
Seletividade de buteno (%) | 4,8 | 6,1 | 10,6 | 9,8 | 3,7 | 1,9 | 15,3 |
Seletividade de C5+ (%) | 2,1 | 7,1 | 2,2 | 4,6 | 2,3 | 1,2 | 9,6 |
Seletividade de parafina (%) | 5,5 | 5,5 | 4,2 | 4,2 | 9,1 | 5,5 | 4,2 |
Seletividade de composto aromático (%) | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,8 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
Tabela 1 [0104]É observado dos resultados na tabela 1 que os catalisadores dos Exemplos 1 a 4 são elevados na seletividade do propileno e abaixo da seletividade
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28/28 do buteno, seletividade do C5+ e seletividade da parafina, em comparação com o catalisador do Exemplo 1 Comparativo.
[0105]Além disso, é observado dos resultados na Tabela 1 que, no caso dos catalisadores dos Exemplos 5 e 6, uma seletividade do propileno de alta de 80% ou mais podem ser obtidos, apesar de uma conversão de etileno de alta de 50% ou mais.
[0106]Embora a presente invenção tenha sido descrita em detalhe e com referência a modalidades específicas da mesma, será evidente para aqueles versados na técnica que várias alterações e modificações podem ser feitas aqui sem se afastar do espírito e escopo da presente invenção. Este pedido é baseada no Pedido de Patente japonesa (Pedido de Patente No. 2009-113596) depositado em 8 de maio de 2009, o teor que estão incorporados aqui por referência.
Aplicabilidade Industrial [0107]Empregando o catalisador da presente invenção, propileno pode ser produzido com alta seletividade, enquanto supressão a seletividade para C4 ou componentes superiores em um processo de produção de propileno do etileno.
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Claims (4)
1. Processo de produção de propileno, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende contatar etileno com um catalisador, onde:
o referido catalisador compreende uma zeólita do tipo CHA como um ingrediente ativo, e um teor de ácido na superfície externa da referida zeólita do tipo CHA de 5% ou menos com base em um teor de ácido da zeólita do tipo CHA inteira;
o teor de ácido na superfície externa é medido permitindo uma substância, capaz de adsorver seletivamente em sítios ácidos da zeólita do tipo CHA e incapaz de se introduzir no interior de um microporo da zeólita do tipo CHA, para adsorver na zeólita do tipo CHA e determinar de forma quantitativa a quantidade de adsorção; e o teor de ácido da zeólita do tipo CHA inteira é medido permitindo que uma substância, capaz de adsorver seletivamente em sítios ácidos da zeólita do tipo CHA e introduzir também no interior do microporo, para adsorver na zeólita do tipo CHA, e determinar de forma quantitativa a quantidade de adsorção.
2, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido teor de ácido da zeólita inteira é representado por uma quantidade de dessorção de amônia definida pelo seguinte (II):
(II) uma quantidade de dessorção de amônia por unidade de peso da zeólita a 100 a 800oC medida por um método de dessorção à temperatura programada em uma taxa de aumento da temperatura de 10oC/min em uma zeólita de adsorção de amônia que é obtida por secagem de uma zeólita em um fluxo de hélio a 500oC durante 1h como um pré-tratamento, contato da zeólita pré-tratada com 5% em volume de amônia / hélio a 100oC para adsorver amônia na zeólita, e contato da zeólita obtida com vapor a 100°C para remover excesso de amônia da referida zeólita.
4. Processo de produção de propileno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida zeólita tem um tamanho de poro de menos do que 0,5 nm.
5. Processo de produção de propileno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida zeólita tem uma estrutura de anel de 8 membros de oxigênio ou uma estrutura de anel de 9 membros de oxigênio.
6. Processo de produção de propileno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a superfície externa da referida zeólita é sililada.
7. Processo de produção de propileno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida zeólita é tratada com vapor.
8. Processo de produção de propileno, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a temperatura do referido tratamento de vapor é de 400 a 700oC.
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2. Processo de produção de propileno, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido teor de ácido na superfície externa da zeólita é representado por uma quantidade de dessorção de piridina definida pelo seguinte (I):
(I) a quantidade de dessorção de piridina por unidade de peso de zeólita em 150 a 800oC medida por um método de dessorção à temperatura programada em uma taxa de aumento da temperatura de 10oC/min em uma zeólita de adsorção de piridina, que é obtida por secagem de uma zeólita no vácuo a 500oC durante 1h como um pré-tratamento, contato da zeólita pré-tratada com vapor de piridina a 150oC para adsorver piridina na zeólita, e remoção do excesso de piridina a 150oC por escapamento sob descompressão e um fluxo de hélio.
3/4
9. Processo de produção de propileno, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida zeólita é tratada por vapor após ser misturada com um composto contendo um metal alcalino terroso.
10. Zeólita, CARACTERIZADA pelo fato de que possui uma superfície externa sililada e um tamanho de poros de menos do que 0,5 nm, em que um teor de ácido na superfície externa é 5% ou menos com base em um teor de ácido da zeólita inteira, em que:
o teor de ácido na superfície externa é medido permitindo uma substância, capaz de adsorver seletivamente em sítios ácidos da zeólita e incapaz de se introduzir no interior de um microporo da zeólita, para adsorver na zeólita e determinar de forma quantitativa a quantidade de adsorção; e o teor de ácido da zeólita inteira é medido permitindo que uma substância, capaz de adsorver seletivamente em sítios ácidos da zeólita e introduzir também no interior do microporo, para adsorver na zeólita, e determinar de forma quantitativa a quantidade de adsorção.
11. Zeólita, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADA pelo fato de que é aluminosilicato.
12. Zeólita, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, CARACTERIZADA pelo fato de que tem uma estrutura de anel de 8 membros de oxigênio ou uma estrutura de anel de 9 membros de oxigênio.
13. Zeólita, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, CARACTERIZADA pelo fato de que tem uma estrutura de esqueleto do tipo CHA.
14. Catalisador para produção de olefina, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a zeólita conforme definida em qualquer uma das reivindicações 10 a 13.
15. Catalisador para produção de olefina, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a zeólita conforme definida em
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3. Processo de produção de propileno, de acordo com a reivindicação 1 ou
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4/4 qualquer uma das reivindicações 10 a 13.
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