RO128491A2 - Catalizator zeolitic modificat, procedeu de obţinere şi utilizarea acestuia la alchilarea hidrocarburilor - Google Patents
Catalizator zeolitic modificat, procedeu de obţinere şi utilizarea acestuia la alchilarea hidrocarburilor Download PDFInfo
- Publication number
- RO128491A2 RO128491A2 ROA201101306A RO201101306A RO128491A2 RO 128491 A2 RO128491 A2 RO 128491A2 RO A201101306 A ROA201101306 A RO A201101306A RO 201101306 A RO201101306 A RO 201101306A RO 128491 A2 RO128491 A2 RO 128491A2
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- zeolite
- zsm
- temperature
- catalyst
- hours
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000005804 alkylation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 7
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 7
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract 3
- 230000029936 alkylation Effects 0.000 title abstract description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 20
- NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diamine Chemical compound NCCCCCCN NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 18
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 13
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 5
- -1 salt ions Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical group O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 71
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 58
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 56
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 19
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 16
- 229910000503 Na-aluminosilicate Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 15
- 239000000429 sodium aluminium silicate Substances 0.000 claims description 15
- 235000012217 sodium aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 10
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 8
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 8
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 5
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 claims description 3
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012265 solid product Substances 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 abstract 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 3
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 229910001940 europium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- AEBZCFFCDTZXHP-UHFFFAOYSA-N europium(3+);oxygen(2-) Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[Eu+3].[Eu+3] AEBZCFFCDTZXHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BYFGZMCJNACEKR-UHFFFAOYSA-N aluminium(i) oxide Chemical compound [Al]O[Al] BYFGZMCJNACEKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);trinitrate Chemical compound [Ce+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- QSKKXNSTGHZSQB-UHFFFAOYSA-N azane;platinum(2+) Chemical compound N.[Pt+2] QSKKXNSTGHZSQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 235000014121 butter Nutrition 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 1
- FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate Chemical compound [La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CLSUSRZJUQMOHH-UHFFFAOYSA-L platinum dichloride Chemical compound Cl[Pt]Cl CLSUSRZJUQMOHH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la un catalizator zeolitic şi la un procedeu de obţinere a acestuia, utilizat la alchilarea hidrocarburilor. Catalizatorul conform invenţiei este constituit dintr-o structură zeolitică de amoniu de tip H-ZSM-5 şi oxid de aluminiu , modificat cu 0,1...2% ioni de săruri metalice sau asocieri ionice, în raport în greutate de 1:1 faţă de structura zeolitică. Procedeul conform invenţiei constă în sinteza hidrotermică, în prezenţă de hexametilendiamină, ca agent de direcţionare structurală, transformarea acesteia în formă amoniu şi apoi în formă acidă, după care produsul obţinut, amestecat cu alumină, se extrudează, se calcinează, se tratează cu o soluţie 1% de săruri de metale de tip zinc, cesiu şi lantanide, şi se usucă, rezultând un catalizatorul zeolitic modificat cu ioni de metal.
Description
CATALIZATOR ZEOLITIC MODIFICAT, PROCEDEU DE OBȚINERE Șl UTILIZAREA ACESTUIA LA ALCHILAREA HIDROCARBURILOR
Autori: Corneliu Cincu, Gheorghe Hubca, Gheorghe Ivănuș, Strulich Nathanzohn
Invenția se referă la un catalizator zeolitic modificat, la un procedeu de obținere și la utilizarea acestuia în procedeele de alchilare a hidrocarburilor, de preferință în alchilarea benzenului.
Sinteza generală a unui zeolit a fost raportată în literatura de specialitate de Aragauer și Sandatt, în brevetul US 3702886, 1972, când au fost folosite amestecuri de reactanți precum: cationi alcalini de Na+, cationi tetraalchilamoniu, aluminat de Na, silicat de Na și apă, la pH 7...13, și temperaturi de 120,..200°C.
Se mai cunoaște în același domeniu, din literatura de specialitate, din cererea de brevet CN 101987298A, un catalizator zeolitic eutectic modificat cu oxid de europiu, procedeul său de preparare și utilizarea sa în reacții de izomerizare a hidrocarburilor aromatice C8, la prelucrarea etilbenzenului.
Catalizatorul zeolitic din cerereA de brevet menționată anterior este constituit din 1...90% zeolit în forma H cu structură modificată cu oxid de europiu, 0,01...2% Pt și/sau Pd, 0,01...4% Ce și/sau La și un element de legare, în care zeolitul cuprinde un element T care conține siliciu, aluminiu și/sau magneziu, cu raport atomic Si/element T de 8...100.
Procedeul de preparare a acestui catalizator constă din măcinarea zeolitului împreună cu oxidul de europiu în atmosferă cu concentrație scăzută de oxigen, amestecare cu agentul de legare, formare, efectuarea schimbului ionic cu NH4CI în soluție apoasă și impregnare cu soluție de clorură de platină sau complex ionic platină-amoniu și/sau paladiu, se adaugă apoi soluție de nitrat de ceriu și/sau soluție de nitrat de lantan, urmată de filtrare, uscare și activare.
Problema tehnică pe care o rezolvă invenția de față constă în realizarea unui material cristalin microporos pe bază de zeolit modificat care să întrunească toate calitățile necesare utilizării în procedeele de alchilare a hidrocarburilor, de preferință în procedeele de alchilare a etilbenzenului.
DE $TAT PENTHU ^VENȚf| ș| măr_
-erere ae brevet de invenție ο\·2 Ο 1 1 - Ο 1 3 Ο 6 - Ο 5 -12- 2011
Catalizatorul zeolitic cu formula NanAlnSi96-nOi92-16H2O în care n=1...27, modificat cu ioni metalici, conform invenției, constă din aceea că este constituit dintr-o structură zeolitică în forma amoniu de tip H-ZSM-5 și oxid de aluminiu de tip γ- AI2O3 într-un raport molar SiO2/AI2O3 de 50...100, modificat cu 0,1...2% ioni ai sărurilor metalice sau asocieri ionice considerate în raport în greutate față de structura cristalină zeolitică de 1 : 1, și prezintă proprietăți texturale evidențiate prin suprafața specifică BET de 320 m2/g, volum de pori de 0,4 cm3/g , diametrul mediu de pori=3,5 nm și puritate a fazei cristaline de tip MFI.
Sărurile metalice sunt săruri ale metalelor alese dintre metale din
- grupa IA, de preferință cesiu, Cs,
- grupa IIB, de preferință zinc, Zn
- din grupa VIIIB, de preferință rodiu, Rh sau paladiu, Pd,
- din grupa lantanidelor, de preferință lantan, La
Procedeul de preparare a unui catalizator zeolitic modificat cu ioni metalici, pornind de la sinteză de zeolit ZSM-5, cu formula NanAlnSi96nOi92-16H2O în care n=1 ...27, care este transformat în forma sodiu Na-ZSM-5 în prezență de azotat de aluminiu și ulterior trecut în forma amoniu H-ZSM-5, constă în aceea că se desfășoară în patru etape, astfel:
A. i.- se prepară aluminosilicat de sodiu amorf din soluție alcalină formată din 28% SiO2,8,6% Na2O în apă distilată, și soluție acidă formată prin dizolvarea azotatului de aluminiu, cu conținut echivalent de 13,6% AI2O3, în apă distilată și cu 25% acid azotic, când are loc precipitarea aluminosilicatului de sodiu format prin alimentare simultană a reactanților cu debite egale, la un pH de
7...7,5, la o temperatură de 3O...35°C și agitare continuă, după care se filtrează suspensia de aluminosilicat obținută rezultând un gel de aluminosilicat amorf cu raport molar S1O2/AI2O3 = 100, care se usucă timp de 20 h la o temperatură de 100°C și care este precursor pentru sinteza de aluminosilicat de sodiu cristalin din etapa următoare, ii.- se prepară aluminosilicat de sodiu cristalin din 120g sau 15,8% în greutate aluminosilicat de sodiu amorf, în 600 g sau 79,05% apă distilată și 39g sau 5,15% hexametilendiamină HDA, sub agitare mecanică, timp de 1/2 ore, la temperatură de 30°C, din care se obține o suspensie omogenă cu pH de 12...12,2, cu o compoziție în rapoarte molare de: 1 SiO2/0,011 Al203/0,08
1-01306-0 5 -12- 2011
Na2O/0,24 HDA/30H2O zeolit în forma sodică Na-ZSM-5, care este cristalizat prin sinteză hidrotermală în condiții de temperatură de 17O...175°C, presiune
6...7 bar, timp de 48 ore, după care produsul solid rezultat cu structură de zeolit ZSM-5 se spală cu apă distilată la pH 7,5, și se usucă la temperatura de 80°C timp de 12 ore,
B. i.- forma de aluminosilicat de sodiu solid cristalin obținut în etapa A se calcinează la o temperatură de 580°C, un timp de 8 ore, cu o viteză de creștere a temperaturii de la 25°C la 580°C de 2°C/min, ii - se tratează pulberea de zeolit calcinat de două ori cu soluție de NH4NO3 de concentrație 0,8%, în raport de 20 g zeolit/100 ml soluție la o temperatură de 90°C, un timp de 2 ore, după care se filtrează produsul NH4ZSM-5 obținut, se spală cu apă distilată de 2-3 ori, și se usucă la o temperatură de 80°C, iii.- se calcinează la o temperatură de 550°C, un timp de 4 ore, din care rezultă zeolit în forma amoniu H-ZSM-5, cu un raport molar S1O2/AI2O3 de 80, și caracteristici de porozitate : suprafață specifică BET de 410 m2/g, volum total de pori de 0,32 cm3/g și volum de micropori 0,11 cm3/g,
C. i. se prepară un catalizator zeolitic modificat cu AI2O3 din zeolit în forma amoniu obținut în etapa B cu pulbere de alumină hidratată cu conținut echivalent de 65%AI2C>3 și se tratează cu 12%HNC>3 în proporție de 0,65...0,80 ml acid/g amestec de zeolit și alumină hidratată, obținându-se o pastă care ii. - se extrudează printr-o duză cu diametrul de 2 mm, după care formele extrudate cilidrice obținute se usucă la o temperatură de 80°C, timp de 8 ore, apoi iii. - se calcinează la o temperatură de 550°C, un timp de 6 ore, catalizatorul astfel obținut având o componență în greutate de 60% zeolit HZSM-5, 40% Y-AI2O3 având un raport molar S1O2/AI2O3 de 80 și proprietăți texturale constând din suprafață specifică BET de 320 m2/g, volum de pori de 0,4 cm3/g și diametrul porilor de 3,5 nm,
D. i.- se tratează forma de catalizator zeolitic modificat cu AI2O3 din etapa C cu o soluție de 1% concentrație de sare/săruri ale metalelor, de preferință săruri de zinc, cesiu sau lantanide, cu conținut de 0,1...2% în greutate ioni/amestec de ioni metalici, după care se usucă la o temperatură de 80°C.
CK*2 Ο 1 1 - Ο 1 3 Ο θ - Ο 5 -12- 2011
Avantajele utilizării catalizatorului prezentat și realizat conform invenției constau din următoarele:
- Catalizatorii zeolitici modificați cu metodele revendicate au eficacitate mare de alchilare și specificitate ridicată;
- Se pot regenera prin încălzire în aer și recăpăta eficacitatea de alchilare;
- Suportă presiuni ridicate (80-100 bar) și temperaturi până la 600°C;
- Ciclu scurt de funcționare (timpul între 2 regenerări consecutive) este de peste 300 zile.
Zeoliții sunt materiale cristaline poroase cu arie largă de aplicații în cataliză, în absorbție și în schimb ionic. Materialele zeolitice au structuri bine definite care formează canale și cavități de forme și dimensiuni uniforme având proprietăți de site moleculare, fapt ce face posibilă absorbția anumitor molecule pe suprafețele materialului cât și difuzia prin porii acestuia doar a moleculelor cu dimensiuni mai mici decât ale canalelor.
Rețeaua cristalină a sitelor moleculare zeolitice conține în principal siliciu, dar și elemente din grupa a treia a tabelului periodic unite prin oxigen în coordonare tetraedrică. Sarcina negativă generată de substituția elementelor trivalente în rețea cu cele tetravalente este compensată de prezența ionilor alcalini sau alcalino-pământoși. Acești cationi pot fi schimbați cu alți cationi în procese de schimb ionic.
Deci modificarea proprietăților unui zeolit se poate face prin alegerea convenabilă a compoziției chimice și structurii scheletului zeolitului, a raportului Si/AI, dimensiunilor canalelor și cavităților, dar și prin selectarea cationului care compensează sarcina negativă a rețelei de aluminosilicat.
Prezenta invenție se referă la modificări în ambele direcții, astfel încât catalizatorul obținut să fie utilizabil în alchilarea benzenului.
Zeolitul ZSM-5 (indicativ topologic MFI) este un zeolit cu un conținut ridicat în siliciu, cu formula NanAlnSi96-nOi92-16H2O în care n=1...27, caracterizat prin valori ale raportului atomic Si/AI= 5...°°. Zeolitul ZSM-5 este un material cristalin microporos cu porozitate înaltă având un sistem de canale interconectate tridimensional, fig. 1.
1-01306-0 5 -12- 2011
Fig. 1
Structura de tip MFI este formată din două sisteme de canale de 10 membri: canale drepte cu secțiune eliptică și canale sinusoidale cu secțiune circulară care se intersectează cu cele drepte.
Se dă în continuare un exemplu de realizare a catalizatorului zeolitic modificat prin procedeul său de obținere stabilit conform invenției.
A. Prima etapă
Sintetiza zeolitului ZSM-5 în forma sodiu.
Pentru sinteza zeolitului ZSM-5 s-au folosit silicatul de sodiu, ca sursă de siliciu și sodiu, azotatul de aluminiu, ca sursă de aluminiu și hexametilendiamina, ca agent organic de direcționare a structurii zeolitice.
Procedeul de sinteză a zeolitului ZSM-5 s-a realizat în două sub-etape succesive, constând din :
i) prepararea aluminosilicatului de sodiu amorf ii) cristalizarea aluminosilicatului de sodiu amorf, forma de zeolit NaZSM-5
Aluminosilicatul de sodiu amorf s-a obținut prin precipitare din soluție apoasă de silicat de sodiu, ca soluție alcalină, și azotat de aluminiu, ca soluție acidă, și are un raport molar S1O2/AI2O3 =100.
Soluția alcalină s-a obținut din silicat de sodiu, cu conținut de 28% SiO2, 8,6% Na2O, prin diluare cu apă distilată.
Soluția acidă s-a preparat prin dizolvarea azotatului de aluminiu (cu conținut echivalent de 13,6% AI2O3) în apă distilată și cu 25% acid azotic .
Prin alimentarea simultană a reactanților cu debite egale, la pH de 7...7,5, temperatură de 3O...35°C, a avut loc precipitarea aluminosilicatului amorf, sub formă de suspensie care ulterior s-a filtrat prin pâlnie Buchner. S-a obținut un <y 2 Ο 1 1 - Ο 1 3 Ο 6 - - .
θ 5 -12- 2011 · / gel care s-a uscat la temperatura de 100°C, timp de 20 ore. Aluminosilicatul de sodiu amorf uscat s-a folosit în continuare ca precursor pentru sinteza aluminosilicatului de sodiu cristalin cu structura de tip MFI.
Pentru aceasta 120g aluminosilicat de sodiu amorf s-au amestecat cu 600g apă distilată și 39g hexametilendiamină (HDA) sub agitare mecanică, s-a obținut o suspensie apoasă omogenă cu un pH de 12...12,2 și cu compoziție molară : 1 SiO2/0,011 Al203/0,08 Na2O/0,24 HDA/30 H2O care s-a introdus într-o autoclavă din oțel inox având capacitatea de 1000 ml.
Cristalizarea zeolitului Na-ZSM-5 s-a realizat prin sinteză hidrotermală sub agitare continuă în condiții de temperatură de 170... 175°C, presiune 6...7 bar, timp de 48 ore. Produsul solid s-a recuperat din suspensia rezultată în urma sintezei hidrotermale prin filtrare și s-a spălat cu apă distilată , la pH de aprox. 7,5, după care s-a uscat la temperatura de 80°C timp de 12 ore.
Analiza prin difracție de raze X a materialului rezultat în urma sintezei a evidențiat formarea unei faze cristaline pure având structura caracteristică zeolitului ZSM-5.
B. Etapa a doua.
Prepararea zeolitului ZSM-5 în forma amoniu
Zeolitul ZSM-5 sintetizat în etapa A a fost supus unui tratament termic de calcinare în aer pentru eliminarea substanței organice înglobate în pori în timpul procesului de cristalizare. Calcinarea s-a realizat la temperatura de 580°C, timp de 8 ore, cu o viteză de creștere a temperaturii în domeniul
25...580°C de 2°C/min.
Prelucrarea zeolitului calcinat pentru transformarea formei sodiu în forma amoniu s-a făcut prin metoda convențională de schimb ionic. Pentru aceasta, 20g de pulbere de zeolit calcinat, (20%) s-au amestecat cu soluție 1M de NH4NO3 . Suspensia obținută s-a menținut sub agitare continuă timp de 2 ore la temperatura de 90°C. S-a efectuat două operații succesive de schimb ionic cu azotat de amoniu având ca scop eliminarea ionilor alcalini care blochează centrii activi din structura zeolitică. Materialul obținut în urma schimbului ionic s-a separat prin filtrare și spălare cu apă distilată și s-a uscat la temperatura de 80°C. Forma acidă a zeolitului, H-ZSM-5, se obține prin calcinarea zeolitului NH4-ZSM-5 în aer la temperatura de 550°C, timp de 4 ore.
$/201 1 - 0 1 3 0 6 -0 5 -12- 2011
3?
Zeolitul H-ZSM-5 obținut are un raport molar SiO2/AI2O3=80.
Caracteristicile de porozitate ale zeolitului H-ZSM-5 obținut în această etapă sunt: suprafața specifică BET =410 m2/g, volum total de pori=0,32 cm3/g și volum de micropori=0,11 cm3/g.
C. Etapa a treia
Prepararea catalizatorului H-ZSM-5/Y-AI2O3
Catalizatorul zeolitic din etapa a doua, B, se tratează în continuare într-o a treia etapă cu alumină hidratată și acid azotic .
Astfel, 20g pulbere de zeolit ZSM-5 în forma amoniu obținut în etapa B, se amestecă împreună cu 20,5g pulbere de alumină hidratată, cu un conținut echivalent de 65% AI2O3, și 12 % HNO3, în proporție de 0,65...0,80 ml acid/g amestec pulverulent, în urma căruia se obține o pastă extrudabilă. Pasta obținută s-a extrudat printr-o duză cu diametrul de 2 mm folosind un extruder cu piston. Catalizatorul sub formă de extrudate cilindrice s-a uscat la o temperatură de 80°C, timp de 8 ore, după care s-a calcinat la o temperatură de 550°C, timp de 6 ore. Compoziția extrudatului rezultat este următoarea: 60% zeolit H-ZSM-5, având un raport molar SiO2/Al2O3=80, și 40% γAI2O3.Proprietățile texturale ale catalizatorului zeolitic obținut unt evidențiate prin suprafața specifică BET=320 m2/g, volumul de pori=0,4 cm3/g și diametrul mediu de pori=3,5 nm.
Dimensiunea de pori în domeniul mezoporilor reflectă contribuția aluminei folosită ca matrice pentru prepararea catalizatorului extrudat.
D. Etapa a patra.
Prepararea catalizatorului zeolitic modificat cu ioni metalici.
Extrudatul obținut din etapa a treia se tratează în continuare cu 1% în raport în greutate față de catalizatorul zeolitic obținut în etapa C, dintr-o soluție de săruri sau cu o soluție de asocieri de săruri (cu un raport de 1 : 1 al ionilor metalici conținuți în săruri) ale metalelor din grupele IA, de preferință cesiu, Cs; IIB, de preferință zinc, Zn; VIIIB, de preferință rodiu, Rh sau paladiu, Pd; grupa lantanidelor, de preferință lantan, La, la o temperatură de 450-500°C, timp de 1 ore.
Pentru soluția de săruri metalice s-a utilizat, de preferință, o sare de La. Catalizatorul obținut în final în exemplul de realizare al invenției este spălat cu apă distilată și uscat la o temperatură de 80°C , un timp de 1...2 ore.
O 1 1-01306-0 5 -12- 2011
Dar pentru soluția de săruri metalice se utilizează, de preferință, sărurile de Zn, Cs, La, și asocieri de săruri, de preferință Cs și La.
Catalizatorul zeolitic astfel modificat cu ioni metalici obținut conform invenției se utilizează la alchilarea hidrocarburilor, în special la alchilarea benzenului, cu randamente mărite, înlocuind astfel catalizatorul pe bază de AICI3 utilizat în prezent.
Claims (4)
- REVENDICĂRI1. Catalizator zeolitic cu formula NanAlnSi96-nOi92-16H2O în care n=1...27, modificat cu ioni metalici, caracterizat prin aceea că este constituit dintr-o structură zeolitică în forma amoniu de tip H-ZSM-5 și oxid de aluminiu de tip γ- AI2O3 într-un raport molar S1O2/AI2O3 de 50...100, modificat cu 0,1...2% ioni ai sărurilor metalice sau asocieri ionice considerate în raport în greutate față de structura cristalină zeolitică de 1 : 1, și prezintă proprietăți texturale evidențiate prin suprafața specifică BET de 320 m2/g, volum de pori de 0,4 cm3/g , diametrul mediu de pori=3,5 nm și puritate a fazei cristaline de tip MFI.
- 2. Catalizator zeolitic conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că sărurile metalice sunt săruri ale metalelor alese dintre metale din-grupa IA, de preferință cesiu, Cs, -grupa IIB, de preferință zinc, Zn-din grupa VIIIB, de preferință rodiu, Rh sau paladiu, Pd,-din grupa lantanidelor, de preferință lantan, La
- 3. Procedeu de preparare a unui catalizator zeolitic modificat cu ioni metalici, pornind de la sinteză de zeolit ZSM-5, cu formula NanAlnSi96-nO192-16H2O în care n=1...27, care este transformat în forma sodiu Na-ZSM-5 în prezență de azotat de aluminiu și ulterior trecut în forma amoniu H-ZSM-5, caracterizat prin aceea că se desfășoară în patru etape, astfel:A. i.- se prepară alurriinosilicat de sodiu amorf din soluție alcalină formată din 28% SiO2,8,6% Na2O în apă distilată, și soluție acidă formată prin dizolvarea azotatului de aluminiu, cu conținut echivalent de 13,6% AI2O3, în apă distilată și cu 25% acid azotic, când are loc precipitarea aluminosilicatului de sodiu format prin alimentare simultană a reactanților cu debite egale, la un pH de7...7,5, la o temperatură de 3O...35°C și agitare continuă, după care se filtrează suspensia de aluminosilicat obținută rezultând un gel de aluminosilicat amorf cu raport molar SiO2/AI2O3 = 100, care se usucă timp de 20 h la o temperatură de 100°C și care este precursor pentru sinteza de aluminosilicat de sodiu cristalin din etapa următoare,Ar 2 Ο 1 1 - 0 1 3 0 6 -O 5 -12- 2011 ii.- se prepară aluminosilicat de sodiu cristalin din 120g sau 15,8% în greutate aluminosilicat de sodiu amorf, în 600 g sau 79,05% apă distilată și 39g sau 5,15% hexametilendiamină HDA, sub agitare mecanică, timp de 1/2 ore, la temperatură de 30°C, din care se obține o suspensie omogenă cu pH de 12...12,2, cu o compoziție în rapoarte molare de: 1 SiO2/0,011 Al203/0,08 Na2O/0,24 HDA/30H2O zeolit în forma sodică Na-ZSM-5, care este cristalizat prin sinteză hidrotermală în condiții de temperatură de 17O...175°C, presiune6...7 bar, timp de 48 ore, după care produsul solid rezultat cu structură de zeolit ZSM-5 se spală cu apă distilată la pH 7,5, și se usucă la temperatura de 80°C timp de 12 ore,B. i.- forma de aluminosilicat de sodiu solid cristalin obținut în etapa A se calcinează la o temperatură de 580°C, un timp de 8 ore, cu o viteză de creștere a temperaturii de la 25°C la 580°C de 2°C/min, ii. - se tratează pulberea de zeolit calcinat de două ori cu soluție de NH4NO3 de concentrație 0,8 %, în raport de 20 g zeolit/100 ml soluție la o temperatură de 90°C, un timp de 2 ore, după care se filtrează produsul NH4ZSM-5 obținut, se spală cu apă distilată de 2-3 ori, și se usucă la o temperatură de 80°C, iii. - se calcinează la o temperatură de 550°C, un timp de 4 ore, din care rezultă zeolit în forma amoniu H-ZSM-5, cu un raport molar S1O2/AI2O3 de 80, și caracteristici de porozitate : suprafață specifică BET de 410 m2/g, volum total de pori de 0,32 cm3/g și volum de micropori 0,11 cm3/g,C. i. se prepară un catalizator zeolitic modificat cu AI2O3 din zeolit în forma amoniu obținut în etapa B cu pulbere de alumină hidratată cu conținut echivalent de 65% AI2O3 și se tratează cu 12% HNO3 în proporție de 0,65...0,80 ml acid /g amestec de zeolit și alumină hidratată, obținându-se o pastă care ii. - se extrudează printr-o duză cu diametrul de 2 mm, după care formele extrudate cilidrice obținute se usucă la o temperatură de 80°C, timp de 8 ore, apoi iii. - se calcinează la o temperatură de 550°C, un timp de 6 ore, catalizatorul astfel obținut având o componență în greutate de 60% zeolit HZSM-5, 40% Y-AI2O3 având un raport molar S1O2/AI2O3 de 80 și proprietăți¢.-2 0 1 1 - 0 1 3 0 6 -0 5 -12- 2011 texturale constând din suprafață specifică BET de 320 m2/g, volum de pori de 0,4 cm3/g și diametrul porilor de 3,5 nm,D. i.- se tratează forma de catalizator zeolitic modificat cu AI2O3 din etapa C cu o soluție de 1% concentrație de sare/săruri ale metalelor, de preferință săruri de zinc, cesiu sau lantanide, cu conținut de 0,1...2% în greutate ioni/amestec de ioni metalici, după care se usucă la o temperatură de 80°C.
- 4. Utilizarea unui catalizator zeolitic modificat cu ioni metalici descris în revendicarea 1, în procedee de alchilare a hidrocarburilor, de preferință în procedeul de alchilare al benzenului.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201101306A RO128491B1 (ro) | 2011-12-05 | 2011-12-05 | Catalizator zeolitic modificat, procedeu de obţinere şi utilizarea acestuia la alchilarea hidrocarburilor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201101306A RO128491B1 (ro) | 2011-12-05 | 2011-12-05 | Catalizator zeolitic modificat, procedeu de obţinere şi utilizarea acestuia la alchilarea hidrocarburilor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO128491A2 true RO128491A2 (ro) | 2013-06-28 |
| RO128491B1 RO128491B1 (ro) | 2014-01-30 |
Family
ID=48667381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201101306A RO128491B1 (ro) | 2011-12-05 | 2011-12-05 | Catalizator zeolitic modificat, procedeu de obţinere şi utilizarea acestuia la alchilarea hidrocarburilor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO128491B1 (ro) |
-
2011
- 2011-12-05 RO ROA201101306A patent/RO128491B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO128491B1 (ro) | 2014-01-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6631663B2 (ja) | ゼオライト及びその製造方法と用途 | |
| JP7045401B2 (ja) | モレキュラーシーブscm-14、その合成方法および使用 | |
| CN109081359B (zh) | 分子筛scm-15、其合成方法及其用途 | |
| CN107074569B (zh) | Aei型沸石、其制造方法和其用途 | |
| JP6392860B2 (ja) | モレキュラーシーブ、その製造及びその使用 | |
| US10722872B2 (en) | JMZ-5 and JMZ-6, zeolites having an SZR-type crystal structure, and methods of their preparation and use | |
| CN101279744A (zh) | β沸石的制备方法 | |
| JP4744530B2 (ja) | ジエチレントリアミンを使用したベータゼオライトの合成方法 | |
| JP6509877B2 (ja) | 有機テンプレートを使用しない合成による二金属交換ゼオライトベータ、およびNOxの選択触媒還元においてそれを使用する方法 | |
| CA2982672A1 (en) | Method for the direct synthesis of cu-containing silicoaluminate material with the aei zeolite structure, and the catalytic applications thereof | |
| CN108495814A (zh) | 铝硅酸盐aei沸石制备 | |
| CN103101930A (zh) | 一种有序介孔zsm-5分子筛及其制备方法 | |
| JP6034286B2 (ja) | Lev型構造ゼオライト系材料のアルカリフリー合成 | |
| JP7251471B2 (ja) | 遷移金属担持ゼオライト及びその製造方法、並びに窒素酸化物浄化用触媒及びその使用方法 | |
| JP6702759B2 (ja) | チタンを含有するaei型ゼオライト及びその製造方法 | |
| TW201716329A (zh) | Sfe結構分子篩的製造方法、sfe結構分子篩及其用途 | |
| TW201446653A (zh) | 分子篩材料及其合成和用途 | |
| CN104428248B (zh) | Maz型沸石的制造方法 | |
| US11879374B2 (en) | STA-30, a new member of the SWY family of molecular sieves, methods of preparation and use | |
| RO128491A2 (ro) | Catalizator zeolitic modificat, procedeu de obţinere şi utilizarea acestuia la alchilarea hidrocarburilor | |
| CN112551543A (zh) | 在氢氧化物和溴化物形式的含氮有机结构化剂的混合物存在下制备izm-2沸石的方法 | |
| CN111601772A (zh) | 制备具有rth型骨架结构的沸石材料的方法 | |
| CN104854030A (zh) | 利用元素前驱体制备沸石材料的方法 |