RU2201802C2 - Molded ionite catalyst preparation method - Google Patents
Molded ionite catalyst preparation method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201802C2 RU2201802C2 RU2000127621A RU2000127621A RU2201802C2 RU 2201802 C2 RU2201802 C2 RU 2201802C2 RU 2000127621 A RU2000127621 A RU 2000127621A RU 2000127621 A RU2000127621 A RU 2000127621A RU 2201802 C2 RU2201802 C2 RU 2201802C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- styrene
- copolymer
- divinylbenzene
- catalyst
- molded
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к получению ионитных формованных катализаторов, используемых в процессах гидратации олефинов, этерификации, дегидратации спиртов, разложения эфиров и других процессов, катализируемых ионитами. The invention relates to the production of ionized molded catalysts used in olefin hydration, esterification, dehydration of alcohols, decomposition of esters and other processes catalyzed by ion exchangers.
Известен способ приготовления ионитного формованного катализатора с использованием измельченной синтетической смолы - сополимера стирола с дивинилбензолом [авторское свидетельство СССР 1075499, В 01 J 31/10, 1995, Бюл. 6] . Согласно способу сополимер стирола формуют с гермопластичным материалом методом экструзии и полученные гранулы диаметром 4-5 мм и длиной 5-10 мм сульфируют серной кислотой. A known method of preparing an ionic molded catalyst using crushed synthetic resin is a copolymer of styrene with divinylbenzene [USSR copyright certificate 1075499, 01 J 31/10, 1995, Bull. 6]. According to the method, the styrene copolymer is molded with a hermoplastic material by extrusion and the obtained granules with a diameter of 4-5 mm and a length of 5-10 mm are sulfonated with sulfuric acid.
Данный способ предполагает обязательное предварительное набухание формованного сополимера в дихлорэтане перед стадией сульфирования, что осложняет производство катализатора. This method involves the mandatory preliminary swelling of the molded copolymer in dichloroethane before the stage of sulfonation, which complicates the production of the catalyst.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ приготовления ионитного формованного катализатора для органического синтеза путем смешения сополимера стирола и дивинилбензола с термопластичным материалом [патент РФ 1804003, В 01 J 31/10, 1995, Бюл. 8]. Способ включает смешение сополимера стирола и дивинилбензола с термопластичным материалом; экструзию полученной смеси при температуре 70-160oС с последующим сульфированием образовавшегося продукта, его промывкой и сушкой. В качестве сополимера может быть использован тройной сополимер стирола, дивинилбензола и мономера, содержащего функциональную группу, например, нитрила акриловой кислоты (НАК) или метилметакрилата. В этом случае сульфирование осуществляется без предварительного набухания в дихлорэтане, и полученный катализатор имеет полную статическую обменную емкость (ПСОЕ) 3,6-3,9 мг-экв/г и активность в процессе разложения третбутилового спирта (ТБС) - азеотропа 75%.Closest to the claimed method is a method of preparing an ionic molded catalyst for organic synthesis by mixing a copolymer of styrene and divinylbenzene with a thermoplastic material [RF patent 1804003, 01 J 31/10, 1995, Bull. 8]. The method includes mixing a copolymer of styrene and divinylbenzene with a thermoplastic material; extrusion of the resulting mixture at a temperature of 70-160 o With subsequent sulfonation of the resulting product, washing and drying. As the copolymer, a ternary copolymer of styrene, divinylbenzene and a monomer containing a functional group, for example, acrylic acid nitrile (NAC) or methyl methacrylate, can be used. In this case, sulfonation is carried out without preliminary swelling in dichloroethane, and the resulting catalyst has a total static exchange capacity (PSOE) of 3.6-3.9 mEq / g and activity in the process of decomposition of tert-butyl alcohol (TBS) - an azeotrope of 75%.
Настоящее изобретение направлено на повышение активности катализатора. The present invention is directed to increasing the activity of the catalyst.
Известно, что каталитическая активность сульфокатионитов на основе макропористых сополимеров, как правило, значительно выше активности гелевых сульфокатионитов [Н. Г. Полянский "Катализ ионитами", М., Химия, 1973, стр. 54-56]. It is known that the catalytic activity of sulfocationionites based on macroporous copolymers, as a rule, is significantly higher than the activity of gel sulfocationites [N. G. Polyansky "Catalysis by ion exchangers", M., Chemistry, 1973, pp. 54-56].
Повысить активность катализатора можно было бы при использовании вместо тройного сополимера стирола, дивинилбензола и полярного мономера, обладающего гелевой структурой, двойного сополимера стирола с дивинилбензолом, имеющего макропористую структуру. При этом сульфирование формованного сополимера также могло бы проводиться без предварительного набухания в растворителе. Известно, что удельная поверхность гелевых сополимеров стирола с дивинилбензолом и ионитов на их основе колеблется в зависимости от величины частиц от 0,1 до 0,5 м2/г, в то время как удельная поверхность макропористых сополимеров стирола с дивинилбензолом и ионитов на их основе в зависимости от состава и способа приготовления в неразмолотом состоянии (зернение 0,6-1 мм) составляет 5 - 40 м2. При размоле удельная поверхность возрастает (Б.Н. Ласпорин, А.И.Южин, Л.А.Стрелков. Пористые ионообменные смолы в сб. Синтез и свойства ионообменных материалов "Наука", М., 1968, с.34-38). Вследствие развитой внутренней поверхности размолотого макропористого сополимера невозможно получить формованный продукт из данного сополимера и термопласта, например, полиэтилена, при массовом соотношении 70:30, как это было предложено в [1] и [2]. Для облегчения формования приходится увеличивать количество термопласта в смеси для формования, что неизбежно сказывается на качестве полученного катализатора, т.е. получить катализатор с повышенной активностью таким способом не удается.The catalyst activity could be increased if, instead of a ternary copolymer of styrene, divinylbenzene and a polar monomer having a gel structure, a double copolymer of styrene with divinylbenzene having a macroporous structure was used. In this case, sulfonation of the molded copolymer could also be carried out without preliminary swelling in the solvent. It is known that the specific surface of gel copolymers of styrene with divinylbenzene and ion exchangers based on them varies depending on the particle size from 0.1 to 0.5 m 2 / g, while the specific surface of macroporous copolymers of styrene with divinyl benzene and ion exchangers based on them depending on the composition and method of preparation in the unmilled state (granulation 0.6-1 mm) is 5 - 40 m 2 . When grinding, the specific surface increases (B.N. Lasporin, A.I. Yuzhin, L.A. Strelkov. Porous ion-exchange resins in the collection. Synthesis and properties of ion-exchange materials "Science", Moscow, 1968, pp. 34-38) . Due to the developed inner surface of the milled macroporous copolymer, it is impossible to obtain a molded product from this copolymer and thermoplastic, for example, polyethylene, at a mass ratio of 70:30, as was proposed in [1] and [2]. To facilitate molding, it is necessary to increase the amount of thermoplastic in the molding mixture, which inevitably affects the quality of the obtained catalyst, i.e. It is not possible to obtain a catalyst with increased activity in this way.
Для достижения указанного результата предлагается способ приготовления ионитного формованного катализатора для органического синтеза путем смешения сополимера на основе стирола и дивинилбензола с термопластичным полимерным материалом, формования полученной смеси методом экструзии с последующим сульфированием, промывкой и сушкой, заключающийся в том, что в качестве сополимера на основе стирола и дивинилбензола используют двойной макропористый сополимер стирола с дивинилбензолом в смеси с тройным гелевым сополимером стирола, дивинилбензола и полярного мономера в массовом отношении от 1:4 до 4:1. To achieve this result, we propose a method for preparing an ionized molded catalyst for organic synthesis by mixing a copolymer based on styrene and divinylbenzene with a thermoplastic polymer material, molding the resulting mixture by extrusion, followed by sulfonation, washing and drying, which consists in the fact that as a copolymer based on styrene and divinylbenzene use a double macroporous styrene-divinylbenzene copolymer mixed with a triple gel styrene copolymer, divi ylbenzene and a polar monomer in a weight ratio of from 1: 4 to 4: 1.
Наиболее предпочтительно использовать указанные сополимеры с размером частиц 30-160 мкм. It is most preferable to use these copolymers with a particle size of 30-160 microns.
В настоящем изобретении использованы двойные макропористые сополимеры стирола с дивинилбензолом фирмы Purolite с удельной поверхностью в неразмолотом состоянии от 2,5 м2/г до 30 м2/г и тройные гелевые сополимеры стирола, дивинилбензола и нитрила акриловой кислоты (НАК) или метилметакрилата с удельной поверхностью в неразмолотом состоянии ~ 0,1 м2/г.The present invention used double macroporous styrene divinylbenzene copolymers of Purolite company with a specific surface in the unmilled state from 2.5 m 2 / g to 30 m 2 / g and triple gel copolymers of styrene, divinylbenzene and acrylic acid nitrile (NAC) or methyl methacrylate with specific surface in the unmilled state ~ 0.1 m 2 / g.
Смесь двойного макропористого и тройного сополимера с термопластом успешно формуется при массовом соотношении сополимер:термопласт 70:30. A mixture of a double macroporous and a triple copolymer with a thermoplastic is successfully formed at a mass ratio of copolymer: thermoplast of 70:30.
После сульфирования концентрированной серной кислотой формованных гранул (диаметр 5-6 мм, длина 5-10 мм) получают катализатор, имеющий ПСОЕ 3,8-4,0 мг-экв/г и каталитическую активность в дегидратации ТБС - азеотропа 80-85%. After sulfonation of the formed granules with concentrated sulfuric acid (diameter 5-6 mm, length 5-10 mm), a catalyst is obtained having a PSOE of 3.8-4.0 mEq / g and a catalytic activity in the dehydration of TBS - an azeotrope of 80-85%.
Часто для осуществления каталитических процессов в трубчатых реакторах требуется катализатор с размером частиц 2•2 мм и меньше. Предлагаемый способ позволяет получить катализатор с частицами такого размера, при этом активность катализатора значительно возрастает, например, в процессе дегидратации ТБС-азеотропа составляет 90-93%. Такой же активностью в данном процессе обладают и макропористые сульфокатиониты, например КУ-23 с размером частиц 0,3-1,25 мм. Формованные ионитные катализаторы с небольшим размером гранул (диаметр 1,5-3 мм, длина 2-5 мм) при равной каталитической активности превосходят стандартные катиониты удобством работы с ними, а именно:
- имеют меньшее гидродинамическое сопротивление;
- не подвергаются растрескиванию, истиранию и разрушению в процессе работы;
- не требуется специальных устройств для удержания мелких частиц катализатора.Often, catalytic processes in tubular reactors require a catalyst with a particle size of 2 • 2 mm or less. The proposed method allows to obtain a catalyst with particles of this size, while the activity of the catalyst increases significantly, for example, in the process of dehydration of the TBS azeotrope is 90-93%. Macroporous sulfocationionites, for example, KU-23 with a particle size of 0.3-1.25 mm, have the same activity in this process. Molded ion-exchange catalysts with a small granule size (diameter 1.5-3 mm, length 2-5 mm) with equal catalytic activity exceed standard cation exchangers by the convenience of working with them, namely:
- have less hydrodynamic resistance;
- do not undergo cracking, abrasion and destruction during operation;
- no special devices are required to retain small catalyst particles.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами. The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1
Смесь 14 мас. ч. тройного сополимера стирола, дивинилбензола и НАК в виде шариков с размером частиц 50 мкм, 56 мас. ч. размолотого двойного макропористого сополимера с размером частиц 30-160 мкм (удельная поверхность 30 м2/г), 30 мас. ч. порошкообразного полиэтилена низкого давления (ПЭНД) и 5 мас. ч. воды формуют методом экструзии. Полученные цилиндрические гранулы размером d=5 мм и 1=10 мм сульфируют серной кислотой, для чего к 15 г формованного сополимера приливают 75 мл 95% серной кислоты и перемешивают при 96-100oС в течение 7 ч. Кислоту сливают, катализатор промывают дистиллированной водой и сушат. ПСОЕ катализатора по 0,1 н. раствору NaOH равно 3,9 мг-экв/г.Example 1
A mixture of 14 wt. including ternary copolymer of styrene, divinylbenzene and NAC in the form of balls with a particle size of 50 μm, 56 wt. including ground double macroporous copolymer with a particle size of 30-160 microns (specific surface 30 m 2 / g), 30 wt. including powdered polyethylene of low pressure (HDPE) and 5 wt. including water formed by extrusion. The obtained cylindrical granules of size d = 5 mm and 1 = 10 mm are sulfonated with sulfuric acid, for which 75 ml of 95% sulfuric acid are poured into 15 g of the molded copolymer and stirred at 96-100 ° C for 7 hours. The acid is drained, the catalyst is washed with distilled water and dried. PSOE of the catalyst for 0.1 N. NaOH solution equals 3.9 mEq / g.
Пример 2
Смесь 56 маc. ч. размолотого тройного сополимера стирола, дивинилбензола и метилметакрилата, с размером частиц 30-160 мкм, 14 маc. ч. размолотого двойного макропористого сополимера состава, как в примере 1, с размером частиц 30-160 мкм, 30 маc. ч. ПЭНД в виде гранул d=3 мм и 5 маc. ч. воды формуют методом экструзии. Полученные цилиндрические гранулы d = 5 мм и l = 10 мм сульфируют, как описано в примере 1. ПСОЕ катализатора по 0,1 н. раствору NaOH составляет 4,0 мг-экв/г.Example 2
Mixture 56 wt. including ground triple copolymer of styrene, divinylbenzene and methyl methacrylate, with a particle size of 30-160 microns, 14 wt. including milled double macroporous copolymer composition, as in example 1, with a particle size of 30-160 microns, 30 wt. including HDPE in the form of granules d = 3 mm and 5 wt. including water formed by extrusion. The obtained cylindrical granules d = 5 mm and l = 10 mm are sulfonated, as described in example 1. PSOE of the catalyst of 0.1 N. NaOH solution is 4.0 mEq / g.
Пример 3
Смесь 35 маc. ч. тройного сополимера состава, как в примере 1, в виде шариков с размером частиц 50 мкм, 35 маc. ч. размолотого двойного макропористого сополимера с размером частиц 30-160 мкм (удельной поверхностью 25 м2/г), 30 мас. ч. ПЭНД в виде гранул d=3 мм и 5 мас. ч. воды формуют методом экструзии. Полученные гранулы диаметром 2 мм и длиной 2-3 мм сульфируют, как описано в примере 1. ПСОЕ катализатора по 0,1 н. раствору NaOH составляет 4,1 мг-экв/г.Example 3
Mixture 35 wt. including ternary copolymer composition, as in example 1, in the form of balls with a particle size of 50 μm, 35 wt. including ground double macroporous copolymer with a particle size of 30-160 μm (specific surface area 25 m 2 / g), 30 wt. including HDPE in the form of granules d = 3 mm and 5 wt. including water formed by extrusion. The obtained granules with a diameter of 2 mm and a length of 2-3 mm are sulfonated, as described in example 1. PSOE of the catalyst of 0.1 N. NaOH solution is 4.1 mEq / g.
Пример 4
Смесь 60 мас. ч. размолотого двойного макропористого сополимера с размером частиц 30-160 мкм (удельная поверхность 20 м2/г), 40 мас. ч. порошкообразного ПЭНД и 5 мас. ч. воды формуют методом экструзии. Полученные гранулы d = 5 мм и l=10 мм сульфируют, как описано в примере 1. ПСОЕ катализатора по 0,1 н. раствора NaOH составляет 3,5 мг-экв/г.Example 4
A mixture of 60 wt. including ground double macroporous copolymer with a particle size of 30-160 μm (specific surface area 20 m 2 / g), 40 wt. including powdered HDPE and 5 wt. including water formed by extrusion. The obtained granules d = 5 mm and l = 10 mm are sulfonated, as described in example 1. PSOE of the catalyst at 0.1 N. NaOH solution is 3.5 mEq / g.
Пример 5
Использование приготовленных катализаторов в процессе дегидратации ТБС-азеотропа.Example 5
The use of prepared catalysts in the process of dehydration of the TBS azeotrope.
10 г катализатора и 50 мл азеотропа ТБС-вода помещают в колбу, снабженную обратным холодильником с газоотводной трубкой и охлажденной ампулой для конденсации выделяющего изобутилена. Колба помещается в кипящую водяную баню. Через 2 ч замеряют количество жидкого изобутилена. Рассчитывают активность катализатора как отношение выделившегося изобутилена к теоретически возможному, выраженное в процентах. 10 g of catalyst and 50 ml of TBS-water azeotrope are placed in a flask equipped with a reflux condenser with a gas outlet tube and a cooled ampoule to condense the isobutylene emitting. The flask is placed in a boiling water bath. After 2 hours, measure the amount of liquid isobutylene. The activity of the catalyst is calculated as the ratio of the released isobutylene to the theoretically possible, expressed as a percentage.
В таблице представлены результаты эксперимента. The table shows the results of the experiment.
Как видно из примера 5, активность катализаторов, полученных по заявляемому способу на основе смеси сополимеров двойного макропористого и тройного гелевого, выше активности катализаторов, которые могут быть получены на основе каждого из сополимеров. As can be seen from example 5, the activity of the catalysts obtained by the present method based on a mixture of copolymers of double macroporous and triple gel is higher than the activity of catalysts that can be obtained on the basis of each of the copolymers.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000127621A RU2201802C2 (en) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | Molded ionite catalyst preparation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000127621A RU2201802C2 (en) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | Molded ionite catalyst preparation method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000127621A RU2000127621A (en) | 2002-11-10 |
RU2201802C2 true RU2201802C2 (en) | 2003-04-10 |
Family
ID=20241747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000127621A RU2201802C2 (en) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | Molded ionite catalyst preparation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2201802C2 (en) |
-
2000
- 2000-11-02 RU RU2000127621A patent/RU2201802C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ПОЛЯНСКИЙ Н.Г. Катализ ионитами., - М.: Химия, 1973, с.54-56. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4256840A (en) | Macroreticular cation exchange beads and preparation of same | |
Pepper | Sulphonated cross‐linked polystyrene: A monofunctional cation‐exchange resin | |
KR100378534B1 (en) | Manufacturing method of high purity bisphenols | |
US4382124A (en) | Process for preparing macroreticular resins, copolymers and products of said process | |
US5244926A (en) | Preparation of ion exchange and adsorbent copolymers | |
CN106552669A (en) | A kind of bulky grain resin catalyst and preparation method and its usage | |
CN102309989B (en) | Mixed bed polymeric catalyst | |
KR20030051253A (en) | Metal-Doped Sulfonated Ion Exchange Resin Catalysts | |
CN101987291A (en) | Macropore adsorption resin as well as preparation method and application thereof | |
JP3148224B2 (en) | Molded article made of macropore ion exchange resin and use of the molded article | |
JPH10508061A (en) | Crosslinked seeded copolymer beads and method of manufacture | |
KR20140109436A (en) | Process for preparing a strong acid catalyst | |
RU2201802C2 (en) | Molded ionite catalyst preparation method | |
JP4712223B2 (en) | Solid acid catalyst | |
US3247242A (en) | Removal of inhibitors from ethylenically unsaturated monomers | |
KR100579675B1 (en) | Process for the Preparation of Monodisperse, Gelatinous Cation Exchangers | |
JPS61230743A (en) | Sulfonic acid type ion exchange resin for catalyst | |
CN1555924A (en) | High exchange capacity resin catalyst and its preparation method | |
US3417066A (en) | Process for chloromethylating and crosslinking high molecular weight aromatic compounds | |
RU2493911C1 (en) | Ion-exchange moulded catalyst and preparation method thereof | |
RU1804003C (en) | Method of preparing ionite extruded catalyst for organic synthesis | |
EP0854851A1 (en) | Process for conducting etherification reactions | |
JPH10130326A (en) | Preparation of low-bleeding cationic ion exchanger | |
JPS58120607A (en) | Carrier having protein adsorbing function and its preparation | |
TWI805686B (en) | -monoalkanolamines using an acidic cation exchanger as catalyst |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141103 |