RU2265482C1 - Способ приготовления цеолитсодержащего катализатора алкилирования бензола этиленом - Google Patents
Способ приготовления цеолитсодержащего катализатора алкилирования бензола этиленом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2265482C1 RU2265482C1 RU2004114645/04A RU2004114645A RU2265482C1 RU 2265482 C1 RU2265482 C1 RU 2265482C1 RU 2004114645/04 A RU2004114645/04 A RU 2004114645/04A RU 2004114645 A RU2004114645 A RU 2004114645A RU 2265482 C1 RU2265482 C1 RU 2265482C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zeolite
- ethylene
- benzene
- catalyst
- hours
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам приготовления цеолитсодержащих катализаторов для процесса алкилирования бензола этиленом. Способ приготовления катализатора на основе высококремнеземного цеолита включает прокаливание цеолита, обработку цеолита растворами солей аммония при температуре 120-150°С, смешение со связующим, сушку и прокаливание, причем в качестве высококремнеземного цеолита используют цеолит типа ZSM-5, который обрабатывают водными растворами солей аммония при соотношении эквивалентов NH4 +:Na+=(1,5÷2,9):1,0 до степени замещения катионов Na+ более 99%. Технический результат - получение катализатора с повышенной активностью и селективностью в процессе алкилирования бензола этиленом. 1 табл.
Description
Изобретение относится к способам приготовления катализаторов для нефтехимических процессов, а именно к способам приготовления цеолитсодержащих катализаторов для процесса алкилирования бензола этиленом.
Известен способ приготовления гранулированного цеолитсо держащего катализатора для алкилирования бензола этиленом (а.с. SU №1401678, кл. В 01 J 37/00, 29/08, 20. 10.96, бюл. №29). Согласно известному способу готовят водную суспензию цеолита типа фожазит, которую обрабатывают в автоклаве последовательно при температурах 160°С и 200°С и непрерывном перемешивании последовательно растворами хлорида кальция и нитратов редкоземельных элементов (РЗЭ), а затем промывают. Катализатор готовят из расчета содержания в нем в массовых долях полученного цеолита РЗЭСаНУ и алюмооксидной матрицы 50 и 50% соответственно. Порошок цеолита предварительно помещают в 5-кратный избыток бутилового или амилового спирта. После насыщения цеолита избыток спирта отделяют фильтрованием, а цеолит подсушивают и вводят в псевдозоль гидроксида алюминия. Смесь гомогенизируют и снова отделяют выделившийся избыток спирта. Затем псевдозоль подвергают углеводородно-аммиачной формовке. Шариковый катализатор высушивают и прокаливают при 550°С в течение 3 ч. Катализатор испытывают в реакции алкилирования бензола этиленом при молярном соотношении бензол/этилен = 5,7/1, температуре 450°С, давлении 2,5 МПа и объемной скорости 4 ч-1.
К недостаткам известного способа относятся:
1. Низкая активность и селективность катализатора: конверсия этилена 66,3-99,9%; выход этилбензола от теоретического 91,9-92,8%.
2. Многостадийность и сложность приготовления катализатора алкилирования.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предполагаемому изобретению является «Способ приготовления катализатора на основе высококремнеземного цеолита» (а.с. SU №1370859, кл. В 01 J 37/02, 29/08, 20. 10.96, бюл. №29). Согласно прототипу прокаленный при 540°С в течение 16 ч порошкообразный цеолит типа ультрасил в виде водной суспензии обрабатывают в автоклаве растворами солей аммония. В качестве солей используют нитрат, хлорид либо ацетат аммония. Обработку проводят при температуре 120-150°С, соответствующем давлении насыщенных паров, периодическом либо непрерывном перемешивании суспензии, в течение 2- 5 ч. Соотношение эквивалентов NH4 +/Na+ при обработке в растворе и цеолите соответственно составляет (0,3÷1,5)/1,0. Количество обработок 1-3.
Степень замещения катионов Na+ в цеолите после обработок 95-99%. Цеолит типа ультрасил в NH4 + форме смешивают с гидроксидом алюминия из расчета массовой доли цеолита в смеси 5-40% (5-50% согласно формуле изобретения). Массу формуют в гранулы, которые высушивают при 110°С в течение 6 ч и прокаливают при 500°С 3 ч.
Катализатор испытывают в реакции алкилирования бензола этиленом (молярное соотношение бензол/этилен = (5,7÷15,0)/1; объемная скорость 2-4 ч-1, давление 2,0 МПа).
Конверсия этилена 100%, выход этилбензола от теоретического 94,6- 97,5 % .
Известный способ имеет следующие недостатки: низкая активность катализатора в реакции алкилирования бензола этиленом и, как следствие, низкий выход бензола от теоретического 94,6-97,5%.
Целью изобретения является получение катализатора с повышенной активностью и селективностью в процессе алкилирования бензола этиленом.
Поставленная цель достигается за счет использования в качестве активного компонента катализатора высококремнеземного цеолита типа ZSM-5, который предварительно обрабатывают водными растворами солей аммония при соотношении эквивалентов NH4 +:Na+=(1,5÷2,9):1,0 до степени замещения катионов Na+ в цеолите более 99%. Цеолит ZSM-5 имеет 100% степень кристалличности и кремнезёмный модуль (мольное отношение SiO2/Al2O3), равный 25-300.
Сопоставительный анализ предлагаемого способа с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемый способ отличается от известного использованием в качестве высококремнеземного цеолита -активной части катализатора алкилирования бензола этиленом - цеолита типа ZSM-5. Цеолит предварительно обрабатывают в автоклаве водными растворами солей аммония при соотношении эквивалентов NH4 +:Na+=(1,5÷2,9):1,0, причем обработку проводят до степени замещения катионов Na+ в цеолите на NH4 + более 99%.
Указанные приемы позволяют заключить, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».
Анализ известных способов приготовления цеолитсодержащих катализаторов процесса алкилирования бензола этиленом показал, что применение высококремнеземного цеолита типа ультрасил в качестве активного компонента катализатора алкилирования известно. Также известны и способы предварительной обработки цеолитов типов фожазит и ультрасил в автоклавах при температурах 160-200°С и 120-150°С соответственно водными растворами солей с целью перевода Na-форм цеолитов в каталитически активные РЗЭ Са НУ и NH4 + - ультрасил формы цеолитов до степени замещения катионов Na+ 95-99%.
Однако только факт использования в качестве активного компонента катализатора высококремнеземного цеолита типа ZSM-5, который предварительно обрабатывают при 120-150°С водными растворами солей аммония при соотношении эквивалентов NH4 +:Na+=(1,5÷2,9):1,0 до степени замещения катионов Na+ в цеолите более 99%, позволяет повысить выход этилбензола за счет повышения активности и селективности катализатора.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Прокаленный (540°С 16 ч) порошкообразный цеолит типа ZSM-5 загружают в автоклав, затем заливают столько водного раствора нитрата (либо хлорида, либо ацетата) аммония, чтобы соотношение эквивалентов катионов NH4 + в растворе и Na+ в цеолите составляло (1,5÷2,9):1. Автоклав нагревают до 120-150°С и выдерживают 2-5 ч. Обработку цеолита раствором аммонийной соли проводят 1-3 раза. Затем автоклав охлаждают, цеолит отделяют от раствора. Степень замещения катионов Na+ на NH4 + в цеолите в результате обработки составляет >99%. Степень замещения оценивают методами атомного : спектрального и абсорбционного анализов с точностью 10-4-10-6% (Ляликов Ю.С. Физико-химические методы анализа. Химия, 1964 - с.172; Дробышев А.И. Основы атомного спектрального анализа. СПб, Изд. СПб гос.ун., 2000, - 200 с.; Пупышев А.А. Практический курс атомного абсорбционного анализа. Екатеринбург, Изд. УПИ, 2003, - 442 с.). Лепешку цеолита с массовой долей влаги около 60% смешивают с общепринятым связующим, в качестве которого используют алюмогель, силикагель, силикаалюмогидрогель (Неймарк И.Е. Синтетические минеральные адсорбенты и носители катализаторов. Киев, Наукова думка, 1982, - с.110-129). В примерах в качестве связующего используется алюмогель-гидрооксид алюминия псевдобемитной структуры. Смесь формуют. Содержание цеолита в катализаторе 5-50%. Катализатор высушивают при 110°С и прокаливают при 500°С 3 ч. Полученный катализатор испытывают в реакции алкилирования бензола этиленом при следующих условиях:
молярное соотношение бензол/этилен | (5,7÷15,0)/1 |
объемная скорость | 2-4 ч-1 |
температура | 450°С |
давление | 2,0 МПа |
Испытания катализатора показывают, что конверсия этилена 100%. Выход этилбензола от теоретического 97,6-99,5%.
Ниже приведены примеры получения катализатора и данные испытаний полученных катализаторов в реакции алкилирования бензола этиленом, иллюстрирующие сущность предлагаемого изобретения.
Пример 1 (прототип)
50 г порошкообразного цеолита типа ультрасил прокаливают в муфеле при 540°С в течение 16 ч. Прокаленный порошок загружают в автоклав из легированной стали, заливают туда же 0,25 дм3 раствора нитрата аммония с массовой концентрацией 5,2 г/дм3; при этом отношение эквивалентов NH4 + в растворе к исходному Na+ в цеолите составляет 0,3. При периодическом вращении автоклава производят нагрев его до 120°С и выдерживают при этой температуре 5 ч. Обработку цеолита раствором нитрата аммония повторяют 3 раза. Отношение эквивалентов NH4 +/Na+ с учетом трех обработок равно 0,9. Затем автоклав охлаждают и суспензию сливают на вакуумную воронку, где отжимают лепешку от отработанного раствора. Степень замещения катионов Na+ составляет ~ 95%.
Лепешку цеолита NH4 +-Z с массовой долей влаги 58% в количестве 107 г перегружают в смеситель, где смешивают с 562 г гидроксида алюминия. Массовая доля влаги в цеолите 68%, массовая доля цеолита в полученной смеси 20%. Массу формуют на лабораторном шнек-прессе, гранулы сушат при 110°С в течение 6 ч, затем прокаливают при 500°С в течение 3 ч.
Полученный катализатор испытывают в реакции алкилирования бензола этиленом. Катализатор загружают в реактор и пропускают в течение 5 ч сырье (смесь бензола с этиленом в молярном соотношении 15:1) с объемной скоростью 4 ч-1 при 450°С и давлении 2,0 МПа.
Конверсия этилена 100%. Выход этилбензола от теоретического 97,5%.
Пример 2
50 г Порошкообразного цеолита типа ZSM-5 прокаливают в муфеле при 540°С в течение 16 ч. Прокаленный порошок загружают в автоклав из легированной стали, заливают туда же 0,5 дм3 раствора нитрата аммония с массовой концентрацией 5,2 г/дм3; при этом отношение эквивалентов NH4 + в растворе к исходному Na+ в цеолите составляет 0,5. При периодическом вращении автоклава производят нагрев его до 150°С и выдерживают при этой температуре 5 ч. Обработку цеолита раствором нитрата аммония повторяют 3 раза. Отношение эквивалентов NH4 +/Na+ с учетом трех обработок равно 1,5. Затем автоклав охлаждают и суспензию сливают на вакуумную воронку, где отжимают лепешку от отработанного раствора. Степень замещения катионов Na+ составляет ~ 100%.
Лепешку цеолита NH4 + ZSM с массовой долей влаги 58% в количестве 107 г перегружают в смеситель, где смешивают с 562 г гидроксида алюминия (массовая доля влаги 68%). Массовая доля цеолита в полученной смеси 20%. Массу формуют на лабораторном шнек-прессе, гранулы сушат при 110°С в течение 6 ч, затем прокаливают при 500°С в течение 3 ч.
Полученный катализатор испытывают в реакции алкилирования бензола этиленом. Катализатор загружают в реактор и пропускают в течение 5 ч сырье (смесь бензола с этиленом в молярном соотношении 15:1) с объемной скоростью 4 ч-1 при 450°С и давлении 2,0 МПа.
Конверсия этилена 100%. Выход этилбензола от теоретического 99,6% .
Пример 3
50 г порошкообразного цеолита типа ZSM-5 прокаливают в муфеле при 540°С в течение 16 ч. Прокаленный порошок загружают в автоклав из легированной стали, заливают туда же 0,5 дм3 раствора хлорида аммония с массовой концентрацией 16 г/дм3; при этом отношение эквивалентов NH4 + в растворе к исходному Na+ в цеолите составляет 1,0. При периодическом вращении автоклава производят нагрев его до 130°С и выдерживают при этой температуре 5 ч. Обработку цеолита повторяют 2 раза. Отношение эквивалентов NH4 +/Na+ с учетом трех обработок равно 2,0. Затем автоклав охлаждают и суспензию сливают на вакуумную воронку, где отжимают лепешку от отработанного раствора. Степень замещения катионов Na+ составляет более 99%.
Лепешку цеолита с массовой долей влаги 60% в количестве 106,7 г перегружают в смеситель, где смешивают со 190 г гидроксида алюминия. Приготовленную смесь с массовыми долями цеолита и влаги 40% и 57% соответственно формуют на лабораторном шнек-прессе, гранулы сушат при 110°С в течение 6 ч, затем прокаливают при 500°С в течение 3 часов.
Полученный катализатор испытывают в реакции алкилирования бензола этиленом. Катализатор загружают в реактор и пропускают в течение 5 ч сырье (смесь бензола с этиленом в молярном соотношении 5,7:1) с объемной скоростью 2 ч-1 при 450°С и давлении 2,0 МПа.
Конверсия этилена 100%. Выход этилбензола от теоретического 98,6%.
Результаты остальных примеров испытаний образцов приготовленных катализаторов в процессе алкилирования бензола этиленом приведены в таблице.
Таблиц Результаты испытаний образцов приготовленного катализатора в процессе алкилирования бензола этиленом |
|||||||||
Пример | Режим обработки цеолита растворами солей аммония | Степень замещения катионов Na4,% | Массовая доля цеолита в катализаторе, % | Условия испытания | Конверсия этилена, % | Выход этил-бензола от теоретического, % | |||
Температура, °С | Объемная скорость подачи сырья, ч-1 | Давление, МПа | |||||||
Температура, °С | Отношение эквивалентов, NH4 +/Na+ | ||||||||
Прототип 1 | 120 | 0,9 | 95 | 20 | 450 | 4 | 2,0 | 100 | 97,5 |
2 | 150 | 1,5 | ~ 100 | 20 | 450 | 4 | 2,0 | 100 | 99,6 |
3 | 130 | 2,0 | >99 | 40 | 450 | 2 | 2,0 | 100 | 98,6 |
4 | 120 | 3,0 | 99 | 5 | 450 | 4 | 2,0 | 100 | 97,5 |
сравнительный 5 | 150 | 1,5 | 99 | 5 | 450 | 4 | 2,0 | 100 | 86,8 |
сравнительный 6 | 120 | 0,9 | 94 | 20 | 450 | 4 | 2,0 | 100 | 92,2 |
7 | 150 | 2,9 | 100 | 20 | 450 | 4 | 2,0 | 100 | 99,8 |
Примечание: в примерах 5 и 6 цеолит получен в соответствии с SU 1409321. |
Claims (1)
- Способ приготовления катализатора на основе высококремнеземного цеолита для процесса алкилирования бензола этиленом путем прокаливания цеолита, затем обработки цеолита растворами солей аммония при температуре 120-150°С, смешения со связующим, сушки и прокаливания, отличающийся тем, что в качестве высококремнеземного цеолита используют цеолит типа ZSM-5, который обрабатывают водными растворами солей аммония при соотношении эквивалентов NH4 +:Na+=(1,5÷2,9):1,0 до степени замещения катионов Na+ более 99%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004114645/04A RU2265482C1 (ru) | 2004-05-13 | 2004-05-13 | Способ приготовления цеолитсодержащего катализатора алкилирования бензола этиленом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004114645/04A RU2265482C1 (ru) | 2004-05-13 | 2004-05-13 | Способ приготовления цеолитсодержащего катализатора алкилирования бензола этиленом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2265482C1 true RU2265482C1 (ru) | 2005-12-10 |
Family
ID=35868648
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004114645/04A RU2265482C1 (ru) | 2004-05-13 | 2004-05-13 | Способ приготовления цеолитсодержащего катализатора алкилирования бензола этиленом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2265482C1 (ru) |
-
2004
- 2004-05-13 RU RU2004114645/04A patent/RU2265482C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102347316B1 (ko) | 알루미늄-치환된 분자체 cit-13 | |
CA1166233A (en) | Preparation of zeolites and use of these zeolites as catalysts | |
DK158717B (da) | Krystallinske aluminiumsilikater, fremgangsmaade til fremstilling heraf og deres anvendelse som katalysator | |
UA115428C2 (uk) | Каталізатор на основі модифікованого фосфором цеоліту з частковою alpo-структурою | |
US10589260B2 (en) | Molecular sieve SSZ-110, its synthesis and use | |
JP2023527034A (ja) | アルミノゲルマノケイ酸塩分子ふるいssz-121、その合成及び使用 | |
RU2265483C1 (ru) | Способ приготовления цеолитсодержащего катализатора алкилирования бензола этиленом | |
Park et al. | Shape selective properties of MCM-22 catalysts for the disproportionation of ethylbenzene | |
CN104275208B (zh) | 甲苯择形歧化催化剂的制备方法 | |
RU2265482C1 (ru) | Способ приготовления цеолитсодержащего катализатора алкилирования бензола этиленом | |
US11701645B2 (en) | Calcination of microporous molecular sieve catalysts | |
US7553790B2 (en) | Enhanced crystal acidity exchange method | |
RU2306979C2 (ru) | Катализатор изомеризации парафиновых углеводородов (варианты) | |
RU2478429C1 (ru) | Катализатор, способ его получения и способ трансалкилирования бензола диэтилбензолами с его использованием | |
CN114180596B (zh) | 一种含介孔的NaY分子筛及其制备方法和应用 | |
Kiliç et al. | Effect of different acidity modifications on the activity and selectivity on H-ZSM5 zeolites in n-butene isomerization | |
JP2023526956A (ja) | モレキュラーシーブssz-120、その合成及び使用 | |
EP0191212A1 (en) | Modification of zeolites with ammonium fluoride | |
US20090036295A1 (en) | Novel Ion Exchange Process for Making Molecular Sieve Composition | |
US4564719A (en) | Catalysts over AlF3 activated high silica zeolites | |
JP3770564B2 (ja) | 芳香族炭化水素変換用触媒及び該変換用触媒を用いた 芳香族炭化水素の変換方法 | |
Koch et al. | Comparative Study of the Acidic and Catalytic Properties of the Mesoporous Material H‐MCM‐41 and Zeolite H‐Y | |
US4656149A (en) | Process for the activation of siliceous catalysts | |
Mamedov et al. | Conversion of gas condensate on zinc-containing Ultrasil type high-silica zeolite | |
Pavlov et al. | Synthesis and investigation of ZSM-5 zeolite-based catalysts for benzene alkylation with ethylene |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080514 |