RU2289477C1 - Alkylation catalyst preparation method - Google Patents

Alkylation catalyst preparation method Download PDF

Info

Publication number
RU2289477C1
RU2289477C1 RU2005135327/04A RU2005135327A RU2289477C1 RU 2289477 C1 RU2289477 C1 RU 2289477C1 RU 2005135327/04 A RU2005135327/04 A RU 2005135327/04A RU 2005135327 A RU2005135327 A RU 2005135327A RU 2289477 C1 RU2289477 C1 RU 2289477C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
benzene
binder
zeolite
exchange
Prior art date
Application number
RU2005135327/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Халил Хал фович Рахимов (RU)
Халил Халяфович Рахимов
ров Марат Хафизович Ишми (RU)
Марат Хафизович Ишмияров
Владимир Константинович Смирнов (RU)
Владимир Константинович Смирнов
Капитолина Николаевна Ирисова (RU)
Капитолина Николаевна Ирисова
Максим Николаевич Рогов (RU)
Максим Николаевич Рогов
Алексей Владимирович Прокопенко (RU)
Алексей Владимирович Прокопенко
чин Сергей Иванович М (RU)
Сергей Иванович Мячин
Елена Николаевна Талисман (RU)
Елена Николаевна Талисман
ткова Зо Юрьевна Пон (RU)
Зоя Юрьевна Поняткова
Екатерина Сергеевна Чванова (RU)
Екатерина Сергеевна Чванова
Original Assignee
ООО "Компания Катахим"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ООО "Компания Катахим" filed Critical ООО "Компания Катахим"
Priority to RU2005135327/04A priority Critical patent/RU2289477C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2289477C1 publication Critical patent/RU2289477C1/en

Links

Abstract

FIELD: organic synthesis catalysts.
SUBSTANCE: invention relates to petrochemical processes, in particular production of ethylbenzene via alkylation of benzene with ethylene catalyzed by solid acid catalyst, and provides elevated-strength (cleavage strength above 2 kg/mm diameter) catalyst showing high characteristics regarding activity (theoretical yield of ethylbenzene 65.83-70.7%) and selectivity (yield of ethylbenzene based on converted benzene 68,18-71.4%). This is achieved by way of mixing Pentasil-type zeolite with binder, said zeolite having been preliminarily subjected to exchange of cations: consecutively ammonium and calcium or magnesium. As binder, pseudoboehemite-structure aluminum hydroxide, to which inorganic acid was add to pH 2-4, is utilized. Molding mass is characterized by calcination loss 35-45 wt %. Heat treatment is effected in one to three steps.
EFFECT: improved strength, activity and selectivity of catalyst.
2 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к нефтехимии, в частности к способам получения этилбензола путем алкилирования бензола этиленом на твердом кислотном катализаторе.The invention relates to petrochemistry, in particular to methods for producing ethylbenzene by alkylating benzene with ethylene on a solid acid catalyst.

В настоящее время процесс алкилирования бензола олефинами на твердом катализаторе все увереннее вытесняет процесс алкилирования в присутствии жидких кислот типа серной, фтористоводородной и др. (Н.А.Платэ, Е.В.Сливинский «Основы химии и технологии мономеров», М., «Наука», 2002). В качестве твердого катализатора при получении этилбензола путем алкилирования бензола этиленом использовали безводный хлорид алюминия, а при развитии науки и технологии цеолитов - цеолиты различного строения (Авторское свидетельство SU №1245337; а.с.SU №1576194; а.с.SU №1625519; а.с.SU №1694202; а.с.SU №1715396; а.с.SU №1803189). Известна научная школа Института органической химии РАН по исследованию и применению цеолитов типа фожазит и морденит в процессах алкилирования («Кинетика и катализ», авторы Е.С.Мортиков, Х.И.Миначев и др., публикации 1970-1980 г.г.).At present, the process of alkylation of benzene with olefins on a solid catalyst is increasingly replacing the alkylation process in the presence of liquid acids such as sulfuric, hydrofluoric, etc. (N.A. Plate, E.V. Slivinsky "Fundamentals of chemistry and technology of monomers", M., " Science ”, 2002). Anhydrous aluminum chloride was used as a solid catalyst in the preparation of ethylbenzene by alkylation of benzene with ethylene, and zeolites of various structures were used in the development of science and technology of zeolites (Copyright certificate SU No. 1245337; A.S. SU No. 1576194; A.S. SU No. 1625519; A.S. SU # 1694202; A.S. SU # 1715396; A.S. SU # 1803189). The well-known scientific school of the Institute of Organic Chemistry of the Russian Academy of Sciences for the study and application of zeolites of the faujasite and mordenite type in alkylation processes (“Kinetics and Catalysis”, authors E.S. Mortikov, H.I. Minachev et al., Publications 1970-1980 )

Однако катализаторы на основе цеолитов типа фожазит и морденит имеют низкую селективность по выходу целевого продукта.However, catalysts based on zeolites of the type faujasite and mordenite have a low selectivity for the yield of the target product.

Известны способы приготовления катализатора алкилирования бензола олефинами в шариковой форме путем формования в слой масла цеолитсодержащей суспензии (А.с.SU №1625519, а.с.SU №№1694202, а.с.SU №№1803179). Недостатком этих способов является то, что при введении цеолита более 20 мас.% резко падает механическая прочность шариков и возрастает выход брака до 40%, что приводит к неоправданно высокой цене катализатора.Known methods for the preparation of a catalyst for the alkylation of benzene with olefins in ball form by molding a zeolite-containing suspension in an oil layer (A.S. SU No. 1625519, A.S. SU No. 1694202, and A.S. SU No. 1803179). The disadvantage of these methods is that with the introduction of a zeolite of more than 20 wt.%, The mechanical strength of the balls sharply decreases and the yield of rejects increases to 40%, which leads to an unreasonably high price of the catalyst.

Известен способ приготовления катализатора алкилирования бензола олефинами на основе цеолита типа фожазит, в котором произведен обмен катионов натрия на кальций. Недостатком этого способа является то, что обмен на кальций производят в герметичном аппарате под давлением, что резко сокращает возможность использования этого способа (А.с.№936991, 1982).A known method of preparing a catalyst for the alkylation of benzene with olefins based on a faujasite type zeolite, in which sodium cations are exchanged for calcium. The disadvantage of this method is that the exchange for calcium is carried out in a sealed apparatus under pressure, which dramatically reduces the possibility of using this method (A.S. No. 936991, 1982).

Известна чувствительность катализаторов алкилирования к присутствию влаги, что вызывает их отравление и ускоренное закоксовывание.The sensitivity of alkylation catalysts to the presence of moisture is known, which causes their poisoning and accelerated coking.

В связи с этим целесообразно использовать катализаторы, обладающие гидрофобными свойствами, к числу которых относятся силикалит и высокомодульные цеолиты типа ZSM-5, что и обуславливает их применение на практике (катализаторы фирмы Siide Chemie Ebemax-1 и Ebemax-2). Однако связующее этих катализаторов и способ их получения не обеспечивают им высокую прочность.In this regard, it is advisable to use catalysts with hydrophobic properties, including silicalite and high-modulus zeolites of the ZSM-5 type, which determines their practical application (catalysts from Siide Chemie Ebemax-1 and Ebemax-2). However, the binder of these catalysts and the method for their preparation do not provide them with high strength.

Наиболее близок по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению способ приготовления катализатора алкилирования бензола и его моноалкильных соединений этиленом путем смешения 70÷80 мас.% силикалита или цеолита типа пентасил с алюмооксидным связующим и формования путем экструзии в гранулы типа «трилистник», при этом катализатор содержит 0,007÷0,02%Na2O и 0,02÷0,05%Fe2O3 (пат.ЕР №1188734, 2002, Fina Technology Inc.).The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed technical solution method of preparing a catalyst for the alkylation of benzene and its monoalkyl compounds with ethylene by mixing 70 ÷ 80 wt.% Silicalite or zeolite like pentasil with an alumina binder and molding by extrusion into granules of the “trefoil” type, this catalyst contains 0.007 ÷ 0.02% Na 2 O and 0.02 ÷ 0.05% Fe 2 O 3 (Pat. EP No. 1188734, 2002, Fina Technology Inc.).

Недостатками этого способа являютсяThe disadvantages of this method are

во-первых, повышенные требования к содержанию примесей оксидов натрия и железа в катализаторе, что приводит к необходимости очень глубокой отмывки носителя от этих примесей с двух-трехкратным перерасходом промывной воды, по сравнению с промышленным способом;firstly, increased requirements for the content of impurities of sodium and iron oxides in the catalyst, which leads to the need for very deep washing of the carrier from these impurities with two to three times the overrun of the wash water, compared with the industrial method;

во - вторых, низкая механическая прочность экструдатов.secondly, the low mechanical strength of the extrudates.

Целью предлагаемого технического решения является разработка способа получения катализатора алкилирования бензола этиленом с высокими активностью и селективностью и высокой прочностью с использованием связующего промышленного производства без дополнительной отмывки.The aim of the proposed technical solution is to develop a method for producing a benzene alkylation catalyst with ethylene with high activity and selectivity and high strength using industrial binder without additional washing.

Поставленная цель достигается использованием способа получения катализатора алкилирования бензола этиленом путем смешения цеолита типа пентасил со связующим, формования и термической обработки, при этом в цеолите предварительно проведен обмен катионов натрия последовательно на катионы аммония и кальция или магния, в качестве связующего используют гидроксид алюминия псевдобемитной структуры с добавлением неорганической кислоты до рН 2÷4, формуемая масса характеризуется величиной потерь при прокаливании ППП=35÷45 мас.%, а термическая обработка проводится в одну-три ступени. Отличительными признаками предлагаемого технического решения являются применение цеолита типа пентасил с предварительным обменом катионов натрия на катионы аммония и кальция или магния, применение в качестве связующего гидроксида алюминия псевдобемитной структуры с добавлением неорганической кислоты до рН 2÷4, формование массы путем экструзии с величиной потерь при прокаливании 35÷45 мас.%, проведение термических обработок в одну-три ступени.This goal is achieved by using the method of producing a catalyst for the alkylation of benzene with ethylene by mixing a pentasil-type zeolite with a binder, molding and heat treatment, while the zeolite is preliminarily exchanged for sodium cations sequentially for ammonium and calcium or magnesium cations, aluminum hydroxide of a pseudoboehmite structure with the addition of inorganic acid to pH 2 ÷ 4, the molded mass is characterized by the magnitude of the loss during calcination of the SPP = 35 ÷ 45 wt.%, and thermal processing is carried out in one to three stages. Distinctive features of the proposed technical solution are the use of a pentasil-type zeolite with preliminary exchange of sodium cations for ammonium and calcium or magnesium cations, the use of a pseudoboehmite structure with an inorganic acid as an aluminum hydroxide binder to a pH of 2 ÷ 4, molding of the mass by extrusion with an amount of loss on ignition 35 ÷ 45 wt.%, Carrying out heat treatments in one to three steps.

Предлагаемый способ получения катализатора алкилирования бензола этиленом реализуется следующим образом.The proposed method for producing a catalyst for the alkylation of benzene with ethylene is implemented as follows.

Цеолит типа пентасил, полученный желательно с органической темплатой, имеющий силикатный модуль (мольное отношение SiO2:Al2О3) от 50 до 250, обрабатывают последовательно растворами хлорида аммония и нитрата кальция или магния с промежуточным прокаливанием или без него, с заключительным прокаливанием или без него.A pentasil zeolite, preferably obtained with an organic template, having a silicate module (molar ratio SiO 2 : Al 2 O 3 ) of 50 to 250, is treated sequentially with solutions of ammonium chloride and calcium or magnesium nitrate with or without intermediate calcination, with final calcination or without him.

Гидроксид алюминия псевдобемитной структуры, полученный путем переосаждения гидраргиллита или путем гидротермальной обработки продукта термодиспергирования гидраргиллита, обрабатывают неорганической кислотой или кислотами из числа азотной, соляной, ортофосфорной до рН 2÷4. В полученную массу вводят цеолит типа пентасил, обработанный как описано выше растворами хлористого аммония и нитрата кальция или магния, смесь перемешивают до однородного состояния и достижения величины потерь при прокаливании 35÷45 мас.%. Массу формуют путем экструзии, экструдаты сушат и прокаливают.Aluminum hydroxide of a pseudoboehmite structure obtained by reprecipitation of hydrargillite or by hydrothermal treatment of the product of thermal dispersion of hydrargillite is treated with inorganic acid or acids from the number of nitric, hydrochloric, orthophosphoric to pH 2 ÷ 4. A pentasil-type zeolite, treated as described above with solutions of ammonium chloride and calcium or magnesium nitrate, is introduced into the resulting mass, the mixture is stirred until a uniform state is achieved and the loss value during calcination is 35–45 wt.%. The mass is formed by extrusion, the extrudates are dried and calcined.

Активность катализатора в процессе алкилирования бензола этиленом составляет 65÷70% от теоретического уровня, механическая прочность на раскалывание составляет 2,0÷2,5 кг/мм диаметра.The activity of the catalyst in the process of alkylation of benzene with ethylene is 65 ÷ 70% of the theoretical level, the mechanical cracking strength is 2.0 ÷ 2.5 kg / mm diameter.

Использование цеолита типа пентасил с предварительным обменом катионов натрия последовательно на катионы аммония и кальция или магния приводит к получению катализатора с высокой активностью и селективностью в процессе алкилирования бензола этиленом.The use of a pentasil-type zeolite with preliminary exchange of sodium cations sequentially for ammonium and calcium or magnesium cations results in a catalyst with high activity and selectivity in the process of benzene alkylation with ethylene.

Применение в качестве связующего гидроксида алюминия псевдобемитной структуры с добавлением неорганической кислоты до рН 2÷4 позволяет получить катализатор с высокой прочностью при введении цеолита в количестве 70÷80 мас.%, что обеспечивает большую длительность эксплуатации катализатора без снижения активности. Выбранная природа связующего и способ его обработки неорганическими кислотами дают возможность формовать массу с величиной потерь при прокаливании 35÷45 мас.%, что также способствует формированию прочных гранул.The use of a pseudoboehmite structure as an aluminum hydroxide binder with the addition of an inorganic acid to a pH of 2–4 makes it possible to obtain a catalyst with high strength with the introduction of zeolite in an amount of 70–80 wt.%, Which ensures a longer catalyst life without decreasing activity. The selected nature of the binder and the method of processing it with inorganic acids make it possible to form a mass with a loss on ignition of 35 ÷ 45 wt.%, Which also contributes to the formation of strong granules.

Проведение термических обработок от одной до трех позволяет регулировать селективность процесса алкилирования бензола этиленом в отношении выхода побочных продуктов - толуола и диэтилбензола.Conducting heat treatments from one to three allows you to adjust the selectivity of the process of alkylation of benzene with ethylene in relation to the yield of by-products - toluene and diethylbenzene.

Реализация всего набора приемов в сочетании с выбранными сырьевыми источниками, указанными в формуле предлагаемого изобретения, приводит к получению катализатора алкилирования бензола этиленом с высокой активностью и стабильностью.The implementation of the entire set of techniques in combination with the selected raw materials indicated in the formula of the invention leads to the production of a benzene alkylation catalyst with ethylene with high activity and stability.

В известных способах получения катализатора алкилирования бензола этиленом приведенный выше комплекс приемов неизвестен.In the known methods for producing a catalyst for the alkylation of benzene with ethylene, the above complex of methods is unknown.

Таким образом, данное техническое решение соответствует критериям «новизна» и «существенное отличие».Thus, this technical solution meets the criteria of "novelty" and "significant difference".

Ниже приведены конкретные примеры осуществления заявляемого способа, которыми он иллюстрируется, но не исчерпывается.The following are specific examples of the implementation of the proposed method, which he illustrates, but is not limited to.

Пример 1. Подготовка цеолита.Example 1. Preparation of zeolite.

1.1. Обмен Na+ на NH4++)1.1. Exchange of Na + for NH 4 + (H + )

Цеолит типа ZSM-5, полученный с применением органической темплаты, характеризующийся силикатным модулем 99 (мольное отношение SiO2:Al2O3), в количестве 300 г залили 1N раствором хлористого аммония NH4Cl в объеме 1,2 л и при перемешиванииZeolite type ZSM-5, obtained using an organic template, characterized by silicate module 99 (molar ratio of SiO 2 : Al 2 O 3 ), in an amount of 300 g, filled with 1N solution of ammonium chloride NH 4 Cl in a volume of 1.2 l and with stirring

- выдержали при температуре 50°С в течение 2 часов;- kept at a temperature of 50 ° C for 2 hours;

- отфильтровали и вновь залили 1,2 л IN раствора NH4Cl при 50°С, выдержали 2 часа;- filtered and again filled with 1.2 l of IN solution of NH 4 Cl at 50 ° C, kept for 2 hours;

- отфильтровали и вновь залили 1,2 л IN раствора NH4Cl при 50°С, выдержали 2 часа (трехкратная заливка);- filtered and again filled with 1.2 l of IN solution of NH 4 Cl at 50 ° C, kept for 2 hours (threefold pouring);

- отфильтровали и промывали на фильтре дистиллированной водой до отсутствия ионов хлора;- filtered and washed on the filter with distilled water to the absence of chlorine ions;

- сушили «лепешку» на фильтре;- dried "cake" on the filter;

- сушили на воздухе до состояния, когда «лепешка» разваливается на куски;- dried in the air to a state where the "cake" falls to pieces;

- сушили при температуре 120°С в течение 4-х часов;- dried at a temperature of 120 ° C for 4 hours;

- прокалили при температуре 550°С в течение 5 часов до величины потерь при прокаливании ППП=1 мас.%.- calcined at a temperature of 550 ° C for 5 hours to the value of the losses during calcination of the SPP = 1 wt.%.

Последняя операция прокаливания может не проводиться (как вариант технического решения).The last calcination operation may not be carried out (as a variant of the technical solution).

1.2. Обмен NH4+ (или Н+) на Са2+ или Mg2+.1.2. Exchange of NH 4 + (or H + ) for Ca 2+ or Mg 2+ .

Цеолит по п.1.1. залили 0,1М раствором азотнокислого кальция Са(NO3)2 в объеме 0,9 л, довели до кипения при перемешивании иZeolite according to claim 1.1. filled with a 0.1 M solution of calcium nitrate Ca (NO 3 ) 2 in a volume of 0.9 l, brought to a boil with stirring and

- кипятили в течение 1 часа,- boiled for 1 hour,

- охладили до 40°С, отфильтровали, осадок перенесли в стакан,- cooled to 40 ° C, filtered, the precipitate was transferred to a glass,

- снова залили 0,9 л 0,1М раствора азотнокислого кальция и оставили на 24 часа без нагрева,- again filled with 0.9 l of 0.1 M calcium nitrate solution and left for 24 hours without heating,

- отфильтровали, промыли горячей водой, вновь отфильтровали и промыли (всего 3÷4 раза) до отсутствия ионов NO-3 по дифениламину;- filtered, washed with hot water, filtered again and washed (only 3 ÷ 4 times) until there are no NO - 3 ions in diphenylamine;

- сушили «лепешку» на воздухе до состояния, когда она разваливается на куски;- dried "cake" in the air to a state where it falls apart into pieces;

- сушили при температуре 120°С в течение 6 часов до ППП=3,05 мас.%;- dried at a temperature of 120 ° C for 6 hours to SPP = 3.05 wt.%;

- прокалили при температуре 550°С в течение 5 часов до ППП=1 мас.%.- calcined at a temperature of 550 ° C for 5 hours to SPP = 1 wt.%.

Последняя операция прокаливания может не проводиться (как вариант технического решения).The last calcination operation may not be carried out (as a variant of the technical solution).

Аналогично проводят операции с введением Mg2+.Similarly, operations are carried out with the introduction of Mg 2+ .

Пример 2. Подготовка связующего.Example 2. Preparation of a binder.

2.1. Гидроксид алюминия псевдобемитной структуры, полученный переосаждением гидраргиллита (ГОА).2.1. Aluminum hydroxide pseudoboehmite structure obtained by reprecipitation of hydrargillite (GOA).

120 г ГОА (ППП=75%масс.) смешали с 3,85 мл 28%-ной азотной кислоты, смесь имеет рН 2,55, нагрели до температуры 55°С и при перемешивании выдержали 0,5 час.120 g of GOA (PPP = 75% wt.) Was mixed with 3.85 ml of 28% nitric acid, the mixture had a pH of 2.55, was heated to a temperature of 55 ° C and kept under stirring for 0.5 hour.

Введение соляной, ортофосфорной или их смесей с азотной кислотой до рН 2-4 сопровождалось нагреванием при перемешивании до температуры 55°С в течение 0,5 час.The introduction of hydrochloric, phosphoric or mixtures thereof with nitric acid to a pH of 2-4 was accompanied by heating with stirring to a temperature of 55 ° C for 0.5 hour.

2.2. Гидроксид алюминия псевдобемитной структуры, полученный путем гидротермальной обработки продукта термодиспергирования гидраргиллита (АО-ТА).2.2. Aluminum hydroxide pseudoboehmite structure obtained by hydrothermal treatment of the product of thermal dispersion of hydrargillite (AO-TA).

1 вариант.- 120 г АО-ТА (ППП=79,2%) рН 3,5 нагрели при перемешивании до температуры 55°С в течение 0,5 час.1 option. - 120 g of AO-TA (PPP = 79.2%), pH 3.5 was heated with stirring to a temperature of 55 ° C for 0.5 hour.

2 вариант.- 120 г АО-ТА смешали с 1,5 мл 28%-ной азотной кислоты, получили смесь с рН 2,3; нагрели при перемешивании до температуры 55°С в течение 0,5 час.Option 2: 120 g of AO-TA was mixed with 1.5 ml of 28% nitric acid, and a mixture was obtained with a pH of 2.3; heated with stirring to a temperature of 55 ° C for 0.5 hour.

3 вариант.- 120 г АО-ТА смешали с 1,8 мл 30%-ной соляной кислоты, получили смесь с рН 2,0; нагрели при перемешивании до температуры 55°С в течение 0,5 час.3 option. - 120 g of AO-TA was mixed with 1.8 ml of 30% hydrochloric acid, a mixture was obtained with a pH of 2.0; heated with stirring to a temperature of 55 ° C for 0.5 hour.

4 вариант.- 120 г АО-ТА смешали с 4,0 мл ортофосфорной кислоты, получили смесь с рН 3,1; нагрели при перемешивании до температуры 55°С в течение 0,5 час.4 option. - 120 g of AO-TA was mixed with 4.0 ml of phosphoric acid, a mixture was obtained with a pH of 3.1; heated with stirring to a temperature of 55 ° C for 0.5 hour.

Пример 3. Синтез катализатора.Example 3. The synthesis of the catalyst.

В связующее, подготовленное по условиям примера 2, внесли 72 г цеолита, подготовленного по условиям примера 1, тщательно перемешали и обработали смесь путем пропускания через фильеры формовочного устройства 3÷4 раза, получили однородную смесь с хорошими реологическими свойствами и ППП=41,8 мас.%, сформовали экструдаты на фильере с диаметром отверстий 3 мм. Экструдаты провялили на воздухе, просушили при температуре 120°С в течение 4 часов, прокалили при температуре 550°С в течение 10 часов.72 g of the zeolite prepared according to the conditions of Example 1 were added to a binder prepared according to the conditions of Example 2, mixed thoroughly and the mixture was processed by passing through a die of a molding device 3–4 times, a homogeneous mixture with good rheological properties was obtained and the SPP = 41.8 wt. .%, molded extrudates on a die with a hole diameter of 3 mm The extrudates were air-dried, dried at 120 ° C for 4 hours, calcined at 550 ° C for 10 hours.

В табл.1 приведены условия синтеза катализаторов и их физико-химические характеристики.Table 1 shows the conditions for the synthesis of catalysts and their physicochemical characteristics.

Пример 4. Определение активности.Example 4. Determination of activity.

Катализатор измельчали до размера 0,5÷1,0 мм. Загрузка катализатора в реактор составляет 3 см3.The catalyst was ground to a size of 0.5 ÷ 1.0 mm. The catalyst loading into the reactor is 3 cm 3 .

Тестирование катализаторов проводили при атмосферном давлении в реакторе в виде кварцевой трубки длиной 12 см, внутренним диаметром 7,5 мм, помещенной в электропечь. Снизу слоя катализатора располагается фильтр из кварцевой ваты, сверху образец засыпан молотым кварцем высотой 20 мм (фракция 1,0÷2,0 мм).Testing of the catalysts was carried out at atmospheric pressure in the reactor in the form of a quartz tube 12 cm long, with an inner diameter of 7.5 mm, placed in an electric furnace. A filter made of quartz wool is located at the bottom of the catalyst bed, and a sample filled with ground quartz with a height of 20 mm is placed on top (fraction 1.0–2.0 mm).

Температура в слое катализатора (длина 68 мм) поддерживалась постоянной при помощи контроллера температуры 375°C±1°C, соединенного с термопарой хромель-алюмель, помещенной сверху в слой катализатора на глубину 25 мм.The temperature in the catalyst bed (length 68 mm) was maintained constant using a temperature controller 375 ° C ± 1 ° C, connected to a chromel-alumel thermocouple placed on top of the catalyst layer to a depth of 25 mm.

Подача бензола осуществлялась шприцевым дозатором (3,75 см3/час или 3,3 г/час или 0,042 моль/час).The supply of benzene was carried out by a syringe dispenser (3.75 cm 3 / h or 3.3 g / h or 0.042 mol / h).

Подача этилена осуществлялась из баллона через блок тонкой регулировки расхода (468 см3/час или 7,8 мл/мин или 0,021 моль/час). Подача этилена осуществлялась через 0,5 час после пуска в реактор бензола.Ethylene was supplied from the cylinder through a fine flow control unit (468 cm 3 / h or 7.8 ml / min or 0.021 mol / h). Ethylene was supplied 0.5 hours after starting benzene in the reactor.

Мольное соотношение бензол/этилен=2/1.The molar ratio of benzene / ethylene = 2/1.

Температура реакции 375°С.The reaction temperature is 375 ° C.

Проба продукта реакции собиралась в ловушку объемом 10 мл, охлаждаемую до температуры 5°С льдом в течение 1 часа.A sample of the reaction product was collected in a 10 ml trap, cooled to 5 ° C with ice for 1 hour.

Пробы анализировали с применением хроматографии. На рисунке приведена хроматограмма пробы от катализатора №1.Samples were analyzed using chromatography. The figure shows the chromatogram of the sample from catalyst No. 1.

Методика расчетов.Calculation Methodology.

В смеси с мольным соотношением бензол/этилен=2/1 максимально возможное содержание (теоретическое) этилбензола в пробе составляетIn a mixture with a molar ratio of benzene / ethylene = 2/1, the maximum possible content (theoretical) of ethylbenzene in the sample is

106/(2×78+28)×100=57,6 мас.%. 106 / (2 × 78 + 28) × 100 = 57.6 wt.%.

Выход этилбензола (в % от теоретического) равен величине Сэб.х 100/5 7,6; а селективность его образования в % составляет Сэб.х100/(100-Сбенз.)The yield of ethylbenzene (in% of theoretical) is equal to the value of Sab.x 100/5 7.6; and the selectivity of its formation in% is Sab.x100 / (100-Sbens.)

В табл.2 приведены данные по активности и селективности катализаторов алкилирования бензола этиленом по предлагаемому способу получения.Table 2 shows data on the activity and selectivity of benzene alkylation catalysts with ethylene according to the proposed production method.

Пример 5. Определение механической прочности.Example 5. Determination of mechanical strength.

Для определения индекса прочности использовали полуавтоматический прибор конструкции ВНИИНефтехима для определения прочности катализатора (прибор ПИК-1) с ножом, имеющим ширину лезвия (0,8±0,013) мм.To determine the strength index, a semi-automatic device of the VNIINeftekhim design was used to determine the strength of the catalyst (PIK-1 device) with a knife having a blade width (0.8 ± 0.013) mm.

Для проведения испытания пробу катализатора просушили при 200-250°С в течение 2-х часов в сушильном шкафу и охладили в эксикаторе. Из подготовленной пробы отобрали 30 гранул катализатора и замерили их диаметр.For testing, the catalyst sample was dried at 200-250 ° C for 2 hours in an oven and cooled in a desiccator. 30 catalyst pellets were taken from the prepared sample and their diameter was measured.

Гранулы (экструдаты) укладывают в канавки подставки, ставят плавно под нож и сразу включают мотор. Раздавив гранулу (каретка с указателем останавливается в момент раздавливания), мотор останавливают, записывают показание (Z) по шкале.Granules (extrudates) are placed in the grooves of the stand, placed smoothly under the knife and immediately turn on the motor. After crushing the granule (the carriage with the indicator stops at the moment of crushing), the motor is stopped, the reading (Z) is recorded on the scale.

Механическая прочность катализатора (Р) в кг/гранулу определяется по формуле:The mechanical strength of the catalyst (P) in kg / granule is determined by the formula:

Р=m/e*Z,P = m / e * Z,

где m - масса гири, кг,where m is the mass of the weight, kg,

е - расстояние от оси качания рычага прибора до ножа (равно 10 см),e is the distance from the axis of swing of the lever of the device to the knife (equal to 10 cm),

Z - показание по шкале, при котором раздавливается гранула (расстояние от оси качания рычага до середины гири), см.Z - reading on a scale at which the granule is crushed (distance from the swing axis of the lever to the middle of the weight), see

Средняя прочность гранул определяется по формулеThe average strength of the granules is determined by the formula

Рсред=(m/e)*((Z1+Z2+...+Z30)/30),Rsred = (m / e) * ((Z 1 + Z 2 + ... + Z 30 ) / 30),

где Z1, Z2, Z30 - показания по шкале при раздавливании первой, второй и т.д. гранул,where Z 1 , Z 2 , Z 30 - readings on a scale when crushing the first, second, etc. granules

30 - число раздавленных гранул. Индекс прочности в кг/мм диаметра гранулы определяют по формуле30 - the number of crushed granules. The strength index in kg / mm of the diameter of the granules is determined by the formula

Ксред.=Рсред./Дсред.,Coll. = Del. / Del.,

где Рсред. - средняя механическая прочность катализатора, кг/гранулу,where is rsred. - average mechanical strength of the catalyst, kg / granule,

Дсред. - средний диаметр гранул, мм.Dsred. - the average diameter of the granules, mm

Таблица 1Table 1 Условия синтеза и характеристика катализаторов.The synthesis conditions and characteristics of the catalysts. № п/пNo. p / p ЦеолитZeolite СвязующееBinder Число прокалокNumber of calcinations КатализаторCatalyst Формуемая масса, ППП, %массFormable mass, SPP,% mass Силикатный модуль SiO2/Al2O3 Silicate module SiO 2 / Al 2 O 3 Обмен Na+ на NH4+(H+)Exchange of Na + for NH 4 + (H + ) Обмен на Са2+ или Mg2+ Exchange for Ca 2+ or Mg 2+ Обработка кислотойAcid treatment рНpH 1one 9999 Обмен, прокаливаниеExchange, calcination Обмен на Са2+ Exchange for Ca 2+ ГОА, HNO3 GOA, HNO 3 2,552,55 41.841.8 22 9999 ОбменExchange Обмен на Са2+ прокаливаниеExchange for Ca 2+ calcination ГОА, HCl, HNO3 GOA, HCl, HNO 3 2.02.0 38,138.1 33 9999 Обмен, прокаливаниеExchange, calcination Обмен на Са2+, прокаливаниеExchange for Ca 2+ , calcination АО-ТА, HCl,Н3PO4 AO-TA, HCl, H 3 PO 4 2.82.8 41,341.3 4four 6060 ОбменExchange Обмен на Mg2+ Exchange for Mg 2+ АО-ТАAO-TA 3,53,5 37,437,4 55 123123 Обмен, прокаливаниеExchange, calcination Обмен на Са2+ Exchange for Ca 2+ ГОА, HNO3, Н3PO4 GOA, HNO 3 , H 3 PO 4 1,91.9 40,940.9 66 123123 Обмен, прокаливаниеExchange, calcination Обмен на Mg2+ Exchange for Mg 2+ АО-ТА, HNO3 AO-TA, HNO 3 3.03.0 39,539.5 77 123123 ОбменExchange Обмен на Са2+ прокаливаниеExchange for Ca 2+ calcination ГОА, HNO3 GOA, HNO 3 4,04.0 35.335.3 88 240240 Нет обменаNo sharing Обмен на Mg2+, прокаливаниеExchange for Mg 2+ , calcination АО-ТА, Н3PO4 AO-TA, N 3 PO 4 3,23.2 47,647.6 99 6060 Нет обменаNo sharing Нет обменаNo sharing ГОА, Н3PO4 GOA, N 3 PO 4 4.24.2 49,849.8 1010 180180 ОбменExchange Обмен на Са2+ Exchange for Ca 2+ АО-ТА, HClAO-TA, HCl 2.32.3 45,045.0 11eleven ПрототипPrototype 1,51,5 54.754.7 Таблица 2table 2 Результаты испытаний катализаторов, синтезированных по условиям табл.1.The test results of the catalysts synthesized according to the conditions of table 1. №№ катализатора по табл.1Catalyst No. according to Table 1 Состав пробы, % массThe composition of the sample,% of the mass Выход Et-бензола от теор., %The yield of Et-benzene from theor.,% Селективность Et-бензола, %The selectivity of Et-benzene,% бензолbenzene толуолtoluene ксилолxylene Et-бензолEt benzene Ди- Et-бензолDi- Et-benzene Другие у/вOthers 1one 41,8041.80 0,500.50 0,800.80 40,7040.70 15,0015.00 1,201.20 70,7070.70 70,0070.00 22 48,8048.80 2,002.00 1,401.40 36,6036.60 8,408.40 2,802.80 63,5063.50 71,4071.40 33 43,7243.72 3,093.09 0,320.32 39,5039.50 8,498.49 4,884.88 68,5868.58 70,1870.18 4four 29,7029.70 6,746.74 2,092.09 40,0440.04 11,7911.79 9,649.64 69,5169.51 56,9556.95 55 52,2052,20 9,409.40 1,331.33 26,6226.62 5,025.02 4,714.71 46,2146.21 56,5456.54 66 45,2845.28 3,243.24 0,290.29 37,9237.92 7,907.90 5,375.37 65,8365.83 69,3069.30 77 43,6843.68 2,952.95 0,360.36 38,4038.40 8,318.31 5,075.07 66,7066.70 68,1868.18 88 58,9558.95 10,9710.97 1,431.43 22,9422.94 3,193.19 2,522,52 39,8339.83 55,8855.88 99 68,1868.18 0,230.23 сл.next 17,2517.25 6,046.04 8,308.30 29,9529.95 54,2154.21 1010 42,3042.30 1,901.90 1,61,6 40,0040.00 10,410,4 3,803.80 69,4469.44 69,3069.30 11 Прототип11 Prototype 46,1246.22 4,184.18 0,910.91 33,7333.73 6,786.78 8.288.28 58,5658.56 62,6062.60

Рассмотрение материалов табл.1 и 2 показывает, что предлагаемый способ позволяет получить катализаторы алкилирования бензола этиленом с высокой прочностью (коэффициент прочности на раскалывание выше 2,0 кг/мм диаметра) и высокими показателями по активности (выход этилбензола составляет 65,83 - 70,7% от теоретического) и селективности (выход этилбензола на превращенный бензол составляет 68,18-71.4%). При этом выход за заявляемые пределы характеристик формуемой массы, рН>4,0 и ППП>45%, приводит к тому, что прочность катализатора снижается до 1,3-1,4 кг/мм диаметра, что не приемлемо для промышленной эксплуатации; при рН<2,0 (пример 5) получается очень прочный катализатор, но активность его невысокая, при ППП<35 мас.% путем экструзии не формуется.A review of the materials of Tables 1 and 2 shows that the proposed method allows to obtain benzene alkylation catalysts with ethylene with high strength (cracking coefficient above 2.0 kg / mm diameter) and high activity rates (ethylbenzene yield is 65.83 - 70, 7% of theoretical) and selectivity (the yield of ethylbenzene to converted benzene is 68.18-71.4%). Moreover, going beyond the declared limits of the characteristics of the moldable mass, pH> 4.0 and SPP> 45%, leads to the fact that the strength of the catalyst is reduced to 1.3-1.4 kg / mm of diameter, which is not acceptable for industrial operation; at pH <2.0 (example 5), a very strong catalyst is obtained, but its activity is low, at SPP <35 wt.% it is not formed by extrusion.

Прокаливание после одного или двух обменов (всего 2-3 прокаливания) приводит, как правило, к высокой селективности катализатора в процессе алкилирования бензола этиленом.Calcination after one or two exchanges (2-3 calcinations in total) leads, as a rule, to a high selectivity of the catalyst during the alkylation of benzene with ethylene.

Применение цеолита типа пентасил в натриевой форме (без обменов) не позволяет получить активный катализатор (пример 9).The use of zeolite such as pentasil in sodium form (without exchanges) does not allow to obtain an active catalyst (example 9).

Таким образом, экспериментальный материал по условиям синтеза катализатора в сопоставлении с показателями прочности и активности продемонстрировал достоинства предлагаемого способа по сырьевой базе при одновременном увеличении прочности и активности.Thus, the experimental material in terms of the synthesis of the catalyst in comparison with the strength and activity indicators demonstrated the advantages of the proposed method for raw materials while increasing strength and activity.

Claims (1)

Способ получения катализатора алкилирования бензола этиленом путем смешения цеолита типа пентасил со связующим, формования и термической обработки, отличающийся тем, что в цеолите предварительно проведен обмен катионов натрия последовательно на катионы аммония и кальция или магния, в качестве связующего используют гидроксид алюминия псевдобемитной структуры с добавлением неорганической кислоты до рН 2÷4, формуемая масса характеризуется величиной потерь при прокаливании ППП=35÷45 мас.%, а термическая обработка проводится в одну-три ступени.A method of producing a benzene alkylation catalyst with ethylene by mixing a pentasil type zeolite with a binder, molding and heat treatment, characterized in that the zeolite is preliminarily exchanged for sodium cations sequentially for ammonium and calcium or magnesium cations, aluminum hydroxide of a pseudoboehmite structure with the addition of inorganic is used as a binder acid to pH 2 ÷ 4, the moldable mass is characterized by the value of losses during calcination of PPP = 35 ÷ 45 wt.%, and heat treatment is carried out in one to three Yeni.
RU2005135327/04A 2005-11-15 2005-11-15 Alkylation catalyst preparation method RU2289477C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005135327/04A RU2289477C1 (en) 2005-11-15 2005-11-15 Alkylation catalyst preparation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005135327/04A RU2289477C1 (en) 2005-11-15 2005-11-15 Alkylation catalyst preparation method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2289477C1 true RU2289477C1 (en) 2006-12-20

Family

ID=37666757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005135327/04A RU2289477C1 (en) 2005-11-15 2005-11-15 Alkylation catalyst preparation method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2289477C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10550045B2 (en) 2014-01-22 2020-02-04 Ngt Global Ag Methods for producing aromatic hydrocarbons from natural gas and installation for implementing same
US10550331B2 (en) 2014-03-28 2020-02-04 Ngt Global Ag Method of producing aromatic hydrocarbon concentrate from light aliphatic hydrocarbons, and installation for implementing same
US10556846B2 (en) 2014-08-12 2020-02-11 Ngt Global Ag Method of producing concentrate of aromatic hydrocarbon from liquid hydrocarbon fractions, and installation for implementing same
US11427770B2 (en) 2016-03-09 2022-08-30 Ngt Global Ag Method for producing high-octane motor gasolines of low-octane hydrocarbon fractions, fractions of gaseous olefins and oxygenates and a plant for the method embodiment

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10550045B2 (en) 2014-01-22 2020-02-04 Ngt Global Ag Methods for producing aromatic hydrocarbons from natural gas and installation for implementing same
US10550331B2 (en) 2014-03-28 2020-02-04 Ngt Global Ag Method of producing aromatic hydrocarbon concentrate from light aliphatic hydrocarbons, and installation for implementing same
US10556846B2 (en) 2014-08-12 2020-02-11 Ngt Global Ag Method of producing concentrate of aromatic hydrocarbon from liquid hydrocarbon fractions, and installation for implementing same
US11427770B2 (en) 2016-03-09 2022-08-30 Ngt Global Ag Method for producing high-octane motor gasolines of low-octane hydrocarbon fractions, fractions of gaseous olefins and oxygenates and a plant for the method embodiment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2238094B1 (en) Dehydration of alcohols on crystalline silicates
US4021502A (en) Converting low molecular weight olefins over zeolites
KR101217984B1 (en) Dehydration of alcohols in the presence of an inert component
JP2753650B2 (en) Process for producing alkylbenzenes using dealuminated zeolite Y-based catalyst and dealuminated mordenite-based catalyst
JP5615278B2 (en) Preparation of mixtures of methylenedianiline and its higher homologues using calcined metal oxide-silica catalyst
NO321464B1 (en) Composition containing a pentasil-type molecular sieve, and its preparation and use
RU2563648C2 (en) Improved method of producing zeolite-based catalyst for converting methanol into olefins
EP2528880A1 (en) Method for making a catalyst comprising a phosphorus modified zeolite to be used in a mto process
RU2289477C1 (en) Alkylation catalyst preparation method
JPH04230335A (en) Method for preparation of 2- and 3-phenylalkane using catalyst based on modified mordenite
RU2563649C2 (en) Method of producing zeolite-based catalyst for converting methanol into olefins
CA2022583C (en) Solid crystalline phosphoric acid hydrocarbon conversion catalyst
WO2012033502A1 (en) Aromatic alkylation catalyst
CN102746096A (en) Method for liquid phase transalkylation of polyethylbenzene and benzene
CN102869443B (en) Improved catalyst based on zeolite for producing olefins and for oligomerizing olefins
ES2294194T3 (en) PROCEDURE OF PRODUCTION OF PHENYLALCANS USING A COMBINATION OF TWO CATALYSTS.
JPH0656419A (en) Method for selective dealminization of zeolite surface and use of zeolite thus dealminized
CN103028435A (en) Catalyst for preparing propylene through conversion of methanol and preparation method of catalyst
ITMI982416A1 (en) PROCESS FOR THE PREPARATION OF TYOMFI ZEOLITE-BASED CATALYSTS.
WO2019228132A1 (en) Process for preparation of aromatic compound from biomass
RU2287370C1 (en) Method of production of globular catalyst of cracking
CN102847547A (en) Inorganic binder containing phosphorus and aluminum compounds
Wenyang et al. Nonaqueous synthesis of ZSM-35 and ZSM-5
RU2310509C1 (en) Method of preparing catalyst for hydrocracking of petroleum feedstock
JP6045890B2 (en) MCM-22 type zeolite having novel crystal structure and aromatic hydrocarbon purification catalyst comprising said zeolite