RU2323043C2 - Катализатор для дегидрогенизации парафина - Google Patents

Катализатор для дегидрогенизации парафина Download PDF

Info

Publication number
RU2323043C2
RU2323043C2 RU2005100036/04A RU2005100036A RU2323043C2 RU 2323043 C2 RU2323043 C2 RU 2323043C2 RU 2005100036/04 A RU2005100036/04 A RU 2005100036/04A RU 2005100036 A RU2005100036 A RU 2005100036A RU 2323043 C2 RU2323043 C2 RU 2323043C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dehydrogenation
less
oxide
mixture
composite catalyst
Prior art date
Application number
RU2005100036/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005100036A (ru
Inventor
Саид АЛЕРАСУЛ (US)
Саид АЛЕРАСУЛ
Гарольд Э. МАННИНГ (US)
Гарольд Э. МАННИНГ
Original Assignee
Энгельхард Корпорейшн
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 Энгельхард Корпорейшн filed Critical Энгельхард Корпорейшн
Publication of RU2005100036A publication Critical patent/RU2005100036A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2323043C2 publication Critical patent/RU2323043C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/32Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
    • C07C5/327Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
    • C07C5/333Catalytic processes
    • C07C5/3332Catalytic processes with metal oxides or metal sulfides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/26Chromium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201Impregnation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/02Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/04Alumina
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • B01J35/61310-100 m2/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • B01J35/615100-500 m2/g
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2523/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
    • C07C2523/02Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the alkali- or alkaline earth metals or beryllium
    • C07C2523/04Alkali metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2523/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
    • C07C2523/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • C07C2523/24Chromium, molybdenum or tungsten
    • C07C2523/26Chromium
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к катализаторам для дегидрогенизации парафинов. Описан композитный катализатор для дегидрогенизации, включающий:
- приблизительно 60 или более и приблизительно 95 мас.% или менее оксида алюминия;
- приблизительно 5 или более и приблизительно 30 мас.% или менее оксида хрома;
- приблизительно 0,1 или более и приблизительно 1 мас.% или менее оксида лития; и
- приблизительно 0,01 или более и приблизительно 5 мас.% или менее оксида натрия. Описан способ его получения, включающий смешивание оксида алюминия и соединения лития с получением первой смеси; формование первой смеси; объединение сформованной смеси с соединением хрома и соединением натрия с получением второй смеси; нагревание второй смеси при температуре приблизительно 500°С или выше и приблизительно 900°С или ниже в течение приблизительно от 1 и более минут до 400 или менее минут. Описан также катализатор приведенного выше состава (вариант), в котором оксид хрома и оксид натрия вводят в пористую матрицу из оксида алюминия и оксида лития. Технический эффект - повышение срока службы катализатора. 3 н. и 25 з.п. ф-лы.

Description

Область техники
Настоящее изобретение в целом относится к стойким катализаторам для дегидрогенизации с длительным сроком службы и высокой активностью. В частности, настоящее изобретение относится к композитным катализаторам, содержащим оксиды алюминия, хром, натрия и лития.
Предпосылки изобретения
Каталитические способы получения низших олефинов, таких как пропилен и изобутилен, путем дегидрогенизации низших алканов являются известными. Различные способы включают применение платиновых катализаторов, промотированных благородными металлами шпинельных катализаторов из алюмината цинка или катализаторов из хрома-оксида алюминия. Однако указанные каталитические процессы имеют два недостатка. Во-первых, получение высокого выхода затруднено ограничениями, касающимися равновесия. Во-вторых, высокие температуры, обычно необходимые для указанных процессов, проявляют тенденцию к разрушению катализатора.
Один из видов катализатора, обычно применяемого для дегидрогенизации низших алканов, включает оксид алюминия на носителе из диоксида хрома. Хотя данный катализатор и имеет относительно высокую активность дегидрогенизации, он подвержен быстрому коксованию во время реакции дегидрогенизации. Следовательно, требуется частое проведение нежелательных высокотемпературных циклов регенерации. Из-за необходимости частой регенерации существует потребность в катализаторах, имеющих высокую степень гидротермической стойкости, чтобы избежать их частой и дорогостоящей замены.
При использовании алюмохрома в качестве катализатора для дегидрогенизации быстрое коксование и частая регенерация также вызывают необходимость применения циклических процессов, таких как процесс Гудри. Циклические процессы включают применение параллельных реакторов, содержащих тонкий слой алюмохромового катализатора. Перед прохождением через катализатор в реакторе сырье подвергают предварительному нагреванию при помощи огневого нагревателя. Горячий продукт охлаждают, прессуют и подают на участок для фракционирования и выделения. Для осуществления непрерывного производства реакторы работают в синхронном цикле. Каждый полный цикл обычно включает дегидрогенизацию, регенерацию, выделение и продувку. Следующим условием непрерывного производства является применение параллельного ряда реакторов, например, от 3 до семи реакторов. Чтобы избежать ограничений, касающихся равновесия, во время цикла дегидрогенизации реакторы работают при давлении или ниже атмосферного (от 2 до 14 абс. фунтов на кв. дюйм). Регенерацию осуществляют предварительно нагретым прямой огневой горелкой воздухом или отработанным газом газовой турбины. Температуры регенерации составляют от 550 до 700°С.
Из-за таких тяжелых технологических условий срок службы катализатора для дегидрогенизации обычно составляет от одного до менее двух лет. Замену катализатора осуществляют тогда, когда уровни превращения и селективности падают ниже минимальных уровней, необходимых для экономичной работы установки. Например, катализатор для дегидрогенизации может иметь начальные величины превращения и селективности 50-60% и 88-90% соответственно, в то время как конечные величины превращения и селективности обычно составляют 40-45% и 75-85% соответственно. Поэтому желательна разработка улучшенных катализаторов для дегидрогенизации.
Оксигенаты составляют класс бензиновых добавок. Со времени принятия Поправок к Акту о чистом воздухе (Clean Air Act Amendments) в 1990 году потребность в оксигенатах увеличивается. Наиболее часто используемыми в настоящее время оксигенатами являются метанол, этанол и простые эфиры, такие как простой третичный метилбутиловый эфир (МТВЕ). Несмотря на что метанол и этанол содержат высокосмешивающиеся октаны, проблемы с токсичностью, смешиваемостью с водой, высокой упругостью паров по Рейду (RVP), высоким уровнем выделения оксида азота, низкой эффективностью топлива и стоимостью делают метанол и этанол менее привлекательными. Следовательно, МТВЕ является особенно привлекательным. Гомологи МТВЕ, такие как простой третичный этилбутиловый эфир (ЕТВЕ) и простой третичный метиламиловый эфир (ТАМЕ), становятся все более привлекательными.
Возможность получения простого эфира зачастую ограничивается нехваткой изоолефинового сырья. В данном отношении в способах получения как МТВЕ, так и ЕТВЕ в качестве сырья применяют изобутилен, в то время как в способах получения ТАМЕ в качестве сырья применяют изоамилен. Изобутилен и изоамилен обычно подают на процесс получения простого эфира из установки крекинга с флюидизированным катализатором (FCC), флюидизированной или замедленной установки для коксования либо из расположенных далее по ходу процесса установок для изомеризации и дегидрогенизации парафина. В результате доступность углеводородов, содержащих 4 или 5 атомов углерода, затруднена множеством всевозможных ограничений, включая свойства сырья, свойства катализатора для FCC, производственными условиями, условиями коксования, а также другими производственными ограничениями нефтеперерабатывающего завода. Химическая смесь С4 и С5 парафинов, олефинов и ароматических соединений, а также конкретная смесь изоолефинов с нормальными олефинами ограничены подобным образом.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение относится к композитным катализаторам для дегидрогенизации, имеющим высокую активность, высокую селективность, надежную гидротермическую стабильность, обеспечивающим высокий выход, длительный цикл срока службы катализаторов и низкую скорость дезактивации. Низкая скорость дезактивации может быть достигнута даже при работе при высоких температурах. Более того, целесообразно применение таких композитных катализаторов для дегидрогенизации без дополнительного водорода. Композитные катализаторы для дегидрогенизации обеспечивают эффективное применение сырья, используемого с получением полиолефинов, таких как полипропилен, а также бензиновых добавок, таких как МТВЕ.
Один из аспектов настоящего изобретения относится к композитному катализатору для дегидрогенизации, содержащему оксид алюминия, оксид хрома, оксид лития и оксид натрия. Данное изобретение также относится к способам получения композитного катализатора для дегидрогенизации.
Другой аспект данного изобретения относится к способу дегидрогенизации дегидрогенизируемого углеводорода, включающему контакт дегидрогенизируемого углеводорода с композитным катализатором для дегидрогенизации, содержащим оксид алюминия, оксид хрома, оксид лития и оксид натрия, с получением дегидрогенизированного углеводорода, такого как олефин.
Подробное описание изобретения
Стойкий при высокой температуре композитный катализатор для дегидрогенизации (носитель и катализатор) в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения содержит оксид алюминия, оксид хрома, оксид лития и оксид натрия. Вообще говоря, композитный катализатор для дегидрогенизации получают, смешивая оксид алюминия и соединение лития с получением смеси оксида алюминия, необязательно нагревая смесь до первой температуры, соединяя хромовое соединение и натриевое соединение со смесью оксида алюминия и нагревая до второй температуры (при осуществлении первой термической обработки). Альтернативно, композитный катализатор для дегидрогенизации получают, перемешивая оксид алюминия с получением смеси оксида алюминия, необязательно нагревая смесь до первой температуры, соединяя хромовое соединение, литиевое соединение и натриевое соединение со смесью оксида алюминия и нагревая до второй температуры (при осуществлении первой термической обработки).
В соответствии с одним из вариантов оксид алюминия, соединение лития и, необязательно, одну или несколько добавок вначале смешивают вместе. Конкретные примеры применимого оксида алюминия включают гамма-оксид алюминия, эта-оксид алюминия, тета-оксид алюминия и т.п. Примеры коммерчески доступных материалов включают материалы под торговым обозначением Pural® (такие как 200, ВТ, NF, NG, SB, SBI, SCC и SCF) и Catapal® (такие как А, В и С1) от Condea Chemie GmbH, а также материалы под торговым обозначением VersalTM (такие как В) от UOP, Inc.
Литиевое соединение превращают в оксид лития во время нагревания. Литиевое соединение представляет собой молекулу, содержащую, по меньшей мере, один атом лития. Общие примеры соединений лития включают литиевые соли, литиево-органические соединения, литий и оксид лития. Конкретные примеры соединений лития включают металлический порошок лития, ацетат лития, амид лития, бораты лития, карбонат лития, формиат лития, галоидные соединения лития, такие как фторид лития, хлорид лития, бромид лития и йодид лития, гидрид лития, гидроксид лития, гипохлорит лития, нитрат лития, нитрид лития, фосфат лития, силикат лития, цирконат лития, оксид лития, перхлорат лития, пероксид лития, метасиликат лития, сульфат лития, литий бутиллитий, литий метиллитий, литий фениллитий и т.п. Не желая быть привязанными к какой-либо теории, авторы полагают, что образующийся впоследствии оксид лития стабилизирует дефектные участки в оксиде алюминия.
Оксид алюминия и соединение лития перемешивают с целью равномерного распределения соединения лития в оксиде алюминия. В соответствии с одним из вариантов смесь содержит приблизительно 85% или более и приблизительно 99,9% или менее оксида алюминия, и приблизительно 0,1% или более и приблизительно 15% или менее соединения лития (все процентные величины приведены в расчете на сухую массу). В соответствии с другим вариантом смесь содержит приблизительно 90% или более и приблизительно 99,5% или менее оксида алюминия, и приблизительно 0,5% или более и приблизительно 10% или менее соединения лития. В соответствии с очередным вариантом смесь содержит приблизительно 95% или более и приблизительно 99% или менее оксида алюминия, и приблизительно 1% или более и приблизительно 5% или менее соединения лития. Альтернативно, если соединение лития вначале не смешивают с оксидом алюминия, то смесь содержит приблизительно 85% или более и приблизительно 100% или менее оксида алюминия.
Смесь оксида алюминия, независимо от присутствия соединения лития, может содержать необязательные добавки, такие как экструзионный агент, контролирующий реологию агент, такой как Methocel, связующее, поверхностно-активные вещества, кислоту, основание, глину, дополнительные материалы-носители, такие как диоксиды кремния, титана, циркония, оксид цинка, диоксид бора и т.п. Однако в соответствии с одним из вариантов дополнительные материалы-носители, такие как диоксиды кремния, титана, циркония, оксид цинка и диоксид бора, не добавляют к смеси оксида алюминия, поэтому они содержатся в получаемом композитном катализаторе всего лишь в небольших или следовых количествах.
Смесь оксида алюминия может быть хорошо перемешана в мешалке с большими сдвиговыми усилиями до получения довольно густой массы. Данная масса может быть экструдирована и/или получена в виде любой формы, включая цилиндры, кубики, звезды, три лепестка, четыре лепестка, шарики, таблетки или сферы, с применением подходящих механических средств. В соответствии с одним из вариантов перемешивание осуществляют в высокоинтенсивной среде, например, предлагаемой Littleford Mixer и выпускаемой Littleford Day, Inc., Florence, KY. Перемешивание продолжают в течение времени, достаточного с получением тонкоизмельченной равномерной смеси. В соответствии с другим вариантом во время перемешивания к смеси добавляют деионизированную воду в количестве, достаточном с получением густой, тестообразной массы, подходящей для экструзии.
После перемешивания смесь алюминия формуют или экструдируют в виде подходящей формы. Указанная форма по существу соответствует форме полученного носителя катализатора. В соответствии с одним из вариантов смесь оксида алюминия экструдируют непрерывным способом в широком диапазоне диаметров и форм. Примеры формовочных или экструзионных машин включают машины для формования литьем под давлением, одночервячные экструдеры, сдвоенные экструдеры, совместные экструдеры, штифтовые экструдеры, линейные экструдеры и экструдеры для формования мононитей.
Затем смесь оксида алюминия необязательно подвергают формованию с получением любой желательной формы. Примеры формовочных машин включают литьевые машины, таблетирующие машины, прокатные грануляторы, marumarizers и установки для гранулирования. Сформованная смесь оксида алюминия имеет форму сфер, таблеток, цилиндров, звезд, трех лепестков, четырех лепестков, шариков, пилюль, гранул, сот и кубиков. Формы, обычно называемые «макрочастицами», могут иметь любой подходящий размер. Однако в соответствии с предпочтительным вариантом размеры форм по существу одинаковы. Компоненты сформованного материала (оксид алюминия и, необязательно, соединение лития) перемешаны. Согласно одному из вариантов компоненты сформованного материала перемешаны равномерно.
После формования материала с получением желательной формы смесь оксида алюминия необязательно подвергают сушке, чтобы удалить всю оставшуюся жидкость (как правило, чтобы удалить оставшуюся воду). Сушку осуществляют, по меньшей мере, в одном из десикаторов в вакууме (пониженное давление) и/или при повышенной температуре (обжиг) в течение периода времени, достаточного для удаления всей оставшейся жидкости из сформованного материала.
Способ, которым сушат смесь оксида алюминия, не имеет значения. В соответствии с одним из вариантов высушенная смесь оксида алюминия содержит менее приблизительно 3 мас.% свободной влаги. В соответствии с другим вариантом высушенная смесь оксида алюминия содержит менее приблизительно 1 мас.% свободной влаги.
В соответствии с одним из вариантов сушка требует выполнения, по меньшей мере, одного из следующих условий: поддержание в течение ночи высокой температуры (свыше приблизительно 35°С), сушка в течение ночи и поддержание вакуума в течение ночи. При использовании высоких температур в соответствии с одним из вариантов сформованную смесь оксида алюминия нагревают приблизительно от 35 до 150°С в течение периода времени приблизительно от 5 секунд до 6 часов.
Смесь оксида алюминия подвергают необязательной термической обработке. При осуществлении такой термической обработки ее считают первой термической обработкой. Смесь оксида алюминия предпочтительно нагревают в содержащей кислород атмосфере, такой как воздух или водяной пар. Если соединение лития, оксид алюминия и какие-либо добавки соединяют в водной смеси, то сформованная смесь перед нагреванием может быть необязательно подвергнута сушке. В соответствии с одним из вариантов термическая обработка включает нагревание при температуре приблизительно 500°С или выше и приблизительно 1000°С или ниже в течение приблизительно от 1 и более минут до 300 и менее минут. В соответствии с другим вариантом термическая обработка включает нагревание при температуре приблизительно 600°С или выше и приблизительно 900°С или ниже в течение приблизительно от 5 и более минут до 200 и менее минут. В соответствии с очередным вариантом термическая обработка включает нагревание при температуре приблизительно 650°С или выше и приблизительно 850°С или ниже в течение приблизительно от 10 и более минут до 150 и менее минут.
Хотя это и не имеет значения для данного изобретения, при термической обработке смесь оксида алюминия имеет площадь поверхности, достаточную для облегчения размещения на/в нем соединения хрома. В соответствии с одним из вариантов подвергнутая термической обработке смесь оксида алюминия имеет площадь поверхности приблизительно 50 м2/г или более и приблизительно 400 м2/г или менее. В соответствии с другим вариантом подвергнутая термической обработке смесь оксида алюминия имеет площадь поверхности приблизительно 75 м2/г или более и приблизительно 300 м2/г или менее. Подвергнутая термической обработке смесь оксида алюминия независимо от присутствия в ней соединения лития имеет пористую структуру во всем объеме сформованной смеси. Пористая структура смеси оксида алюминия облегчает введение в него во время последующей обработки соединения хрома, соединения лития (в случае его отсутствия), соединения натрия и дополнительных добавок.
Соединения хрома, соединения лития (в случае его отсутствия), соединения натрия и дополнительных добавок вводят во всю массу смеси оксида алюминия. В отличие от многих каталитических композитов, когда каталитический металл наносят на наружные края носителя, соединения хрома вводят вдоль поперечного сечения полученного композитного катализатора. Это означает, что соединение хрома проникает во всю массу смеси оксида алюминия. В соответствии с одним из вариантов соединение хрома равномерно вводят в смесь оксида алюминия. Значение термина «равномерно» приведено ниже.
Соединение хрома смешивают со смесью подвергнутого термической обработке оксида алюминия. Если смесь оксида алюминия не содержит соединения лития, то указанное соединение добавляют к соединению хрома. Соединение хрома представляет собой молекулу, содержащую, по меньшей мере, один атом хлора. Соединение хрома превращают в оксид хрома во время нагревания (один или несколько оксидов хрома (III) и оксидов хрома (VI)). Общие примеры соединений хрома включают хром, соли хрома, хроматы, хромовую кислоту и оксиды хрома. Конкретные примеры соединений хрома включают хром, хромат натрия, дихромат натрия, хромат калия, дихромат калия, дихромат аммония, хромовую кислоту, хромовый хлорид, хромовый ацетилацетонат, хромовый сульфат калия, оксид хрома (III), оксид хрома (VI), хромат бария, хромилхлорид, хромат бария, хромат стронция, хромат свинца, нитрид хрома, нитрат хрома, фторид хрома и т.п.
Соединение натрия смешивают со смесью подвергнутого термической обработке оксида алюминия. Соединение натрия представляет собой молекулу, содержащую, по меньшей мере, один атом натрия. Соединение натрия превращают в оксид натрия во время нагревания. Общие примеры соединений натрия включают соли натрия, хроматы натрия, органические соединения натрия и оксид натрия. Конкретные примеры соединений натрия включают оксид натрия, фторид натрия, хлорид натрия, бромид натрия, йодид натрия, хромат натрия, дихромат натрия, ацетат натрия, бикарбонат натрия, карбонат натрия, формиат натрия, гидроксид натрия, метасиликат натрия, нитрат натрия, нитрит натрия, фосфат натрия, сульфат натрия, сульфит натрия и т.п. В соответствии с одним из вариантов соединение натрия и соединение хрома представляют собой одинаковое соединение, такое как хромат натрия или дихромат натрия.
Смесь оксида алюминия, соединение хрома, соединение лития (при его отсутствии в смеси оксида алюминия) и соединение натрия соединяют предпочтительно с водой, более предпочтительно с деионизированной водой, и перемешивают таким образом, чтобы соединение хрома, соединение лития (при его отсутствии в смеси оксида алюминия) и соединение натрия были распределены вокруг/в смеси оксида алюминия (не только в поверхностных порах), частично благодаря пористой структуре смеси оксида алюминия в целом. Затем воду удаляют, применяя, по меньшей мере, пониженное давление или осторожное нагревание.
После объединения смеси оксида алюминия, соединения хрома, соединения лития (при его отсутствии в смеси оксида алюминия) и соединения натрия осуществляют необязательную сушку для удаления всей оставшейся жидкости (как правило, для удаления оставшейся воды). Сушку осуществляют, по меньшей мере, в одном из десикаторов в вакууме (пониженное давление) и/или при повышенной температуре (обжиг) в течение периода времени, достаточного для удаления всей оставшейся жидкости. При использовании высоких температур в соответствии с одним из вариантов нагревание осуществляют при температуре приблизительно от 35 до 150°С в течение периода времени приблизительно от 5 минут до 10 часов.
Способ, которым сушат комбинированный катализатор, не имеет значения. В соответствии с одним из вариантов высушенный комбинированный катализатор содержит менее приблизительно 3 мас.% свободной влаги. В соответствии с другим вариантом высушенный комбинированный катализатор содержит менее приблизительно 1 мас.% свободной влаги.
Комбинированный катализатор подвергают термической обработке. При осуществлении необязательной предварительной термической обработки ее считают второй термической обработкой. Комбинированный катализатор предпочтительно нагревают в содержащей кислород атмосфере, такой как воздух или водяной пар. В соответствии с одним из вариантов термическая обработка включает нагревание при температуре приблизительно 500°С или выше и приблизительно 900°С или ниже в течение приблизительно от 1 и более минут до 400 и менее минут. В соответствии с другим вариантом термическая обработка включает нагревание при температуре приблизительно 550°С или выше и приблизительно 800°С или ниже в течение приблизительно от 5 и более минут до 300 и менее минут. В соответствии с очередным вариантом термическая обработка включает нагревание при температуре приблизительно 600°С или выше и приблизительно 750°С или ниже в течение приблизительно от 10 и более минут до 150 и менее минут. При осуществлении первой и второй термических обработок первую термическую обработку осуществляют при более высокой температуре, чем вторую термическую обработку.
В соответствии с одним из вариантов полученный композитный катализатор содержит приблизительно 60% или более и приблизительно 95% или менее оксида алюминия, приблизительно 5% или более и приблизительно 30% или менее оксида хрома, приблизительно 0,01% или более и приблизительно 5% или менее оксида лития, приблизительно 0,01% или более и приблизительно 5% или менее оксида натрия (все процентные величины приведены в расчете на массу). В соответствии с другим вариантом композитный катализатор содержит приблизительно 70% или более и приблизительно 90% или менее оксида алюминия, приблизительно 10% или более и приблизительно 25% или менее оксида хрома, приблизительно 0,05% или более и приблизительно 3% или менее оксида лития, приблизительно 0,05% или более и приблизительно 3% или менее оксида натрия. В соответствии с другим вариантом композитный катализатор содержит приблизительно 75% или более и приблизительно 85% или менее оксида алюминия, приблизительно 15% или более и приблизительно 22% или менее оксида хрома, приблизительно 0,01% или более и приблизительно 1% или менее оксида лития, приблизительно 0,1% или более и приблизительно 1% или менее оксида натрия.
В соответствии с одним из вариантов композитный катализатор содержит пористую матрицу из оксида алюминия и оксида лития с оксидом хрома и оксидом натрия, равномерно распределенными в/на порах матрицы из оксида алюминия и оксида лития. Подобную ориентацию получают при первоначальном смешивании соединения лития с оксидом алюминия с получением смеси оксида алюминия. В соответствии с другим вариантом композитный катализатор содержит пористую матрицу из оксида алюминия с оксидом хрома, оксидом лития и оксидом натрия, равномерно распределенными в/на порах матрицы из оксида алюминия. Подобную ориентацию получают при добавлении к смеси оксида алюминия (не содержащей соединения лития) соединения лития с соединением хрома и соединением натрия. Однако соединение лития может быть вначале смешано с оксидом алюминия с получением смеси оксида алюминия и добавлено к указанной смеси с соединением хрома и соединением натрия. В соответствии с данным вариантом композитный катализатор содержит пористую матрицу из оксида алюминия и оксида лития с оксидом хрома, оксидом лития и оксидом натрия, равномерно распределенными в/на порах матрицы из оксида алюминия и оксида лития.
Равномерность распределения хрома по всему композитному катализатору может быть установлена способом «хромового отображения». Его осуществляют, применяя сканирующий электронный микроскоп, снабженный спектральным дисперсионным рентгеновским детектором. Например, может быть использован микроскоп Hitachi S-3500 N. По мере того как детектор сканирует отдельный шарик из композитного катализатора, он испускает определенное количество рентгеновских импульсов, пропорциональное концентрации хрома на данном участке шарика. Количество импульсов, записанное в середине шарика, сравнивают с количеством, записанным на его наружных краях.
В соответствии с одним из вариантов, если количество импульсов, записанное в середине шарика, не превышает 30% от количества, записанного на его наружных краях, то хром распределен равномерно по всему композитному катализатору. В соответствии с другим вариантом, если количество импульсов, записанное в середине шарика, не превышает 20% от количества, записанного на его наружных краях, то хром распределен равномерно по всему композитному катализатору. В соответствии со следующим вариантом, если количество импульсов, записанное в середине шарика, не превышает 10% от количества, записанного на его наружных краях, то хром распределен равномерно по всему композитный катализатору.
Композитный катализатор имеет отношение оксида хрома к оксиду лития, обеспечивающее стабильность и/или низкую скорость дезактивации, и/или облегчает процесс каталитической дегидрогенизации. В соответствии с одним из вариантов отношение оксида хрома к оксиду лития в композитном катализаторе для дегидрогенизации составляет приблизительно от 1:1 до 500:1 (в расчете на массу). В соответствии с другим вариантом отношение оксида хрома к оксиду лития в композитном катализаторе для дегидрогенизации составляет приблизительно от 2:1 до 100:1. В соответствии со следующим вариантом отношение оксида хрома к оксиду лития в композитном катализаторе для дегидрогенизации составляет приблизительно от 5:1 до 20:1.
Полученный композитный катализатор необязательно содержит добавки, обеспечивающие стабильность и/или низкую скорость дезактивации, и/или облегчает процесс каталитической дегидрогенизации. Примеры добавок включают поверхностно-активные вещества, связующие и т.п. В соответствии с одним из вариантов полученный композитный катализатор содержит приблизительно 0,01% или более и приблизительно 10% или менее необязательной добавки (все процентные величины приведены в расчете на массу). В соответствии с другим вариантом полученный композитный катализатор содержит приблизительно 0,05% или более и приблизительно 5% или менее необязательной добавки. Указанные добавки могут быть вначале смешаны с оксидом алюминия и соединением лития и/или со смесью лития-оксида алюминия вместе с соединением хрома.
Согласно одному из вариантов композитный катализатор в соответствии с настоящим изобретением не содержит один или несколько из таких элементов, как никель, платина, палладий и цинк. В указанных вариантах при некоторых условиях один или несколько из таких элементов, как никель, платина, палладий и цинк, могут отрицательно повлиять на реакцию дегидрогенизации. Согласно другому варианту композитный катализатор в соответствии с настоящим изобретением не содержит один или несколько из таких элементов, как никель, платина и палладий.
Полученный композитный катализатор имеет площадь поверхности, достаточную для облегчения реакций дегидрогенизации. В соответствии с одним из вариантов композитный катализатор имеет площадь поверхности приблизительно 30 м2/г или более и приблизительно 300 м2/г или менее. В соответствии с другим вариантом композитный катализатор имеет площадь поверхности приблизительно 50 м2/г или более и приблизительно 250 м2/г или менее. В соответствии со следующим вариантом композитный катализатор имеет площадь поверхности приблизительно 70 м2/г или более и приблизительно 200 м2/г или менее.
Композитный катализатор в соответствии с настоящим изобретением подвергают контакту с исходным сырьем в подходящих условиях для облегчения реакции дегидрогенизации. Например, пропан используют в качестве исходного сырья с получением пропилена, а изобутан используют в качестве исходного сырья с получением изобутилена. Общие примеры исходных сырьевых материалов (дегидрогенизируемые углеводороды) включают алифатические соединения, содержащие приблизительно 2 или более и приблизительно 30 или менее атомов углерода на молекулу, алкилароматические углеводороды, в которых алкилгруппа содержит приблизительно 2 или более и приблизительно 6 или менее атомов углерода, и нафтены или алкилзамещенные нафтены, в которых алкилгруппа содержит приблизительно 2 или более и приблизительно 6 или менее атомов углерода. Конкретные примеры дегидрогенизируемых углеводородов включают этан, пропан, н-бутан, изобутан, н-пентан, изопентан, н-гексан, 2-метилпентан, 3-метилпентан, 2,2-диметилбутан, н-гептан, 2-метилгексан, 2,2,3-триметилбутан, циклопентан, циклогексан, метилциклопентан, этилциклопентан, н-пропилциклопентан, 1,3-диметилциклогексан, этилбензол, н-бутилбензол, 1,3,5-триэтилбензол, изопропилбензол, изобутилбензол, этилнафталин и т.п.
Вообще говоря, виды исходного сырья, подходящие для использования в настоящем изобретении, как правило, содержат парафиновые углеводороды, содержащие приблизительно 2 или более и приблизительно 20 или менее атомов углерода. В соответствии с другим вариантом подходящие виды исходного сырья содержат парафиновые углеводороды, содержащие приблизительно 3 или более и приблизительно 12 или менее атомов углерода. В соответствии с одним из вариантов подходящие виды исходного сырья кипят при температуре около 400°С или ниже при атмосферном давлении. В соответствии с другим вариантом подходящие виды исходного сырья кипят при температуре около 250°С или ниже при атмосферном давлении.
В соответствии с одним конкретным вариантом разработан каталитический способ дегидрогенизации углеводородов для прямого или конечного обогащения до простых эфиров, таких как (но не ограничиваясь ими) МТВЕ, ЕТВЕ и ТАМЕ. Исходное сырье, применимое в настоящем изобретении и подходящее с получением этерификационного сырья, обычно включает алифатические или алициклические углеводороды, содержащие приблизительно 3 или более и приблизительно 7 или менее атомов углерода. Поскольку в результате большей части процессов этерификации изоолефины превращаются в простые эфиры, исходное сырье для таких процессов может потребовать изомеризации перед этерификацией. В соответствии с настоящим изобретением изопарафины, а также обычные парафины могут быть подвергнуты эффективной дегидрогенизации, позволяя таким образом гибко осуществлять указанный процесс до, после или одновременно со стадией изомеризации.
В соответствии с другим конкретным вариантом разработан способ дегидрогенизации углеводородов для улучшения исследования бензина и/или октанового числа для моторов. Олефиновый углеводород, имеющий температуру кипения в рамках интервала температур кипения бензина или лигроина, имеет более высокое октановое число для исследований и моторов, чем его парафиновые аналоги. По меньшей мере, часть таких видов исходного сырья, как правило, включает парафиновые углеводороды, содержащие приблизительно 3 или более и приблизительно 12 или менее атомов углерода, при этом парафиновый углеводород может быть нормальным, разветвленным либо тем и другим одновременно.
В соответствии с очередным конкретным вариантом разработан способ дегидрогенизации углеводородов, которые могут быть использованы в качестве сырья для процесса алкилирования на нефтеперерабатывающих заводах. Виды исходного сырья, подходящие для гидрогенизации и подаваемые в установку для алкилирования, обычно содержат парафиновые углеводороды, содержащие приблизительно 2 или более и приблизительно 6 или менее атомов углерода. В соответствии с другим вариантом виды исходного сырья, подаваемые в установку для алкилирования, содержат парафиновые углеводороды, содержащие приблизительно 3 или более и приблизительно 5 или менее атомов углерода, включая приблизительно 4 атома углерода. Парафиновая фракция таких видов исходного сырья может быть нормальной, разветвленной либо включать те и другие углеводороды.
В соответствии со следующим конкретным вариантом разработан способ дегидрогенизации углеводородов, которые могут быть использованы в качестве сырья для коммерческого химического производства. Виды исходного сырья, содержащие приблизительно 3 или более и приблизительно 5 или менее атомов углерода, подвергают гидрогенизации в олефиновое исходное сырье для последующего получения полиэтилена, полипропилена, полибутилена, полиизобутилена или других химических композиций, обычно продаваемых в твердом или жидком виде.
Указанное исходное сырье может быть обработано с применением каталитических способов в соответствии с настоящим изобретением в чистом виде либо может быть смешано с рециркулированными порциями потока продуктов с процесса дегидрогенизации. Подобным образом сочетания вышеописанных вариантов сырья могут быть направлены на осуществления каталитических способов в соответствии с настоящим изобретением, а продукты затем могут быть фракционированы в виде отдельных партий продуктов. Каталитические способы в соответствии с настоящим изобретением также могут быть осуществлены в ограниченном виде, когда в какой-либо период времени на установке обрабатывается только один вид исходного сырья.
Процесс дегидрогенизации в соответствии с настоящим изобретением необязательно начинается с предварительного нагревания углеводородного исходного сырья. Указанное исходное сырье может быть подвергнуто предварительному нагреванию в теплообменниках для сырья/выходящего из реактора потока перед его подачей в печь или контактом с другим высокотемпературным отработанным теплом в качестве источника для окончательного предварительного нагревания до нужной температуры на входе в каталитическую реакционную зону. Подходящие конечные источники для предварительного нагревания включают, например, отработанное тепло с других установок нефтеперерабатывающих заводов, таких как установка для жидкого каталитического крекинга, установка для флюидизированного или замедленного коксования, установка для гидрокрекинга, установка для дистилляции сырья, установка для каталитического реформинга и/или установки для гидрообработки, имеющихся на обычных нефтеперерабатывающих заводах.
Реакционная зона может включать один или несколько реакторов с неподвижными слоями, содержащими одинаковые или различные катализаторы, реактор с подвижным слоем или реактор с флюидизированным слоем. Исходное сырье может быть подвергнуто контакту со слоем катализатора в потоке, направленном вверх, вниз или радиально. Реагенты могут быть в жидкой фазе, смешанной жидкой и паровой фазе или в паровой фазе.
Согласно вариантам, в которых применяют реактор с неподвижным слоем, реакционная зона дегидрогенизации может включать, по меньшей мере, два реактора с неподвижным слоем. Реакторы с неподвижным слоем в соответствии с настоящим изобретением могут также включать несколько каталитических слоев. Несколько указанных слоев в одном реакторе с неподвижным слоем могут также включать одинаковые или различные катализаторы.
Поскольку реакции дегидрогенизации, как правило, эндотермичны, может быть использовано межстадийное нагревание, включающее устройство для переноса тепла между реакторами с неподвижными слоями или между каталитическими слоями под одним и тем же кожухом реактора. Источники тепла могут включать обычные технологические нагреватели, такие как одна или несколько технологических печей, либо представлять собой выделяемое внутри тепло, например тепло, выделяемое при регенерации катализатора во время флюидизированного каталитического процесса. Может быть также использовано тепло источников нагревания с других установок нефтеперерабатывающего процесса.
Поток, выходящий из реакционной зоны дегидрогенизации, как правило, охлаждают и направляют в сепараторное устройство, такое как отгоночная колонна, в которой легкие углеводороды, образовавшиеся во время реакции, могут быть удалены и направлены в более подходящие углеводородные сборники. При осуществлении способа в присутствии дополнительного количества водорода или достаточного количества образующегося внутри водорода может быть включена отдельная стадия отделения водорода далее по ходу процесса и перед отделением легких углеводородов. Некоторая часть восстановленного водорода может быть снова рециркулирована в процесс, в то время как некоторая часть водорода может быть вдута во внутренние системы, такие как топливо для установок или нефтеперерабатывающего завода.
Продукт отгонки в виде жидкого потока затем, как правило, подают в устройства для обработки далее по ходу процесса. Олефиновый продукт может быть необязательно направлен в устройство для полимеризации или на изомеризацию, а затем направлен в устройство для превращения, в присутствии алканола, в простой эфир. Если, по меньшей мере, часть олефина с процесса в соответствии с настоящим изобретением представляет собой изоолефин, то поток может быть направлен непосредственно в устройство для превращения в простой эфир или в устройство для полимеризации. Перед направлением в устройство для превращения в простой эфир поток продукта может быть подвергнут очистке, включающей удаление из продукта непревращенного парафинового углеводорода. Такой непревращенный продукт может быть вновь возвращен в реакционную зону либо использован в других установках процесса. Олефиновый продукт может быть направлен на процесс алкилирования для взаимодействия с изопарафином с получением высокооктановых, бензиновых смешивающихся компонентов с низкой летучестью. Олефиновый продукт может быть направлен на процесс химического производства для превращения в другие нужные химические продукты или технологические потоки. Методы интеграции способа в соответствии с настоящим изобретением в другие известные процессы или продукты нефтеперерабатывающих или химических заводов известны специалистам в данной области техники.
Композитный катализатор применяют при температуре, облегчающей процессы каталитической дегидрогенизации. В соответствии с одним из вариантов температура во время каталитической дегидрогенизации составляет приблизительно 250°С или выше и приблизительно 700°С или ниже. В соответствии с другим вариантом температура во время каталитической дегидрогенизации составляет приблизительно 400°С или выше и приблизительно 650°С или ниже. Реакционные температуры ниже указанных интервалов могут привести к пониженной конверсии парафина и более низкому выходу олефина. Реакционные температуры вышеуказанных интервалов могут привести к пониженной селективности и более низкому выходу олефина.
Композитный катализатор применяют при давлении, облегчающем процессы каталитической гидрогенизации. В соответствии с одним из вариантов давление во время каталитической гидрогенизации составляет приблизительно 0 абс. фунтов на кв. дюйм (вакуумное давление) или выше и приблизительно 500 абс. фунтов на кв. дюйм или ниже. В соответствии с другим вариантом давление во время каталитической гидрогенизации составляет приблизительно 2 абс. фунтов на кв. дюйм или выше и приблизительно 20 абс. фунтов на кв. дюйм или ниже. В соответствии со следующим вариантом давление во время каталитической гидрогенизации составляет приблизительно 20 абс. фунтов на кв. дюйм или выше и приблизительно 300 абс. фунтов на кв. дюйм или ниже. Слишком высокое реакционное давление повышает затраты на энергию и оборудование и вызывает снижение средних прибылей. Слишком высокие скорости циркуляции водорода также могут повлиять на равновесие реакции и вызвать нежелательное снижение уровня конверсии парафина и более низкий выход олефина.
Композитный катализатор применяют с объемной скоростью (WHSV) для облегчения процессов каталитической дегидрогенизации. В соответствии с одним из вариантов WHSV составляет приблизительно 0,1 час-1 или выше и приблизительно 100 час-1 или ниже. В соответствии с другим вариантом WHSV составляет приблизительно 0,5 час-1 или выше и приблизительно 50 час-1 или ниже. Объемные скорости подачи, превышающие указанные здесь значения, как правило, приводят к снижению конверсии парафина, препятствующей повышению селективности олефина, что вызывает снижение выхода олефина. Объемные скорости подачи нижеуказанных здесь значений обычно обходятся дорого в смысле капитальных затрат.
Композитный катализатор для дегидрогенизации и способ в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают превосходные общие характеристики дегидрогенизации, включая одну или несколько таких характеристик, как высокая селективность, высокая активность, низкая скорость дезактивации, высокий выход и т.п. Согласно одному из вариантов композитные катализаторы для дегидрогенизации в соответствии с настоящим изобретением способны обеспечить уровень конверсии парафина около 50% и выше. Согласно другому варианту композитные катализаторы для дегидрогенизации способны обеспечить уровень конверсии парафина около 50% и выше. Согласно одному из вариантов композитные катализаторы для дегидрогенизации в соответствии с настоящим изобретением способны обеспечить уровень селективности олефина около 85% и выше. Согласно другому варианту композитные катализаторы для дегидрогенизации способны обеспечить уровень селективности олефина около 92% и выше. Согласно одному из вариантов композитные катализаторы для дегидрогенизации в соответствии с настоящим изобретением способны обеспечить уровень выхода олефина около 40% и выше. Согласно другому варианту композитные катализаторы для дегидрогенизации способны обеспечить уровень выхода олефина около 50% и выше.
Катализатор для дегидрогенизации и способ в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают вышеуказанный уровень характеристик, предотвращая при этом дезактивацию катализатора и тем самым продляя цикл службы катализатора в условиях дегидрогенизации. Это происходит частично благодаря относительно высокой гидротермической стабильности, проявляемой композитными катализаторами для дегидрогенизации. Согласно одному из вариантов композитные катализаторы для дегидрогенизации в соответствии с настоящим изобретением имеют уровень потерь дезактивации выхода олефина около 5% или менее в течение 200 дней. Согласно другому варианту композитные катализаторы для дегидрогенизации имеют уровень потерь дезактивации выхода олефина около 2% или менее в течение 200 дней. Согласно очередному варианту композитные катализаторы для дегидрогенизации имеют уровень потерь дезактивации выхода олефина около 1% или менее в течение 200 дней.
Согласно одному из вариантов композитные катализаторы для дегидрогенизации в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы с получением олефина без существенных потерь выхода (менее 5%) в течение около 200 и более дней. Согласно другому варианту композитные катализаторы для дегидрогенизации могут быть использованы с получением олефина без существенных потерь выхода в течение около 250 и более дней. Согласно следующему варианту композитные катализаторы для дегидрогенизации могут быть использованы с получением олефина без существенных потерь выхода в течение около 300 и более дней. Согласно одному из вариантов конечные уровни конверсии и селективности достигаются через 2 и более лет использования. Согласно другому варианту конечные уровни конверсии и селективности достигаются через 2,5 и более лет использования.
Общие примеры дегидрогенизированных углеводородов, получаемых каталитическим способом из исходных сырьевых материалов, включают олефиновые соединения, содержащие приблизительно 2 или более и приблизительно 30 или менее атомов углерода на молекулу, алкенилароматические углеводороды, в которых алкенилгруппа содержит приблизительно 2 или более и приблизительно 6 или менее атомов углерода, и нафтены или алкилзамещенные нафтены, в которых алкенилгруппа содержит приблизительно 2 или более и приблизительно 6 или менее атомов углерода. Конкретные примеры дегидрогенизированных углеводородов включают этилен, пропилен, бутен, изобутилен, пентен, изопентен, гексен, 2-метилпентен, 3-метилпентен, 2,2-диметилбутен, гептен, 2-метилгексен, 2,2,3-триметилбутен, циклопентен, циклогексен, метилциклопентен, этилциклопентен, н-пропилциклопентен, пропиленилпентан, 1,3-диметилциклогексен, стирол, бутенилбензол, триэтенилбензол, метилстирол, изобутенилбензол, этенилнафталин и т.п.
Нижеприведенные примеры иллюстрируют настоящее изобретение. Если не оговорено особо, в приведенных ниже примерах, описании и формуле изобретения все части и процентные величины приведены в расчете на массу, все температуры приведены в градусах по Цельсию, а давление равно атмосферному или приблизительно атмосферному давлению.
Пример 1
Оксид алюминия (1076,9 г), нитрат лития (10,3 г), 70% азотную кислоту (50 г) и деионизированную воду (170 г) перемешивают в течение 10-15 минут. Смесь экструдируют в виде 1/8-дюймовых цилиндров и дают им возможность сохнуть на воздухе в течение ночи. Цилиндры сушат в печи при 120°С в течение 24 часов, а затем охлаждают до комнатной температуры. Затем цилиндры нагревают при 850°С в течение 60 минут. Полученные цилиндры (300 г), дигидрат бихромата натрия (10,3 г), оксид хрома (VI) (98,8 г) и деионизированную воду (109 г) объединяют, перемешивают, нагревают при 40°С в течение 75 минут и при 60°С в течение 30 минут. Затем воду выпаривают. Цилиндры помещают в печь на 2 часа при 120°С. Полученные цилиндры нагревают при 660°С в течение 120 минут. Полученный катализатор содержит примерно 71 мас.% оксида алюминия, примерно 24 мас.% оксида хрома, примерно 0,1 мас.% оксида лития и примерно 0,5 мас.% оксида натрия.
Пример 2
Оксид алюминия (1076,9 г), 70% азотную кислоту (50 г) и деионизированную воду (170 г) перемешивают в течение 10-15 минут. Смесь экструдируют в виде 1/8-дюймовых цилиндров и дают им возможность сохнуть на воздухе в течение ночи. Цилиндры сушат в печи при 120°С в течение 24 часов, а затем охлаждают до комнатной температуры. Затем цилиндры нагревают при 850°С в течение 60 минут. Полученные цилиндры (300 г), дигидрат бихромата натрия (10,3 г), нитрат лития (10,3 г), оксид хрома (VI) (98,8 г) и деионизированную воду (109 г) объединяют, перемешивают, нагревают при 40°С в течение 75 минут и при 60°С в течение 30 минут. Затем воду выпаривают. Цилиндры помещают в печь на 2 часа при 120°С. Полученные цилиндры нагревают при 660°С в течение 120 минут. Полученный катализатор содержит примерно 71 мас.% оксида алюминия, примерно 24 мас.% оксида хрома, примерно 0,5 мас.% оксида лития и примерно 0,5 мас.% оксида натрия.
Дегидрогенизация дегидрогенизируемых углеводородов представляет собой важный коммерческий процесс по причине высокого и разнообразного спроса на дегидрогенизируемые углеводороды, которые могут быть использованы с получением различных химических продуктов, таких как детергенты, пластмассы, синтетические каучуки, фармацевтические продукты, высокооктановый бензин, отдушки, высыхающие масла, ионообменные смолы и другие различные продукты, хорошо известные специалистам в данной области техники. Одним из примеров такого спроса является получение высокооктанового бензина с применение С3 и С4 моноолефинов для алкилирования изобутана. Другим примером такого спроса является дегидрогенизация нормальных парафиновых углеводородов с получением нормальных моноолефинов, содержащих от 3 до 30 атомов углерода на молекулу. Такие нормальные моноолефины, в свою очередь, могут быть использованы для синтеза большого ряда других химических продуктов. Что касается применения продуктов, получаемых дегидрогенизацией алкилароматических углеводородов, они находят широкое применение в нефтяной, нефтехимической, фармацевтической промышленности, промышленности по производству детергентов, пластмасс, а также в других отраслях промышленности.
Несмотря на то что данное изобретение было описано со ссылкой на конкретные варианты, подразумевается, что его различные модификации станут очевидными для специалистов в данной области техники после изучения данного описания. Поэтому подразумевается, что описанное изобретение включает подобные модификации в объем прилагаемой формулы изобретения.

Claims (28)

1. Композитный катализатор для дегидрогенизации, включающий:
приблизительно 60 или более и приблизительно 95 мас.% или менее оксида алюминия;
приблизительно 5 или более и приблизительно 30 мас.% или менее оксида хрома;
приблизительно 0,1 или более и приблизительно 1 мас.% или менее оксида лития и
приблизительно 0,01 или более и приблизительно 5 мас.% или менее оксида натрия.
2. Композитный катализатор для дегидрогенизации по п.1, в котором оксид хрома, оксид лития и оксид натрия вводят в пористую матрицу из оксида алюминия.
3. Композитный катализатор для дегидрогенизации по п.1, в котором оксид хрома и оксид натрия вводят в пористую матрицу из оксида алюминия и оксида лития.
4. Композитный катализатор для дегидрогенизации по п.1, в котором указанный композитный катализатор для дегидрогенизации включает приблизительно 75 или более и приблизительно 85 мас.% или менее оксида алюминия, приблизительно 15 или более и приблизительно 22 мас.% или менее оксида хрома, приблизительно 0,1 или более и приблизительно 1 мас.% или менее оксида лития, приблизительно 0,1 или более и приблизительно 1 мас.% или менее оксида натрия.
5. Композитный катализатор для дегидрогенизации по п.1, дополнительно включающий приблизительно 0,01 или более и приблизительно 10 мас.% или менее добавки, содержащей, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей экструзионный агент, контролирующий реологию агент, связующее, поверхностно-активное вещество и глину.
6. Композитный катализатор для дегидрогенизации по п.1, в котором указанный композитный катализатор для дегидрогенизации имеет площадь поверхности приблизительно 50 м2/г или более и приблизительно 250 м2/г или менее.
7. Композитный катализатор для дегидрогенизации по п.1, в котором указанный композитный катализатор для дегидрогенизации имеет форму, выбранную из группы, включающей, по меньшей мере, одну из следующих форм: сферы, таблетки, цилиндры, звездочки, три лепестка, четыре лепестка, шарики, пилюли, гранулы, соты и кубики.
8. Композитный катализатор для дегидрогенизации по п.1 при условии, что указанный композитный катализатор для дегидрогенизации не содержит никель, платину, палладий или цинк.
9. Композитный катализатор для дегидрогенизации по п.1, в котором указанный композитный катализатор для дегидрогенизации имеет отношение оксида хрома к оксиду лития приблизительно от 1:1 до 500:1.
10. Способ получения композитного катализатора по п.1, включающий:
смешивание оксида алюминия и соединения лития с получением первой смеси;
формование первой смеси;
объединение сформованной смеси с соединением хрома и соединением натрия с получением второй смеси;
нагревание второй смеси при температуре приблизительно 500°С или выше и приблизительно 900°С или ниже в течение приблизительно от 1 мин и более до 400 мин или менее.
11. Способ по п.10, дополнительно включающий нагревание сформованной смеси при температуре приблизительно 500°С или выше и приблизительно 1000°С или ниже в течение приблизительно от 1 мин и более до 300 мин или менее.
12. Способ по п.10, в котором первая смесь включает приблизительно 85 или более и приблизительно 99,9 мас.% или менее оксида алюминия и приблизительно 0,1 или более и приблизительно 15 мас.% или менее соединения лития.
13. Способ по п.10, в котором формование первой смеси включает экструдирование первой смеси с получением сформованной смеси.
14. Способ по п.10, в котором сформованная смесь имеет площадь поверхности приблизительно 50 м2/г или более и приблизительно 400 м2/г или менее.
15. Способ по п.10, дополнительно включающий:
сушку сформованной смеси перед объединением сформованной смеси с соединением хрома и соединением натрия и
сушку второй смеси перед нагреванием второй смеси.
16. Способ по п.11, в котором температура, при которой нагревают сформованную смесь, выше температуры, при которой нагревают вторую смесь.
17. Способ получения композитного катализатора по п.1, включающий:
смешивание и формование оксида алюминия и необязательно одной или более добавок с получением сформованной смеси;
объединение сформованной смеси с соединением хрома, соединением лития и соединением натрия с получением второй смеси;
нагревание второй смеси при температуре приблизительно 500°С или выше и приблизительно 900°С или ниже в течение приблизительно от 1 мин и более до 400 мин или менее.
18. Способ по п.17, дополнительно включающий нагревание сформованной смеси при температуре приблизительно 500°С или выше и приблизительно 1000°С или ниже в течение приблизительно от 1 мин и более до 300 мин или менее.
19. Способ по п.17, дополнительно включающий:
сушку сформованной смеси перед объединением сформованной смеси с соединением хрома, соединением лития и соединением натрия; и
сушку второй смеси перед нагреванием второй смеси.
20. Способ по п.17, в котором формование оксида алюминия включает экструдирование оксида алюминия с получением сформованной смеси.
21. Композитный катализатор для дегидрогенизации, включающий:
приблизительно 60 или более и приблизительно 95 мас.% или менее оксида алюминия;
приблизительно 5 или более и приблизительно 30 мас.% или менее оксида хрома;
приблизительно 0,1 или более и приблизительно 1 мас.% или менее оксида лития и
приблизительно 0,01 или более и приблизительно 5 мас.% или менее оксида натрия, где оксид хрома и оксид натрия вводят в пористую матрицу из оксида алюминия и оксида лития.
22. Композитный катализатор для дегидрогенизации по п.21, в котором оксид хрома, оксид лития и оксид натрия вводят в пористую матрицу из оксида алюминия.
23. Композитный катализатор для дегидрогенизации по п.21, дополнительно включающий приблизительно 0,01 или более и приблизительно 10 мас.% или менее добавки, содержащей, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей экструзионный агент, контролирующий реологию агент, связующее, поверхностно-активное вещество и глину.
24. Композитный катализатор для дегидрогенизации по п.21, в котором указанный композитный катализатор для дегидрогенизации включает приблизительно 75 или более и приблизительно 85 мас.% или менее оксида алюминия, приблизительно 15 или более и приблизительно 22 мас.% или менее оксида хрома, приблизительно 0,1 или более и приблизительно 1 мас.% или менее оксида лития, приблизительно 0,1 или более и приблизительно 1 мас.% или менее оксида натрия.
25. Композитный катализатор для дегидрогенизации по п.21, в котором указанный композитный катализатор для дегидрогенизации имеет площадь поверхности приблизительно 50 м2/г или более и приблизительно 250 м2/г или менее.
26. Композитный катализатор для дегидрогенизации по п.21, в котором указанный композитный катализатор для дегидрогенизации имеет форму, выбранную из группы, включающей, по меньшей мере, одну из следующих форм: сферы, таблетки, цилиндры, звездочки, три лепестка, четыре лепестка, шарики, пилюли, гранулы, соты и кубики.
27. Композитный катализатор для дегидрогенизации по п.21 при условии, что указанный композитный катализатор для дегидрогенизации не содержит никель, платину, палладий или цинк.
28. Композитный катализатор для дегидрогенизации по п.21, в котором указанный композитный катализатор для дегидрогенизации имеет отношение оксида хрома к оксиду лития приблизительно от 1:1 до 500:1.
RU2005100036/04A 2002-06-12 2003-06-09 Катализатор для дегидрогенизации парафина RU2323043C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/170,297 2002-06-12
US10/170,297 US7012038B2 (en) 2002-06-12 2002-06-12 Paraffin dehydrogenation catalyst

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005100036A RU2005100036A (ru) 2005-06-10
RU2323043C2 true RU2323043C2 (ru) 2008-04-27

Family

ID=29732458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005100036/04A RU2323043C2 (ru) 2002-06-12 2003-06-09 Катализатор для дегидрогенизации парафина

Country Status (7)

Country Link
US (2) US7012038B2 (ru)
EP (2) EP1534655A1 (ru)
CN (1) CN100406415C (ru)
AU (1) AU2003253630A1 (ru)
RU (1) RU2323043C2 (ru)
SA (1) SA03240200B1 (ru)
WO (1) WO2003106388A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2608732C2 (ru) * 2011-07-13 2017-01-23 ДАУ ГЛОБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ ЭлЭлСи Регенерация катализатора дегидрогенизации пропана
RU2724902C1 (ru) * 2018-11-21 2020-06-26 Индийская Нефтяная Корпорация Лимитэд Высокоактивный катализатор дегидрирования алканов и способ его получения

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7685737B2 (en) * 2004-07-19 2010-03-30 Earthrenew, Inc. Process and system for drying and heat treating materials
US7024800B2 (en) 2004-07-19 2006-04-11 Earthrenew, Inc. Process and system for drying and heat treating materials
US7610692B2 (en) 2006-01-18 2009-11-03 Earthrenew, Inc. Systems for prevention of HAP emissions and for efficient drying/dehydration processes
US20070249793A1 (en) * 2006-04-19 2007-10-25 Vanderbilt Jeffrey J Simplified process to prepare polyolefins from saturated hydrocarbons
US7638456B2 (en) 2007-12-18 2009-12-29 Chevron Phillips Chemical Company Lp Methods of preparing a polymerization catalyst
US8431761B2 (en) * 2008-06-27 2013-04-30 Uop Llc Hydrocarbon dehydrogenation with zirconia
US8101541B2 (en) * 2008-07-14 2012-01-24 Sud-Chemie Inc. Catalyst for dehydrogenation of hydrocarbons
MX2011006487A (es) * 2008-12-18 2011-09-30 Uhde Gmbh Variacion de la impregnacion de estaño de un catalizador para la deshidrogenacion de alcanos.
US8653317B2 (en) * 2009-03-19 2014-02-18 Dow Global Technologies Llc Dehydrogenation process and catalyst
US8835347B2 (en) * 2009-06-05 2014-09-16 Basf Corporation Alkane dehydrogenation catalysts
GB2485686A (en) * 2009-06-05 2012-05-23 Johnson Matthey Plc Catalyst and process
CN101940922B (zh) * 2009-07-09 2012-05-23 中国石油化工股份有限公司 一种低碳烷烃脱氢催化剂及其制备方法
US9649626B2 (en) * 2009-07-29 2017-05-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Process for the dehydration of aqueous bio-derived terminal alcohols to terminal alkenes
WO2011159303A1 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 Basf Corporation Alkane dehydrogenation catalysts
US8263817B2 (en) * 2010-07-06 2012-09-11 E I Du Pont De Nemours And Company Synthesis of 1234YF by selective dehydrochlorination of 244BB
US9150465B2 (en) * 2010-09-21 2015-10-06 Uop Llc Integration of cyclic dehydrogenation process with FCC for dehydrogenation of refinery paraffins
CN102068990B (zh) * 2010-11-25 2012-11-28 西安交通大学 基于纳米覆炭氧化铝载体的脱氢用催化剂制备工艺
US8895468B2 (en) * 2011-09-20 2014-11-25 Basf Corporation Chromia alumina catalysts for alkane dehydrogenation
KR20150058093A (ko) * 2012-09-20 2015-05-28 바스프 에스이 알칸 탈수소화를 위한 크로미아 알루미나 촉매
EP2712674A1 (en) 2012-09-27 2014-04-02 Saudi Basic Industries Corporation Catalyst composition for the dehydrogenation of alkanes
CN105246863A (zh) 2013-05-31 2016-01-13 沙特基础工业公司 用于烷烃脱氢的方法
ES2703209T3 (es) * 2014-02-25 2019-03-07 Saudi Basic Ind Corp Procedimiento para convertir hidrocarburos pesados de refinería en productos petroquímicos
RU2614147C1 (ru) * 2015-12-15 2017-03-23 Открытое акционерное общество "Ассоциация разработчиков и производителей систем мониторинга" Способ приготовления катализатора и катализатор окисления со
JP7184781B2 (ja) * 2017-02-02 2022-12-06 クラリアント・インターナシヨナル・リミテツド クロム触媒材料ならびにそれを製造および使用する方法
BR112020000692B1 (pt) * 2017-07-18 2023-03-14 Lummus Technology Llc Processo para produzir olefinas e/ou dienos
CN110508317A (zh) * 2019-08-23 2019-11-29 上海绿强新材料有限公司 一种低碳烷烃脱氢制烯烃的整体式催化剂制备方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB572251A (en) 1942-12-07 1945-09-28 Shell Dev Dehydrogenation process
GB571251A (en) 1943-06-24 1945-08-14 B B Chem Co Ltd Improvements in or relating to moulded articles or methods of making the same
US2956030A (en) 1957-05-20 1960-10-11 Houdry Process Corp Dehydrogenation catalyst
US2945823A (en) 1957-05-22 1960-07-19 Houdry Process Corp Stabilized dehydrogenation catalyst
US2943067A (en) 1957-06-28 1960-06-28 California Research Corp Catalysts for conversion of hydrocarbons
US3285985A (en) 1963-05-01 1966-11-15 Gulf Research Development Co Process for dehydrocyclization of hydrocarbons
GB1306087A (ru) * 1969-12-23 1973-02-07
US3781375A (en) 1970-12-26 1973-12-25 Teijin Ltd Process for preparation of 1,5-dimethyl naphthalene and/or 1,6-dimethyl naphthalene and catalyst composition to be used for said process
GB1448136A (en) 1972-12-25 1976-09-02 Mitsui Petrochemical Ind Process for preparing dimethyl naphthalenes
US4128590A (en) * 1976-04-05 1978-12-05 Uop Inc. Dehydrogenation method
US4151071A (en) * 1977-07-26 1979-04-24 Phillips Petroleum Company Dehydrocyclization process
US4420649A (en) * 1977-11-04 1983-12-13 Uop Inc. Hydrocarbon dehydrogenation with a multimetallic catalytic composite
US4458098A (en) * 1980-11-17 1984-07-03 Uop Inc. Hydrocarbon dehydrogenation method and nonacidic multimetallic catalytic composite for use therein
US4379134A (en) * 1981-02-13 1983-04-05 Union Carbide Corporation Process of preparing high purity alumina bodies
US4430517A (en) * 1981-12-02 1984-02-07 Uop Inc. Dehydrogenation process using a catalytic composition
US4456631A (en) * 1983-04-19 1984-06-26 Ford Motor Company Electronically conductive lithia doped oxide ceramics for use in sodium sulfur batteries
US4886928A (en) 1988-09-26 1989-12-12 Uop Hydrocarbon dehydrogenation process
IT1254252B (it) 1992-03-11 1995-09-14 Snam Progetti Procedimento per l'attivazione di precursori catalitici per la deidrogenazione di paraffine c2-c5 e composizione catalitica attivata con tale procedimento
KR100331021B1 (ko) 1993-01-04 2002-11-27 셰브론케미칼컴파니 탈수소화방법
ES2145914T3 (es) 1994-07-05 2000-07-16 Bp Amoco Corp Catalizador y procedimiento de deshidrogenacion.
AUPN190195A0 (en) 1995-03-22 1995-04-27 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Catalysts for oxidative dehydrogenation of hydrocarbons
US5736478A (en) 1995-03-24 1998-04-07 Wisconsin Alumni Research Foundation Catalyst to dehydrogenate paraffin hydrocarbons
MY116795A (en) 1998-05-18 2004-03-31 Nippon Catalytic Chem Ind Lower alkane oxidative dehydrogenation catalysts and a process for producing olefins
EP1307525B1 (en) * 2000-07-31 2007-10-24 Concordia University Catalysts for deep catalytic cracking of hydrocarbon feedstocks for the selective production of light olefins and its preparation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2608732C2 (ru) * 2011-07-13 2017-01-23 ДАУ ГЛОБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ ЭлЭлСи Регенерация катализатора дегидрогенизации пропана
RU2724902C1 (ru) * 2018-11-21 2020-06-26 Индийская Нефтяная Корпорация Лимитэд Высокоактивный катализатор дегидрирования алканов и способ его получения

Also Published As

Publication number Publication date
EP2316808A3 (en) 2012-10-31
WO2003106388A1 (en) 2003-12-24
US20030232720A1 (en) 2003-12-18
AU2003253630A1 (en) 2003-12-31
US20060094914A1 (en) 2006-05-04
EP2316808A2 (en) 2011-05-04
CN100406415C (zh) 2008-07-30
EP1534655A1 (en) 2005-06-01
CN1668555A (zh) 2005-09-14
RU2005100036A (ru) 2005-06-10
SA03240200B1 (ar) 2008-03-23
US7279611B2 (en) 2007-10-09
US7012038B2 (en) 2006-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2323043C2 (ru) Катализатор для дегидрогенизации парафина
US8835347B2 (en) Alkane dehydrogenation catalysts
CN1046929C (zh) 将直链烯烃异构化为异烯烃的方法
US8101541B2 (en) Catalyst for dehydrogenation of hydrocarbons
US4486547A (en) Indium-containing dehydrogenation catalyst
CN1297341C (zh) 分层催化剂组合物和制备及使用该组合物的方法
US5023389A (en) Process for preparing normally liquid oxygenate and hydrocarbonaceous products from a hydrocarbon feed containing linear- and branched olefins
CN104010725A (zh) 用于链烷脱氢的氧化铬氧化铝催化剂
EP1680387B1 (en) Preparation of branched aliphatic alcohols using a process stream from a dehydrogenation-isomerization unit
AU660732B2 (en) N-olefin isomerization process
US20110301392A1 (en) Variation of tin impregnation of a catalyst for alkane dehydrogenation
JP2007518701A5 (ru)
CN1309695C (zh) 从烷烃制备醛
KR20230107751A (ko) 전환율 및 선택도가 향상된 올레핀 제조용 촉매의 제조방법
JP2007509053A (ja) 水素化装置および脱水素化−異性化装置からの合せ処理流を用いる分枝状脂肪族アルコール類の調製
JPH0159013B2 (ru)
WO2011159303A1 (en) Alkane dehydrogenation catalysts
EP3554688A1 (en) Hydrocarbon conversion catalyst system
US5237121A (en) Highly selective N-olefin isomerization process using microcrystalline ZSM-22
JP2603022B2 (ja) パラフィン系炭化水素よりガソリン混合成分を製造する方法
CA1227183A (en) Indium-containing dehydrogenation catalyst
JPH0341211B2 (ru)

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20180228

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20180302

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20180914