RU2486005C1 - Oxide catalyst for isomerisation of light gasoline fractions - Google Patents

Oxide catalyst for isomerisation of light gasoline fractions Download PDF

Info

Publication number
RU2486005C1
RU2486005C1 RU2012103805/04A RU2012103805A RU2486005C1 RU 2486005 C1 RU2486005 C1 RU 2486005C1 RU 2012103805/04 A RU2012103805/04 A RU 2012103805/04A RU 2012103805 A RU2012103805 A RU 2012103805A RU 2486005 C1 RU2486005 C1 RU 2486005C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
isomerization
solution
light gasoline
gasoline fractions
Prior art date
Application number
RU2012103805/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Николаевич Кузнецов
Анастасия Валериевна Казбанова
Владимир Павлович Твердохлебов
Людмила Ивановна Кузнецова
Original Assignee
Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет"
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 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" filed Critical Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет"
Priority to RU2012103805/04A priority Critical patent/RU2486005C1/en
Priority to EA201200646A priority patent/EA020160B1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2486005C1 publication Critical patent/RU2486005C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to isomerisation catalysts. Described is a catalyst for isomerisation of light gasoline fractions, which contains tungsten-coated zirconium dioxide with platinum and aluminium oxide additives, with the following ratio of components in wt %: ZrQ2=65.1-76.3; WO42-=23.4-32.1; Al2O3=0.1-2.6; Pt=0.2, production of which involves precipitation of zirconium hydroxide from zirconyl chloride solution with ammonia solution, separating and washing the precipitate from chloride ions, drying, depositing tungstate anions, drying and calcining, followed by saturation with chloroplatinic acid solution, drying and calcining the catalyst.
EFFECT: catalyst having high catalytic activity is obtained.
5 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к катализатору на основе модифицированного диоксида циркония и к способам его получения. Катализатор используется для процесса изомеризации легких бензиновых фракций, в частности скелетной изомеризации н-гексана и н-гептана.The invention relates to the field of oil refining and petrochemicals, specifically to a catalyst based on modified zirconia and to methods for its preparation. The catalyst is used for the isomerization of light gasoline fractions, in particular the skeletal isomerization of n-hexane and n-heptane.

Изомеризация легких бензинов является одним из наиболее перспективных процессов повышения октанового числа моторных топлив, позволяет из линейных углеводородов C5-C8 с низкими октановыми числами (о.ч. 0-62) получать разветвленные изомеры с о.ч. 92-105. Доля процессов изомеризации в России составляет 1,5%, тогда как в США и странах Западной Европы 4-5%. В связи с ужесточением экологических характеристик к моторным топливам, в частности ограничением содержания высокооктановых ароматических углеводородов, рост продуктов изомеризации в товарных топливах в развитых странах планируется увеличить до 15%.The isomerization of light gasolines is one of the most promising processes for increasing the octane number of motor fuels; it allows one to obtain branched isomers with r.h. from linear C 5 -C 8 hydrocarbons with low octane numbers (r.h. 0-62). 92-105. The proportion of isomerization processes in Russia is 1.5%, while in the United States and Western Europe 4-5%. In connection with toughening environmental characteristics for motor fuels, in particular, limiting the content of high-octane aromatic hydrocarbons, the growth of isomerization products in commercial fuels in developed countries is planned to increase to 15%.

В настоящее время высокооктановые изокомпоненты при производстве высокосортных автобензинов получают путем изомеризации легких бензиновых фракций на платиносодержащих катализаторах на основе цеолитов, хлорированного оксида алюминия и сульфатированного диоксида циркония. Общий недостаток этих катализаторов состоит в том, что они эффективны лишь при изомеризации узкой фракции алканов С56 и не позволяют осуществлять селективную изомеризацию алканов с более длинной углеводородной цепью (с наиболее низкими октановыми числами) вследствие интенсификации реакции крекинга.Currently, high-octane isocomponents in the production of high-grade gasolines are obtained by isomerization of light gasoline fractions on platinum-containing catalysts based on zeolites, chlorinated alumina and sulfated zirconia. A common drawback of these catalysts is that they are effective only in the isomerization of a narrow fraction of C 5 -C 6 alkanes and do not allow selective isomerization of alkanes with a longer hydrocarbon chain (with the lowest octane numbers) due to the intensification of the cracking reaction.

Для низкотемпературной изомеризации длинноцепных алканов значительное внимание в последние годы привлекают кислотные каталитические системы на основе тетрагонального диоксида циркония, модифицированного вольфраматными группами.For low-temperature isomerization of long-chain alkanes, acid catalytic systems based on tetragonal zirconia modified with tungstate groups have attracted considerable attention in recent years.

Известен способ приготовления катализаторов [Брей В.В., Левчук Н.Н., Мележик А.В., Патриляк К.И. Влияние условий синтеза суперкислотных WOx/ZrO2 систем на их каталитические свойства в реакции изомеризации н-гексана // Катализ и нефтехимия. №5-6 (2000) С.59], содержащих вольфрамированный диоксид циркония, основанный на осаждении компонентов в водном растворе с применением возвратного маточного потока для орошения. Водный раствор хлористого цирконила, содержащего добавку метавольфрамата аммония, кипятят с обратным холодильником при медленном введении аммиака. После охлаждения растворы подщелачивают раствором аммиака до рН 9,2-9,6. Полученный осадок промывают, высушивают и прокаливают. В качестве гидрирующе-дегидрирующего компонента катализатора используют платину, которую наносят из раствора платинохлористоводородной кислоты с последующим прокаливанием при более низкой температуре.A known method of preparing catalysts [Bray V.V., Levchuk N.N., Melezhik A.V., Patrilyak K.I. Influence of synthesis conditions for superacid WO x / ZrO 2 systems on their catalytic properties in the reaction of n-hexane isomerization // Catalysis and Petrochemistry. No. 5-6 (2000) S.59], containing tungsten zirconia, based on the precipitation of components in an aqueous solution using a return mother stream for irrigation. An aqueous solution of zirconyl chloride containing an additive of ammonium metatungstate was refluxed with slow introduction of ammonia. After cooling, the solutions are made alkaline with an ammonia solution to pH 9.2-9.6. The resulting precipitate is washed, dried and calcined. As the hydrogenation-dehydrogenating component of the catalyst, platinum is used, which is deposited from a solution of platinum hydrochloric acid, followed by calcination at a lower temperature.

Недостатком этого способа является необходимость дополнительных стадий кипячения, подщелачивания раствора и трудность формирования однородной пористой структуры катализатора в условиях переменного значения рН осаждения осадка.The disadvantage of this method is the need for additional stages of boiling, alkalization of the solution and the difficulty of forming a homogeneous porous structure of the catalyst under conditions of a variable pH of precipitation of the precipitate.

Известен способ приготовления катализаторов путем введения раствора метавольфрамата аммония на стадии осаждения гидроксида циркония. По способу [Cortes-Jacome M.A., Toledo J.A., Angeles-Chavez С., Aguilar M., Wang J.A. Influence of synthesis methods on tungsten dispersion, structural deformation, and surface acidity in binary WO3-ZrO2 system // J. Phys. Chem. B. 109 (2005) P.22730], раствор метавольфрамата аммония смешивают с раствором нитрата циркония и проводят осаждение раствором аммиака при рН 9,5-10. Осадок подвергают старению, сушке и прокаливанию при температуре 800°С.A known method of preparing catalysts by introducing a solution of ammonium metatungstate at the stage of deposition of zirconium hydroxide. According to the method of [Cortes-Jacome MA, Toledo JA, Angeles-Chavez C., Aguilar M., Wang JA Influence of synthesis methods on tungsten dispersion, structural deformation, and surface acidity in binary WO 3 -ZrO 2 system // J. Phys . Chem. B. 109 (2005) P.22730], a solution of ammonium metatungstate is mixed with a solution of zirconium nitrate and precipitation is carried out with a solution of ammonia at pH 9.5-10. The precipitate is subjected to aging, drying and calcination at a temperature of 800 ° C.

Недостатком данного способа является низкая удельная поверхности 48 м2/г, общий объем пор 0,073 см3/г и активность в реакции изомеризации н-гексана. Так, например, при давлении 0,2 МПа, температуре 260°С, объемной скорости подачи сырья 2 ч-1 и мольном соотношении водород : сырье, равном 8:1, степень превращения н-гексана составляет 5%.The disadvantage of this method is the low specific surface area of 48 m 2 / g, the total pore volume of 0.073 cm 3 / g and activity in the isomerization reaction of n-hexane. So, for example, at a pressure of 0.2 MPa, a temperature of 260 ° C, a volumetric feed rate of 2 h -1 and a molar ratio of hydrogen: feedstock equal to 8: 1, the degree of conversion of n-hexane is 5%.

Известен способ получения вольфрам - циркониевых катализаторов [Патент US 0119748 A1, C10G 11/00, опубл. 31.05.2007], который основан на приготовлении предшественника гидроксида циркония, из которого на последующих стадиях, включающих нанесение вольфрамат-анионов методом влажной пропитки и термическую активацию, формируют активную оксидную фазу с закрепленными на поверхности модифицирующими анионами.A known method of producing tungsten - zirconium catalysts [Patent US 0119748 A1, C10G 11/00, publ. May 31, 2007], which is based on the preparation of a zirconium hydroxide precursor, from which, in subsequent stages, including the deposition of tungstate anions by wet impregnation and thermal activation, an active oxide phase is formed with modifying anions fixed to the surface.

Недостатком катализатора и способа его получения является низкие показатели каталитической активности в реакции изомеризации н-гептана. Так при температуре реакции 160-180°С, объемной скорости подачи н-гептана 0,6-2,14 ч-1 выход изомеров гептана не превышает 50%.The disadvantage of the catalyst and method for its preparation is low catalytic activity in the isomerization reaction of n-heptane. So at a reaction temperature of 160-180 ° C, the volumetric feed rate of n-heptane 0.6-2.14 h -1 the yield of heptane isomers does not exceed 50%.

Наиболее близким по технической сущности является катализатор и способ его получения [з. № WO 95/03262, С07С 5/13, С07С 5/22, опубл. 19.07.1994 г.] представляющий собой вольфрамированный диоксид циркония с добавками платины, содержание вольфрамат-анионов составляет 17,7 мас.%, Pt 0,5 мас.%. Катализатор получают путем осаждения гидроксида циркония из водного раствора хлористого цирконила концентрированным раствором гидрата аммиака. Полученный осадок отделяют от маточного раствора, отмывают от хлорид-ионов, сушат, пропитывают раствором, содержащим вольфрамат-анионы, сушат, прокаливают при температуре 825°С в течение 3 часов. Полученный носитель пропитывают раствором платинохлористоводородной кислоты. Катализатор затем прокаливают в токе воздуха при 300°С 2 часа.The closest in technical essence is the catalyst and method for its preparation [h. No. WO 95/03262, C07C 5/13, C07C 5/22, publ. 07/19/1994]] which is a tungsten zirconia with platinum additives, the content of tungstate anions is 17.7 wt.%, Pt 0.5 wt.%. The catalyst is prepared by precipitating zirconium hydroxide from an aqueous solution of zirconyl chloride with a concentrated solution of ammonia hydrate. The precipitate obtained is separated from the mother liquor, washed from chloride ions, dried, impregnated with a solution containing tungstate anions, dried, calcined at a temperature of 825 ° C for 3 hours. The resulting carrier is impregnated with a solution of platinum hydrochloric acid. The catalyst is then calcined in a stream of air at 300 ° C for 2 hours.

К недостаткам катализатора и способа его получения относятся низкая величина удельной поверхности катализатора (50 м2/г) и низкая активность в реакциях изомеризации н-гексана и н-гептана. Так, например при изомеризации н-гептана в токе водорода при атмосферном давлении, температуре 170°С, объемной скорости подачи сырья 1 ч-1 и мольном соотношении водород : н-гептан, равном 3:1, выход изомеров гептана составляет 30,2%.The disadvantages of the catalyst and the method for its preparation include a low specific surface area of the catalyst (50 m 2 / g) and low activity in the isomerization reactions of n-hexane and n-heptane. So, for example, when isomerization of n-heptane in a stream of hydrogen at atmospheric pressure, a temperature of 170 ° C, a volumetric feed rate of 1 h -1 and a molar ratio of hydrogen: n-heptane equal to 3: 1, the yield of heptane isomers is 30.2% .

Низкая активность и селективность могут быть связаны с неоднородной пористой структурой диоксида из-за ее формирования при переменном значении рН, изменяющимся в процессе осаждения от 1,5 до 9,0, и с составом катализатора. В начальный период осаждение происходит в среде с низким значением рН (1,5-2,0), в которой, как показано в [Гаврилов В.Ю. Исследование микропористой структуры диоксида циркония // Кинетика и катализ. 41 (2000) С.786], формируется осадок преимущественно с микропорами малого размера. При рН более 7 начинают образовываться мезопоры, необходимые для осуществления каталитической реакции. На показатели изомеризующей активности вольфрам-циркониевых катализаторов значительное влияние оказывает содержание вольфрамт-анионов и фазовый состав катализатора. При указанном содержании вольфрамат-анионов и температуре прокаливания 825°С каталитически активная тетрагональная форма диоксида циркония претерпевает частичный фазовый переход в моноклинную форму, процесс сопровождается появлением фазы WO3. Оба компонента не проявляют каталитической активности в реакции изомеризации алканов, и их присутствие в составе каталитической композиции приводит к снижению активности и селективности катализаторов.Low activity and selectivity can be associated with the inhomogeneous porous structure of the dioxide due to its formation at a variable pH that varies during the deposition process from 1.5 to 9.0, and with the composition of the catalyst. In the initial period, the deposition occurs in a medium with a low pH value (1.5-2.0), in which, as shown in [Gavrilov V.Yu. Study of the microporous structure of zirconium dioxide // Kinetics and Catalysis. 41 (2000) P.786], a precipitate is formed mainly with small micropores. At pH greater than 7, mesopores necessary for the implementation of the catalytic reaction begin to form. The indices of the isomerizing activity of tungsten-zirconium catalysts are significantly affected by the content of tungsten anions and the phase composition of the catalyst. At the indicated tungstate anion content and calcination temperature of 825 ° С, the catalytically active tetragonal form of zirconium dioxide undergoes a partial phase transition to the monoclinic form, the process is accompanied by the appearance of the WO 3 phase. Both components do not exhibit catalytic activity in the alkane isomerization reaction, and their presence in the composition of the catalytic composition leads to a decrease in the activity and selectivity of the catalysts.

Техническим результатом изобретения является разработка эффективного катализатора на основе вольфрамированного диоксида циркония с добавками алюминия и платины, обладающего высокой каталитической активностью в процессе скелетной изомеризации длинноцепочечных алканов, в частности н-гексана и н-гептана, и разработка способа его получения.The technical result of the invention is the development of an effective catalyst based on tungsten zirconia with the addition of aluminum and platinum, which has high catalytic activity in the process of skeletal isomerization of long chain alkanes, in particular n-hexane and n-heptane, and the development of a method for its production.

Технический результат достигается тем, что оксидный катализатор для изомеризации легких бензиновых фракций, содержащий вольфрамированный диоксид циркония с добавками платины и оксида алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved by the fact that the oxide catalyst for the isomerization of light gasoline fractions containing tungsten zirconia with additives of platinum and alumina in the following ratio, wt.%:

ZiO2=65,1-76,3;ZiO 2 = 65.1-76.3;

WO42-=23,4-32,1;WO 4 2- = 23.4-32.1;

AlO3=0,1-2,6;AlO 3 = 0.1-2.6;

Pt=0,2,Pt = 0.2,

получение которого включает осаждение гидроксида циркония из раствора хлористого цирконила раствором аммиака, отделение и отмывку осадка от хлорид ионов, сушку, нанесение вольфрамат-анионов, сушку и прокаливание с последующим пропитыванием раствором платинохлористоводородной кислоты, сушкой и прокаливанием катализатора, отличается тем, что на стадии осаждения гидроксида циркония вводят алюминий путем смешения растворов хлористого цирконила и нитрата алюминия с последующим осаждением раствором аммиака, процесс осаждения проводят при постоянной величине рН 9,5-9,8, а полученный осадок подвергают старению путем выдерживания в маточном растворе при комнатной температуре.the preparation of which includes the precipitation of zirconium hydroxide from a solution of zirconyl chloride with an ammonia solution, separation and washing of the precipitate from chloride ions, drying, applying tungstate anions, drying and calcining, followed by impregnation with a solution of platinum chloride, drying and calcining the catalyst, characterized in that at the precipitation stage zirconium hydroxide is introduced aluminum by mixing solutions of zirconyl chloride and aluminum nitrate, followed by precipitation with ammonia solution, the deposition process is carried out At a constant pH of 9.5–9.8, the resulting precipitate is aged by aging in the mother liquor at room temperature.

А также тем, что постоянство рН достигают путем постепенного и одновременного приливания растворов хлористого цирконила с добавкой нитрата алюминия и гидрата аммиака в осадительную колбу.And also by the fact that a constant pH is achieved by gradually and simultaneously pouring solutions of zirconyl chloride with the addition of aluminum nitrate and ammonia hydrate in a precipitation flask.

А также тем, что нанесение вольфрамат-анионов осуществляют по влагоемкости полученного гидроксида из раствора метавольфрамата аммония при рН 6.And also the fact that the deposition of tungstate anions is carried out by the moisture capacity of the obtained hydroxide from a solution of ammonium metatungstate at pH 6.

А также тем, что прокаливание осадка после нанесения вольфрамат-анионов проводят при температуре 700-800°С.And also the fact that the calcination of the precipitate after applying tungstate anions is carried out at a temperature of 700-800 ° C.

А также тем, что он содержит в своем составе оксид алюминия.And also the fact that it contains alumina.

Признаки, отличающие заявляемые технические решения от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данных и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемым решениям соответствие критериям «новизна» и «изобретательский уровень».The features distinguishing the claimed technical solutions from the prototype are not identified in other technical solutions when studying data and related fields of technology and, therefore, provide the claimed solutions with the criteria of "novelty" and "inventive step".

Пример осуществления способа получения оксидного катализатораAn example implementation of the method of producing an oxide catalyst

В осадительную колбу, снабженную механической мешалкой, заливают 200 мл дистиллированной воды. В воду погружают стеклянный электрод, соединенный с иономером для измерения рН. В делительные воронки заливают 15% раствор хлористого цирконила, содержащий добавку нитрата алюминия и 12,5% раствор гидрата аммиака. При вращении мешалки в осадительную колбу по каплям прибавляют гидрат аммиака до рН 9,5. Затем из обеих делительных воронок одновременно по каплям прибавляют смесь раствора хлористого цирконила с нитратом алюминия и гидрат аммиака. Скорость подачи растворов подбирают таким образом, чтобы рН поддерживалась в пределах 9,5±0,3. Процесс осаждения гидроксидного предшественника (смесь соосажденных гидроксидов циркония и алюминия) осуществляется в течение 35-45 мин. После полного слива смеси растворов хлористого цирконила и нитрата алюминия подачу гидрата аммиака прекращают и образовавшийся осадок подвергают старению в маточном растворе при комнатной температуре в течение 3 ч. Затем осадок отмывают дистиллированной водой методом декантации до отрицательной реакции на хлорид ионы в промывных водах. Далее осадок отфильтровывают и сушат в сушильном шкафу при 110°С в течение 20 ч. Высушенный гидроксидный предшественник по влагоемкости пропитывают раствором метавольфрамата аммония, рН раствора предварительно доводят до величины 6 раствором гидрата аммиака. Затем пропитанный гидроксид сушат при 110°С 2 ч и прокаливают на воздухе при 700-800°С в течение 3 ч. Полученную оксидную форму по влагоемкости пропитывают раствором платинохлористоводородной кислоты, сушат при 110°С 2 ч. и проводят заключительное прокаливание на воздухе при температуре 500°С.In a precipitation flask equipped with a mechanical stirrer, pour 200 ml of distilled water. A glass electrode connected to an ionomer for measuring pH is immersed in water. A 15% solution of zirconyl chloride containing an addition of aluminum nitrate and a 12.5% solution of ammonia hydrate are poured into the separatory funnels. When the stirrer is rotating, ammonia hydrate is added dropwise to a precipitation flask to pH 9.5. Then a mixture of a solution of zirconyl chloride with aluminum nitrate and ammonia hydrate are simultaneously added dropwise from both separatory funnels. The feed rate of the solutions is selected so that the pH is maintained within 9.5 ± 0.3. The deposition of a hydroxide precursor (a mixture of coprecipitated zirconium and aluminum hydroxides) is carried out for 35-45 minutes. After the mixture of solutions of zirconyl chloride and aluminum nitrate is completely drained, the flow of ammonia hydrate is stopped and the precipitate formed is aged in the mother liquor at room temperature for 3 hours. Then, the precipitate is washed with distilled water by decantation until a negative reaction to chloride ions in the wash water. Next, the precipitate is filtered off and dried in an oven at 110 ° С for 20 h. The dried hydroxide precursor is saturated with a solution of moisture capacity and saturated with ammonium metatungstate, the pH of the solution is adjusted to a value of 6 with ammonia hydrate. Then, the impregnated hydroxide is dried at 110 ° C for 2 hours and calcined in air at 700-800 ° C for 3 hours. The resulting oxide form is moisture-saturated with a solution of platinum chloride, dried at 110 ° C for 2 hours and a final calcination in air is carried out at temperature 500 ° С.

Состав, условия приготовления и свойства оксидного катализатора для изомеризации легких бензиновых фракций на основе диоксида циркония, модифицированного вольфрамат-анионами, алюминием и платиной для скелетной изомеризации н-гексана и н-гептана в соответствующие скелетные изомеры, приведены в таблице 1.The composition, preparation conditions and properties of the oxide catalyst for isomerization of light gasoline fractions based on zirconia modified with tungstate anions, aluminum and platinum for skeletal isomerization of n-hexane and n-heptane into the corresponding skeletal isomers are shown in Table 1.

Пористую структуру катализатора (удельную поверхность, средний диаметр и объем пор) исследовали на установке Micromeritics ASAP 2040 по изотермам низкотемпературной адсорбции азота. Фазовый состав устанавливали по рентгенограммам, которые снимали на дифрактометрах PANalytical X'Pert PRO с детектором PIXcel и графитовым монохроматором и ДРОН-3, используя отфильтрованное CuKα-излучение.The porous structure of the catalyst (specific surface area, average diameter and pore volume) was studied on a Micromeritics ASAP 2040 apparatus using isotherms of low-temperature nitrogen adsorption. The phase composition was determined using X-ray diffraction patterns taken on PANalytical X'Pert PRO diffractometers with a PIXcel detector and a graphite monochromator and DRON-3, using filtered CuK α radiation.

Каталитическую активность в реакциях изомеризации н-гексана и н-гептана определяли на автоматизированной установке BI-CATflow4-2(A) с проточным реактором при атмосферном давлении. Испытания проводили на фракции катализатора 0,25-0,5 мм, отобранной при измельчении спрессованных таблеток катализатора. Загрузка катализатора в реактор составляла 0,5-1,0 мл. Испытания активности катализаторов проводили в среде водорода при объемной скорости подачи углеводородов для н-гексана 2 ч-1, температуре реакции 200°С, для н-гептана 1 ч-1 и температуре реакции 170°С, соотношении водород:углеводород составляло 3:1, Состав продуктов анализировали методом газовой хроматографии с использованием пламенно-ионизационного детектора и капиллярной колонки со скваланом. Сравнение катализаторов по их активности проводили после достижения квазистационарного режима, когда показатели мало изменялись во времени.The catalytic activity in the isomerization reactions of n-hexane and n-heptane was determined on a BI-CATflow4-2 (A) automated plant with a flow reactor at atmospheric pressure. The tests were carried out on a 0.25-0.5 mm catalyst fraction selected by grinding compacted catalyst tablets. The loading of the catalyst into the reactor was 0.5-1.0 ml. Testing of the activity of the catalysts was carried out in a hydrogen medium at a volumetric flow rate of hydrocarbons for n-hexane 2 h -1 , reaction temperature 200 ° C, for n-heptane 1 h -1 and reaction temperature 170 ° C, the ratio of hydrogen: hydrocarbon was 3: 1 , The composition of the products was analyzed by gas chromatography using a flame ionization detector and a capillary column with squalane. The comparison of the catalysts by their activity was carried out after reaching the quasistationary regime, when the indicators did not change much in time.

Приведенные в таблице 1 данные показывают, что предлагаемый способ синтеза и состав композиции позволяют получать катализатор, который обеспечивает высокий выход изомеров гексана и гептана с высокой селективностью по данным продуктам. Так, по результатам №1, 4, 7, 9, 10 и 12 видно, что использование катализатора, полученного по предложенному способу, при содержании компонентов, мас.%: ZrO2=65,8-76,3; WO42-=23,4-32,1; Al2O3=0,1-1,9; Pt=0,2 позволяет увеличить выход изомеров гексана и гептана в 1,7-2,9 раза, по сравнению с прототипом. Так, например, выход изомеров гептана возрастает до 75,1 мас.% с селективностью по изомерам 97,0% (пр.12). Предлагаемый способ получения обеспечивает формирование однородной пористой структуры гидроксида с поверхностью 370-340 м2/г, из которого на последующих стадиях нанесения вольфрамат-анионов в концентрации 23,4-32,1 мас.% и термической активации при температуре 700-800°С формируется оксидная фаза с поверхностью 78-65 м2/г и мезопористой структурой с узким распределением пор по размерам при преобладании пор с размером от 4 до 8 нм. Объем пор катализатора находится в пределах 0,17-0,23 см3/г. В указанных условиях формируется монофазный диоксид циркония тетрагональной модификации с закрепленными на поверхности вольфраматными кластерами, образующимися в результате термической обработки вольфрамированного гидроксидного предшественника.The data presented in table 1 show that the proposed synthesis method and composition make it possible to obtain a catalyst that provides a high yield of hexane and heptane isomers with high selectivity for these products. So, according to the results No. 1, 4, 7, 9, 10 and 12 it is seen that the use of the catalyst obtained by the proposed method, with the content of components, wt.%: ZrO 2 = 65.8-76.3; WO 4 2- = 23.4-32.1; Al 2 O 3 = 0.1-1.9; Pt = 0.2 allows to increase the yield of isomers of hexane and heptane 1.7-2.9 times, compared with the prototype. So, for example, the yield of heptane isomers increases to 75.1 wt.% With selectivity for isomers 97.0% (pr.12). The proposed production method provides the formation of a homogeneous porous structure of hydroxide with a surface of 370-340 m 2 / g, of which at the subsequent stages of deposition of tungstate anions at a concentration of 23.4-32.1 wt.% And thermal activation at a temperature of 700-800 ° C an oxide phase is formed with a surface of 78-65 m 2 / g and a mesoporous structure with a narrow pore size distribution with a predominance of pores with sizes from 4 to 8 nm. The pore volume of the catalyst is in the range of 0.17-0.23 cm 3 / g Under these conditions, monophasic zirconia of tetragonal modification is formed with tungsten clusters fixed on the surface, which are formed as a result of heat treatment of a tungsten hydroxide precursor.

Указанные характеристики катализатора реализуются в заявленных условиях получения катализатора. Так при получении гидроксида циркония в условиях переменного значения рН осаждения без стадии старения с последующим прокаливанием при температуре 825°С (пр.13 по прототипу) формируется катализатор с широким распределением пор по размерам, при этом существенная часть пористого объема (0,09 см3/г) приходится на микропоры (с размером менее 2 нм). Фазовый состав такого катализатора представлен смесью моноклинной и тетрагональной форм диоксида циркония с преобладанием последней, а также в составе присутствует фаза оксида вольфрама (VI). Выход изомеров гексана и гептана на данном катализаторе составляет 20,2 и 30,2 мас.% соответственно при селективности по изомерам 85,5 и 78,2%.The specified characteristics of the catalyst are implemented in the stated conditions for the preparation of the catalyst. So when obtaining zirconium hydroxide in a variable pH value of the deposition without the aging stage, followed by calcination at a temperature of 825 ° C (pr.13 prototype), a catalyst is formed with a wide pore size distribution, with a substantial part of the porous volume (0.09 cm 3 / g) falls on micropores (with a size of less than 2 nm). The phase composition of such a catalyst is represented by a mixture of monoclinic and tetragonal forms of zirconium dioxide with a predominance of the latter, and also contains a phase of tungsten oxide (VI). The yield of hexane and heptane isomers on this catalyst is 20.2 and 30.2 wt.%, Respectively, with selectivity for the isomers of 85.5 and 78.2%.

Изменение порядка нанесения платины, а именно пропитка раствором платинохлористоводородной кислоты анион-модифицированного гидроксидного предшественника с последующим прокаливанием при температуре 700°С приводит к снижению показателей каталитической активности синтезируемой композиции (пр.2).Changing the order of platinum deposition, namely, impregnation with a solution of platinum hydrochloric acid of an anion-modified hydroxide precursor, followed by calcination at a temperature of 700 ° C, leads to a decrease in the catalytic activity of the synthesized composition (pr.2).

Отрицательное влияние на каталитические свойства оказывает изменение температуры прокаливания вольфрамированного гидроксидного предшественника. Уменьшение температуры до 600°С (пр.6) и увеличение до 870°С (пр.8) приводит к снижению выхода изомеров гексана и гептана практически в 1,5 раза (табл.1).The catalytic properties are adversely affected by a change in the calcination temperature of the tungsten hydroxide precursor. A decrease in temperature to 600 ° C (Project 6) and an increase to 870 ° C (Project 8) leads to a decrease in the yield of hexane and heptane isomers by almost 1.5 times (Table 1).

Что касается состава катализатора, то согласно данным таблицы 1 выход изомеров гексана и гептана составляет 35,1-52,3 мас.% и 50,1-76,1 мас.% соответственно при содержании ZrO2=65,1-76,3, WO42-=23,4-32,1, Al2O3=0,1-2,6 и Pt=0,2 мас.%. Изменение содержания вольфрамат-анионов как в сторону уменьшения (пр.3), так и в сторону увеличения (пр. 5) приводит к снижению активности катализатора. При увеличении содержания оксида алюминия (пр.11) выходы изомеров гексана и гептана снижаются соответственно на 22 и 13%.As for the composition of the catalyst, according to the data in Table 1, the yield of hexane and heptane isomers is 35.1-52.3 wt.% And 50.1-76.1 wt.%, Respectively, with a ZrO 2 content of 65.1-76.3 WO 4 2- = 23.4-32.1, Al 2 O 3 = 0.1-2.6 and Pt = 0.2 wt.%. A change in the content of tungstate anions both in the direction of decreasing (D.3) and in the direction of increasing (D.5) leads to a decrease in the activity of the catalyst. With an increase in the alumina content (Pr.11), the yields of hexane and heptane isomers decrease by 22 and 13%, respectively.

Предлагаемый способ позволяет получать катализатор с поверхностью 68-78 м2/г и однородной мезопористой структурой с размером пор преимущественно в области 5-8 нм. Объем пор катализатора составляет 0,17-0,23 см3/г. Фазовый состав катализатора представлен преимущественно тетрагональной формой диоксида циркония. Катализатор, полученный по предлагаемому способу, обеспечивает высокий выход изомеров н-гексана и н-гептана при высокой селективности по данным продуктам.The proposed method allows to obtain a catalyst with a surface of 68-78 m 2 / g and a homogeneous mesoporous structure with a pore size mainly in the region of 5-8 nm. The pore volume of the catalyst is 0.17-0.23 cm 3 / g The phase composition of the catalyst is represented mainly by the tetragonal form of zirconium dioxide. The catalyst obtained by the proposed method provides a high yield of n-hexane and n-heptane isomers with high selectivity for these products.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (5)

1. Оксидный катализатор для изомеризации легких бензиновых фракций, содержащий вольфрамированный диоксид циркония с добавками платины и оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: ZrO2 65,1-76,3; W O 4 2
Figure 00000002
23,4-32,1; Al2O3 0,1-2,6; Pt 0,2, получение которого включает осаждение гидроксида циркония из раствора хлористого цирконила раствором аммиака, отделение и отмывку осадка от хлорид-ионов, сушку, нанесение вольфрамат-анионов, сушку и прокаливание, с последующим пропитыванием раствором платинохлористо-водородной кислоты, сушкой и прокаливанием катализатора, отличающийся тем, что на стадии осаждения гидроксида циркония вводят алюминий путем смешения растворов хлористого цирконила и нитрата алюминия, с последующим осаждением раствором аммиака, процесс осаждения проводят при постоянной величине рН 9,5-9,8, а полученный осадок подвергают старению путем выдерживания в маточном растворе при комнатной температуре.
1. An oxide catalyst for the isomerization of light gasoline fractions containing tungsten zirconia with the addition of platinum and alumina in the following ratio of components, wt.%: ZrO 2 65.1-76.3; W O four 2 -
Figure 00000002
23.4-32.1; Al 2 O 3 0.1-2.6; Pt 0.2, the preparation of which includes the precipitation of zirconium hydroxide from a solution of zirconyl chloride with an ammonia solution, separation and washing of the precipitate from chloride ions, drying, applying tungstate anions, drying and calcining, followed by soaking in a solution of platinum-hydrochloric acid, drying and calcining catalyst, characterized in that at the stage of zirconium hydroxide precipitation, aluminum is introduced by mixing solutions of zirconyl chloride and aluminum nitrate, followed by precipitation with an ammonia solution, the deposition process bred at a constant pH of 9.5 to 9.8, and the resulting precipitate is subjected to aging by aging in the mother liquor at room temperature.
2. Оксидный катализатор для изомеризации легких бензиновых фракций по п.1, отличающийся тем, что постоянство рН достигают путем постепенного и одновременного приливания растворов хлористого цирконила с добавкой нитрата алюминия и гидрата аммиака в осадительную колбу.2. An oxide catalyst for the isomerization of light gasoline fractions according to claim 1, characterized in that a constant pH is achieved by gradually and simultaneously pouring zirconyl chloride solutions with the addition of aluminum nitrate and ammonia hydrate into a precipitation flask. 3. Оксидный катализатор для изомеризации легких бензиновых фракций по п.1, отличающийся тем, что нанесение вольфрамат-анионов осуществляют по влагоемкости полученного гидроксида из раствора метавольфрамата аммония при рН 6.3. The oxide catalyst for the isomerization of light gasoline fractions according to claim 1, characterized in that the deposition of tungstate anions is carried out according to the moisture capacity of the obtained hydroxide from a solution of ammonium metatungstate at pH 6. 4. Оксидный катализатор для изомеризации легких бензиновых фракций по п.1, отличающийся тем, что прокаливание осадка после нанесения вольфрамат-анионов проводят при температуре 700-800°С.4. The oxide catalyst for the isomerization of light gasoline fractions according to claim 1, characterized in that the precipitate is calcined after applying tungstate anions at a temperature of 700-800 ° C. 5. Оксидный катализатор для изомеризации легких бензиновых фракций по п.1, отличающийся тем, что он содержит в своем составе оксид алюминия. 5. The oxide catalyst for the isomerization of light gasoline fractions according to claim 1, characterized in that it contains aluminum oxide.
RU2012103805/04A 2012-02-03 2012-02-03 Oxide catalyst for isomerisation of light gasoline fractions RU2486005C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012103805/04A RU2486005C1 (en) 2012-02-03 2012-02-03 Oxide catalyst for isomerisation of light gasoline fractions
EA201200646A EA020160B1 (en) 2012-02-03 2012-05-25 Oxide catalyst for isomerisation of light gasoline fractions and method for production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012103805/04A RU2486005C1 (en) 2012-02-03 2012-02-03 Oxide catalyst for isomerisation of light gasoline fractions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2486005C1 true RU2486005C1 (en) 2013-06-27

Family

ID=48702107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012103805/04A RU2486005C1 (en) 2012-02-03 2012-02-03 Oxide catalyst for isomerisation of light gasoline fractions

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA020160B1 (en)
RU (1) RU2486005C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2693464C1 (en) * 2018-11-12 2019-07-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" (ИК СО РАН, Институт катализа СО РАН) Catalyst for isomerisation of n-butane in isobutane, a method for preparing it and a process for producing isobutane using said catalyst
CN116715566A (en) * 2023-05-10 2023-09-08 中国科学院广州能源研究所 Method for preparing phenol-containing bio-oil by selective catalysis of waste epoxy resin

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040005917A1 (en) * 1993-04-05 2004-01-08 Crowley Robert J. Radiative focal area antenna transmission coupling arrangement
EP1598411A1 (en) * 2004-05-18 2005-11-23 Haldor Topsoe A/S Process for production of high-octane gasoline
US20070119748A1 (en) * 2005-11-28 2007-05-31 Konrad Herbst Process for the preparation of a paraffin isomerization catalyst
US7368626B2 (en) * 2002-03-27 2008-05-06 Japan Energy Corporation Method of isomerizing hydrocarbon
RU2342189C1 (en) * 2004-10-26 2008-12-27 Юоп Ллк Catalyst, method of hydrocarbons transformation and method of isomerisation of paraffin raw materials
RU2401162C1 (en) * 2009-04-29 2010-10-10 Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Method of preparing support for light gasoline cut isomerisation catalyst and support for light gasoline cut isomerisation catalyst
US7833933B2 (en) * 2005-11-28 2010-11-16 Haldor Topsøe A/S Process for the preparation of a paraffin isomerization catalyst
US8067658B2 (en) * 2009-01-23 2011-11-29 Conocophillips Company Isomerization process

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR0211759A (en) * 2001-08-07 2004-10-13 Massachusetts Inst Technology Non-zeolite Nanocomposite Materials for Solid Acid Catalysis
RU2402377C1 (en) * 2009-06-23 2010-10-27 Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Method of preparing oxide catalyst for isomerisation of light gasoline fractions

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040005917A1 (en) * 1993-04-05 2004-01-08 Crowley Robert J. Radiative focal area antenna transmission coupling arrangement
US7368626B2 (en) * 2002-03-27 2008-05-06 Japan Energy Corporation Method of isomerizing hydrocarbon
EP1598411A1 (en) * 2004-05-18 2005-11-23 Haldor Topsoe A/S Process for production of high-octane gasoline
RU2342189C1 (en) * 2004-10-26 2008-12-27 Юоп Ллк Catalyst, method of hydrocarbons transformation and method of isomerisation of paraffin raw materials
US20070119748A1 (en) * 2005-11-28 2007-05-31 Konrad Herbst Process for the preparation of a paraffin isomerization catalyst
US7833933B2 (en) * 2005-11-28 2010-11-16 Haldor Topsøe A/S Process for the preparation of a paraffin isomerization catalyst
US8067658B2 (en) * 2009-01-23 2011-11-29 Conocophillips Company Isomerization process
RU2401162C1 (en) * 2009-04-29 2010-10-10 Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Method of preparing support for light gasoline cut isomerisation catalyst and support for light gasoline cut isomerisation catalyst

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2693464C1 (en) * 2018-11-12 2019-07-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" (ИК СО РАН, Институт катализа СО РАН) Catalyst for isomerisation of n-butane in isobutane, a method for preparing it and a process for producing isobutane using said catalyst
CN116715566A (en) * 2023-05-10 2023-09-08 中国科学院广州能源研究所 Method for preparing phenol-containing bio-oil by selective catalysis of waste epoxy resin

Also Published As

Publication number Publication date
EA020160B1 (en) 2014-09-30
EA201200646A1 (en) 2013-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10307737B2 (en) Transition metal-noble metal complex oxide catalyst for dehydrogenation prepared by one-pot synthesis and use thereof
TWI513682B (en) Catalyst having metal cluster encapsulated in structurally collapsed zeolite and use thereof
RU2595341C1 (en) Catalyst for isomerisation of paraffin hydrocarbons and preparation method thereof
US2867588A (en) Process for preparing alumina catalyst compositions
Xia et al. Analysis of the catalytic activity induction and deactivation of PtIn/Mg (Al) O catalysts for propane dehydrogenation reaction
KR20200126984A (en) Catalyst systems useful for dehydrogenation reactions
Smolikov et al. Preparing and studying Pt/WO 3/ZrO 2 catalysts for the isomerization of n-heptane
CN106660025B (en) Isomerization catalyst
RU2486005C1 (en) Oxide catalyst for isomerisation of light gasoline fractions
CN112619690A (en) Supported catalyst for preparing propylene by propane dehydrogenation and preparation method and application thereof
RU2607908C1 (en) Method of preparing catalyst for hydrocracking hydrocarbon material
CN116528978A (en) Silica-alumina composition comprising 1-30 wt% crystalline basic ammonium aluminum carbonate and process for preparing the same
JP5409136B2 (en) Selective hydrogenation catalyst and preparation method thereof
JP2018508351A (en) Catalyst containing dispersed gold and palladium and its use in selective hydrogenation
RU2287369C1 (en) Method of preparation of catalyst for benzene hydroisomerization process
Kuznetsova et al. Textural properties and crystalline structure of tungstated zirconia, a catalyst for isomerization of lower alkanes
RU2607905C1 (en) Catalyst for hydrocracking hydrocarbon material
JP3730792B2 (en) Hydrocarbon isomerization process
US11590481B2 (en) Heteroatom-doped zeolites for bifunctional catalytic applications
RU2779074C2 (en) Solid superacid catalyst for light hydrocarbon isomerization
US11745168B2 (en) Bifunctional metal oxides and paraffin isomerization therewith
JP3922681B2 (en) Hydrocarbon isomerization process and solid acid catalyst for isomerization
RU2402377C1 (en) Method of preparing oxide catalyst for isomerisation of light gasoline fractions
RU2529680C1 (en) Normal hydrocarbon cyclisation catalyst and method for production thereof (versions)
RU2549836C1 (en) Method of obtaining catalyst of normal alkane cyclisation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190204