RU2597269C1 - Method of heterogeneous catalyst producing for synthesis of hydrocarbons from methanol - Google Patents
Method of heterogeneous catalyst producing for synthesis of hydrocarbons from methanol Download PDFInfo
- Publication number
- RU2597269C1 RU2597269C1 RU2015134634/04A RU2015134634A RU2597269C1 RU 2597269 C1 RU2597269 C1 RU 2597269C1 RU 2015134634/04 A RU2015134634/04 A RU 2015134634/04A RU 2015134634 A RU2015134634 A RU 2015134634A RU 2597269 C1 RU2597269 C1 RU 2597269C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hours
- catalyst
- temperature
- zsm
- hydrocarbons
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
- Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
- Y02P30/40—Ethylene production
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической промышленности, а именно к области производства гетерогенных катализаторов преобразования метанола в углеводороды, и может быть с успехом реализовано на предприятиях химической промышленности, в том числе для получения топлив.The invention relates to the chemical industry, and in particular to the field of production of heterogeneous catalysts for the conversion of methanol to hydrocarbons, and can be successfully implemented at enterprises of the chemical industry, including for the production of fuels.
Известен способ получения катализатора на основе цеолита обработкой цеолита водным раствором щелочи при температуре около 100°С (Плахотник В.А., Ермаков Р.В. Конверсия метанола на отечественном пентасиле типа ЦВМ: получение высокооктанового компонента бензина // Нефтегазовое дело. 2008). Декатионированный цеолит типа ЦВМ обрабатывали горячим 1М водным раствором гидроксида N-тетрапропиламмония, избирательно удаляя только рентгеноаморфные алюмосиликаты ленточной слоистой (глинистой) природы. Органическая щелочь действует только на поверхность кристаллов цеолита, поскольку эффективный диаметр молекул основания заметно превышает размер входных окон в каналы этого цеолита. После обработки авторы получили облагороженный (кондиционированный) образец цеолита ЦВМ, свободного от примеси посторонних алюмосиликатов.A known method of producing a catalyst based on zeolite by treating zeolite with an aqueous solution of alkali at a temperature of about 100 ° C (Plahotnik V.A., Ermakov R.V. A decationized CVM type zeolite was treated with a hot 1M aqueous solution of N-tetrapropylammonium hydroxide, selectively removing only X-ray amorphous aluminosilicates of a tape layered (clay) nature. Organic alkali acts only on the surface of zeolite crystals, since the effective diameter of the base molecules significantly exceeds the size of the entrance windows into the channels of this zeolite. After processing, the authors obtained a refined (conditioned) sample of a zeolite CVM, free from impurities of extraneous aluminosilicates.
Недостатком этого способа является сложность подбора условий синтеза оптимального катализатора из-за различий в начальном составе цеолитов, кроме того, обработка щелочью является дорогостоящей и экологически нецелесообразной операцией.The disadvantage of this method is the difficulty in selecting the conditions for the synthesis of the optimal catalyst due to differences in the initial composition of zeolites, in addition, alkali treatment is an expensive and environmentally inappropriate operation.
Известен также способ получения катализатора синтеза углеводородов из метанола, описанный в заявке №2009147473, опубл. 27.06.2011 г., включающий модификацию цеолитного катализатора с величиной R=25-60 раствором едкого натра, после чего катионы натрия замещают ионным обменом на ионы аммония таким образом, чтобы содержание катионов натрия в цеолите не превышало величины 0,2 мас. % в пересчете на оксид натрия, затем цеолит формуют с композитной смесью геля оксигидроксида алюминия с нитратом алюминия или с нитратом цирконила, затем смешивают с силиказолем и карбамидом, после термообработки получают гранулы катализатора, обладающего необходимой пористостью и устойчивостью к действию водяного пара.There is also a method of producing a catalyst for the synthesis of hydrocarbons from methanol, described in application No. 2009147473, publ. 06/27/2011, including the modification of a zeolite catalyst with a value of R = 25-60 sodium hydroxide solution, after which the sodium cations are replaced by ion exchange with ammonium ions so that the content of sodium cations in the zeolite does not exceed 0.2 wt. % in terms of sodium oxide, then the zeolite is molded with a composite mixture of aluminum oxyhydroxide gel with aluminum nitrate or zirconyl nitrate, then mixed with silica sol and urea, after heat treatment, granules of a catalyst possessing the necessary porosity and resistance to water vapor are obtained.
Недостатком этого способа является сложность подбора условий синтеза оптимального катализатора, а также использование дорогостоящих компонентов.The disadvantage of this method is the difficulty in selecting the conditions for the synthesis of the optimal catalyst, as well as the use of expensive components.
Наиболее близким к заявленному способу получения катализатора является способ получения гетерогенных катализаторов для получения ароматических углеводородов ряда бензола из метанола (RU 2477656, кл. B01J 29/40, C10G 35/095, С07С 1/20, 07.02.2012), включающий модификацию смесью пирофосфата циркония, оксида цинка и диоксида циркония декатионированного цеолита типа пентасил (например ZSM-5, ZSM-8 или ZSM-11) с величиной мольного отношения SiO2/Al2O3=120-200, содержащий катионы натрия в количестве, эквивалентном 0,059-0,010 мас. % оксида натрия, сформованный со связующим из гамма-модификации оксида алюминия и диоксида циркония, при следующем содержании компонентов, мас. %: 65 (цеолита - 96,5-97,8 с содержанием модификатора (59 мас. % ZrP2O7; 31 мас. % ZnO и 10 мас. % ZrO2), составляющем 3,5-2,2) и 35 - связующее, от суммы безводных оксидов (оксида алюминия - 80% и диоксида циркония - 20%).Closest to the claimed method for producing a catalyst is a method for producing heterogeneous catalysts for producing aromatic hydrocarbons of a series of benzene from methanol (RU 2477656, CL B01J 29/40, C10G 35/095, С07С 1/20, 02/07/2012), including modification with a pyrophosphate mixture zirconium, zinc oxide and zirconia decated pentasil type zeolite (e.g. ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11) with a molar ratio SiO 2 / Al 2 O 3 = 120-200, containing sodium cations in an amount equivalent to 0.059- 0.010 wt. % sodium oxide, molded with a binder of gamma modification of alumina and zirconia, with the following components, wt. %: 65 (zeolite - 96.5-97.8 with a modifier content (59 wt.% ZrP 2 O 7 ; 31 wt.% ZnO and 10 wt.% ZrO 2 ), comprising 3.5-2.2) and 35 - binder, from the sum of anhydrous oxides (aluminum oxide - 80% and zirconium dioxide - 20%).
Основными недостатками описанного способа являются использование большого количества компонентов катализатора, а также непрочное связывание компонентов катализатора.The main disadvantages of the described method are the use of a large number of catalyst components, as well as weak binding of the catalyst components.
Задачей изобретения является разработка способа получения гетерогенного катализатора синтеза углеводородов из метанола, обеспечивающего увеличение структурной стабильности и снижение потерь активного компонента катализатора при синтезе, хранении и применении за счет его надежного закрепления в порах носителя.The objective of the invention is to develop a method for producing a heterogeneous catalyst for the synthesis of hydrocarbons from methanol, which provides increased structural stability and reduced losses of the active component of the catalyst during synthesis, storage and use due to its reliable fixation in the pores of the carrier.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и стабильности процесса получения гетерогенного катализатора с сохранением его высокой активности при многократном использовании в реакции синтеза углеводородов из метанола.The technical result of the invention is to increase the efficiency and stability of the process of obtaining a heterogeneous catalyst while maintaining its high activity during repeated use in the synthesis of hydrocarbons from methanol.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в способе получения гетерогенного катализатора синтеза углеводородов из метанола, включающем нанесение активного компонента в виде оксида металла на носитель - модифицированный цеолит типа пентасил (ZSM-5), согласно изобретению нанесение активного компонента в виде Fe3O4 осуществляют путем обработки носителя раствором Fe(NO3)3·9H2O в этаноле при соотношении Si/Fe от 6 до 22 с последующим перемешиванием при комнатной температуре до полного испарения этанола и высушиванием при температуре 38÷42°С в течение 22÷24 ч и восстановлением этиленгликолем при температуре 248÷252°С со скоростью нагрева от 1 до 3°С в минуту в течение 5÷7 часов в атмосфере азота с последующим охлаждением до комнатной температуры, после чего проводят гидротермическую обработку путем введения в Fe3O4·SiO2 смеси NaOH, гидроксида тетрапропиламмония (ТРАОН, 50% масс.), NaAlO2 и деионизированной воды в массовом отношении (0,75÷0,85):(0,015÷0,025):(0,81÷0,83):(0,015÷0,025):(3,75÷3,85) при перемешивании в течение 2÷2,5 часов с последующим нагреванием 178÷182°С и выдерживанием в течение 22÷24 часов, после чего проводят нанесение никеля на поверхность полученного катализатора Fe3O4·ZSM-5: 0,45÷0,55 г Fe3O4·ZSM-5 вносят в лабораторный стакан, содержащий 0,2182÷0,2186 г этилацетоната никеля и 1,98÷2,02 мл ацетона, раствор перемешивают, высушивают под вакуумом и катализатор помещают в трубчатую печь, где нагревают до температуры 298÷302°С в потоке аргона в течение 0,99÷1,01 часа со скоростью нагрева 4,99÷5,01°С/мин и выдерживают при температуре 298÷302°С в течение 1,99÷2,01 часов.The problem and the technical result are achieved in that in the method for producing a heterogeneous catalyst for the synthesis of hydrocarbons from methanol, comprising applying the active component in the form of metal oxide on a carrier - a modified pentasil type zeolite (ZSM-5), according to the invention, applying the active component in the form of Fe 3 O 4 is carried out by treating the carrier with a solution of Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O in ethanol at a Si / Fe ratio of from 6 to 22, followed by stirring at room temperature until complete evaporation of the ethanol, and dried I eat at a temperature of 38 ÷ 42 ° C for 22 ÷ 24 hours and restore ethylene glycol at a temperature of 248 ÷ 252 ° C with a heating rate of 1 to 3 ° C per minute for 5 ÷ 7 hours in a nitrogen atmosphere, followed by cooling to room temperature after which a hydrothermal treatment is carried out by introducing a mixture of NaOH, tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH, 50% wt.), NaAlO 2 and deionized water in a mass ratio (0.75 ÷ 0.85) in Fe 3 O 4 · SiO 2 :( 0.015 ÷ 0.025) :( 0.81 ÷ 0.83) :( 0.015 ÷ 0.025) :( 3.75 ÷ 3.85) with stirring for 2 ÷ 2.5 hours, followed by heating 178 ÷ 182 ° С and keeping at current 22 ÷ 24 hours, after which nickel is applied to the surface of the obtained catalyst Fe 3 O 4 · ZSM-5: 0.45 ÷ 0.55 g of Fe 3 O 4 · ZSM-5 is introduced into a beaker containing 0.2182 ÷ 0 , 2186 g of nickel ethyl acetate and 1.98 ÷ 2.02 ml of acetone, the solution is stirred, dried under vacuum and the catalyst is placed in a tube furnace, where it is heated to a temperature of 298 ÷ 302 ° C in an argon stream for 0.99 ÷ 1.01 hours with a heating rate of 4.99 ÷ 5.01 ° C / min and maintained at a temperature of 298 ÷ 302 ° C for 1.99 ÷ 2.01 hours.
Использование в качестве носителя декатионированного цеолита типа пентасил (ZSM-5) обеспечивает увеличение прочности соединения носителя с активным компонентом. Применение наночастиц Fe3O4 позволяет использовать в качестве носителя ZSM-5 с размером пор менее 0,7 нм. Кроме того, получаемые частицы проявляют магнитные свойства. Если использовать тот же силикагель без наночастиц Fe3O4 при тех же условиях, также может быть сформирована фаза ZSM-5, однако при тех же размерах (6-9 мкм) не наблюдается сферических кристаллов. Предполагается, что наличие наночастиц Fe3O4 оказывает значительное влияние на кристаллизацию ZSM-5, формируя магнитные микросферы, что обеспечивает возможность его беспрепятственного отделения от реакционной среды после проведения процесса.The use of decated pentasil zeolite (ZSM-5) as a carrier provides an increase in the bond strength of the carrier with the active component. The use of Fe 3 O 4 nanoparticles allows the use of ZSM-5 as a carrier with a pore size of less than 0.7 nm. In addition, the resulting particles exhibit magnetic properties. If you use the same silica gel without Fe 3 O 4 nanoparticles under the same conditions, the ZSM-5 phase can also be formed, however, at the same sizes (6–9 μm), spherical crystals are not observed. It is assumed that the presence of Fe 3 O 4 nanoparticles has a significant effect on the crystallization of ZSM-5, forming magnetic microspheres, which makes it possible to freely separate it from the reaction medium after the process.
При соотношении Si/Fe от 6 до 22 у катализаторов наблюдается сферическая морфология, что позволяет добиться более высокой стабильности и воспроизводимости их каталитических свойств. Увеличение этого соотношения выше 22 приводит к образованию нестабильных частиц несферической конфигурации, при значении Si/Fe менее 6, по результатам экспериментов, существенно снижается активность синтезируемого гетерогенного катализатора.At a Si / Fe ratio of 6 to 22, spherical morphology is observed in the catalysts, which allows for higher stability and reproducibility of their catalytic properties. An increase in this ratio above 22 leads to the formation of unstable particles of a non-spherical configuration, with a Si / Fe value of less than 6, according to the results of experiments, the activity of the synthesized heterogeneous catalyst significantly decreases.
За счет восстановления этиленгликолем наночастицы Fe3O4 надежно закрепляются в порах силикагеля. Последующая гидротермическая обработка полученного порошка в слабощелочной среде предотвращает выход наночастиц Fe3O4 из пор силикагеля.Due to the reduction of ethylene glycol, Fe 3 O 4 nanoparticles are firmly fixed in the pores of silica gel. Subsequent hydrothermal treatment of the obtained powder in a slightly alkaline medium prevents the exit of Fe 3 O 4 nanoparticles from the pores of silica gel.
Высокая температура гидротермической обработки приводит к быстрому формированию кристаллов (наностержней) ZSM-5. Таким образом, однородные наночастицы Fe3O4 равномерно рассеиваются в пустотах между кристаллами ZSM-5, при этом скоплением кристаллов цеолита также можно управлять. Гидротермическая обработка катализатора способствует формированию сферических частиц ZSM-5 с прочно связанными наночастицами Fe3O4, что существенно увеличивает его стабильность при многократном использовании.The high temperature of the hydrothermal treatment leads to the rapid formation of crystals (nanorods) ZSM-5. Thus, homogeneous Fe 3 O 4 nanoparticles are uniformly scattered in the voids between ZSM-5 crystals, while the accumulation of zeolite crystals can also be controlled. The hydrothermal treatment of the catalyst promotes the formation of spherical ZSM-5 particles with strongly bonded Fe 3 O 4 nanoparticles, which significantly increases its stability upon repeated use.
Обработка носителя раствором Fe(NO3)3·9H2O в этаноле с дальнейшим перемешиванием и высушиванием обеспечивает равномерное распределение ионов Fe в порах носителя.Treatment of the support with a solution of Fe (NO 3 ) 3 · 9H 2 O in ethanol with further stirring and drying ensures uniform distribution of Fe ions in the pores of the support.
Присутствие никеля на поверхности катализатора обеспечивает его высокую активность в реакции синтеза углеводородов из метанола.The presence of nickel on the surface of the catalyst ensures its high activity in the reaction of the synthesis of hydrocarbons from methanol.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено СЭМ изображение катализатора с соотношением Si/Fe=6, на фиг. 2 - СЭМ изображение катализатора с соотношением Si/Fe=11, на фиг. 3 - СЭМ изображение катализатора с соотношением Si/Fe=22, на фиг. 4 - зависимость конверсии метанола в углеводороды от времени реакции при использовании оптимального катализатора в 4 последовательных экспериментах.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows an SEM image of a catalyst with a ratio of Si / Fe = 6, FIG. 2 is an SEM image of a catalyst with a ratio of Si / Fe = 11, in FIG. 3 is an SEM image of a catalyst with a ratio of Si / Fe = 22, in FIG. 4 - dependence of the conversion of methanol to hydrocarbons on the reaction time when using the optimal catalyst in 4 consecutive experiments.
Получение гетерогенного катализатора синтеза углеводородов осуществляли следующим образом.Obtaining a heterogeneous catalyst for the synthesis of hydrocarbons was carried out as follows.
Навеску Fe(NO3)3·9H2O (в зависимости от объемов пор силикагеля и плотности Fe(NO3)3·9H2O) от 0,38 до 1,41 г растворяли в 10 мл этанола, затем к раствору добавляли 2,5 г мезопористого SiO2. Смесь перемешивали при комнатной температуре до полного испарения этанола. Оставшийся порошок высушивали при 40°С в течение 24 часов. К этому порошку добавляли несколько капель этиленгликоля в качестве восстановителя и помещали в трубчатую печь, где нагревали до 250°С со скоростью нагрева 2°С в минуту в течение 6 часов в атмосфере азота, после чего порошок охлаждали до комнатной температуры. Полученное в результате соединение Fe3O4·SiO2 преобразовали в Fe3O4·ZSM-5 в процессе гидротермической обработки. Для этого 0,8 г Fe3O4·SiO2 добавляли к смеси 0,02 г NaOH, 0,82 г гидроксида тетрапропиламмония (ТРАОН, 50% масс.), 0,02 г NaAlO2 и 3,8 г деионизированной воды, получающуюся смесь размешивали в течение 2 часов, затем смесь переносили в автоклав, нагретый до 180°С, и выдерживали при данной температуре в течение 24 часов. После остывания до комнатной температуры порошок промывали деионизированной водой и высушивали при 100°С в течение 12 часов. Далее проводили нанесение никеля на поверхность катализатора. Для этого 0,5 г Fe3O4·ZSM-5 вносили в лабораторный стакан на 50 мл, содержащий 0,2184 г этилацетоната никеля и 2 мл ацетона, раствор перемешивали, высушивали под вакуумом и помещали в трубчатую печь, где нагревали до температуры 300°С в потоке аргона в течение 1 часа со скоростью нагрева 5°С/мин и выдерживали при температуре 300°С в течение 2 часов.A portion of Fe (NO 3 ) 3 · 9H 2 O (depending on the pore volumes of silica gel and the density of Fe (NO 3 ) 3 · 9H 2 O) from 0.38 to 1.41 g was dissolved in 10 ml of ethanol, then was added to the solution 2.5 g of mesoporous SiO 2. The mixture was stirred at room temperature until ethanol was completely evaporated. The remaining powder was dried at 40 ° C for 24 hours. To this powder, a few drops of ethylene glycol were added as a reducing agent and placed in a tube furnace, where they were heated to 250 ° C at a heating rate of 2 ° C per minute for 6 hours under nitrogen atmosphere, after which the powder was cooled to room temperature. The resulting compound Fe 3 O 4 · SiO 2 was converted to Fe 3 O 4 · ZSM-5 during hydrothermal treatment. For this, 0.8 g of Fe 3 O 4 · SiO 2 was added to the mixture of 0.02 g of NaOH, 0.82 g of tetrapropylammonium hydroxide (TPAON, 50 wt%), 0.02 g of NaAlO 2 and 3.8 g of deionized water , the resulting mixture was stirred for 2 hours, then the mixture was transferred to an autoclave heated to 180 ° C, and kept at this temperature for 24 hours. After cooling to room temperature, the powder was washed with deionized water and dried at 100 ° C for 12 hours. Next, nickel was applied to the surface of the catalyst. For this, 0.5 g of Fe 3 O 4 · ZSM-5 was added to a 50 ml beaker containing 0.2184 g of nickel ethyl acetate and 2 ml of acetone, the solution was stirred, dried under vacuum, and placed in a tube furnace, where it was heated to a temperature 300 ° C in a stream of argon for 1 hour with a heating rate of 5 ° C / min and kept at a temperature of 300 ° C for 2 hours.
Получаемые магнитные микросферы катализатора обладают относительно однородными размерами (6-9 мкм), большой площадью поверхности (340 м2/г), хорошими магнитными свойствами (~8,6 электромагнитных единиц/г) и хорошей распыляемостью.Magnetic microspheres obtained catalyst have relatively uniform size (6-9 microns), high surface area (340 m2 / g), good magnetic properties (~ 8.6 emu / g) and good dispersibility.
Относительное массовое содержание активного компонента и носителя выбрано исходя из результатов проведенных экспериментов (примеры 1-3). Катализатор готовили по описанной выше методике, варьируя массу навески Fe(NO3)3·9H2O.The relative mass content of the active component and the carrier is selected based on the results of the experiments (examples 1-3). The catalyst was prepared according to the method described above, varying the weight of a sample of Fe (NO 3 ) 3 · 9H 2 O.
Пример 1Example 1
Пример осуществляли аналогично приведенной выше методике, но в 10 мл этанола растворяли 2,82 г Fe(NO3)3·9H2O, что соответствовало соотношению Si/Fe=3.An example was carried out similarly to the above procedure, but 2.82 g of Fe (NO 3 ) 3 · 9H 2 O was dissolved in 10 ml of ethanol, which corresponded to the ratio Si / Fe = 3.
В результате были сформированы частицы в основном несферической конфигурации, практически не проявляющие активность в реакции преобразования метанола в углеводороды.As a result, particles of a generally non-spherical configuration were formed, practically not showing activity in the reaction of the conversion of methanol to hydrocarbons.
Пример 2Example 2
Пример осуществляли аналогично приведенной выше методике, но в 10 мл этанола растворяли 1,41 г Fe(NO3)3·9H2O, что соответствовало соотношению Si/Fe=6.An example was carried out similarly to the above procedure, but 1.41 g of Fe (NO 3 ) 3 · 9H 2 O was dissolved in 10 ml of ethanol, which corresponded to the ratio Si / Fe = 6.
В результате сформированы частицы сферической конфигурации изображение которых было получено методом сканирующей электронной микроскопии (фиг. 1).As a result, particles of a spherical configuration were formed, the image of which was obtained by scanning electron microscopy (Fig. 1).
Пример 3Example 3
Пример осуществляли аналогично приведенной выше методике, но в 10 мл этанола растворяли 0,77 г Fe(NO3)3·9H2O (соотношение Si/Fe=11).An example was carried out similarly to the above procedure, but 0.77 g of Fe (NO 3 ) 3 · 9H 2 O (Si / Fe ratio = 11) was dissolved in 10 ml of ethanol.
В результате сформированы частицы сферической конфигурации, изображение которых было получено методом сканирующей электронной микроскопии (фиг. 2).As a result, particles of a spherical configuration were formed, the image of which was obtained by scanning electron microscopy (Fig. 2).
Пример 4Example 4
Пример осуществляли аналогично приведенной выше методике, но в 10 мл этанола растворяли 0,38 г Fe(NO3)3·9H2O (соотношение Si/Fe=22).An example was carried out similarly to the above procedure, but 0.38 g of Fe (NO 3 ) 3 · 9H 2 O (Si / Fe ratio = 22) was dissolved in 10 ml of ethanol.
В результате сформированы частицы сферической конфигурации, изображение которых было получено методом сканирующей электронной микроскопии (фиг. 3).As a result, particles of a spherical configuration were formed, the image of which was obtained by scanning electron microscopy (Fig. 3).
Пример 5Example 5
Пример осуществляли аналогично приведенной выше методике, но в 10 мл этанола растворяли 0,28 г Fe(NO3)3·9H2O (соотношение Si/Fe=30).An example was carried out similarly to the above procedure, but 0.28 g of Fe (NO 3 ) 3 · 9H 2 O (Si / Fe ratio = 30) was dissolved in 10 ml of ethanol.
В результате были сформированы нестабильные частицы несферической конфигурации, практически не проявляющие активность в реакции преобразования метанола в углеводороды.As a result, unstable particles of a non-spherical configuration were formed, practically not showing activity in the reaction of the conversion of methanol to hydrocarbons.
Сравнение СЭМ-изображений, полученных в примерах 2-4, показало, что наиболее оптимальные (сферические и стабильные) частицы были получены в примере 3 (соотношение Si/Fe=11). При содержании Si/Fe от 6 до 22 у катализаторов наблюдается сферическая морфология приблизительно того же самого размера, как при оптимальном соотношении Si/Fe=11. Увеличение этого соотношения выше 22 приводит к образованию нестабильных частиц несферической конфигурации, при уменьшении соотношения менее 6, по результатам экспериментов, существенно снижается активность катализатора.Comparison of SEM images obtained in examples 2-4 showed that the most optimal (spherical and stable) particles were obtained in example 3 (Si / Fe ratio = 11). With a Si / Fe content of 6 to 22, the catalysts exhibit a spherical morphology of approximately the same size as the optimum Si / Fe ratio = 11. An increase in this ratio above 22 leads to the formation of unstable particles of a non-spherical configuration, with a decrease in the ratio of less than 6, according to the results of experiments, the activity of the catalyst significantly decreases.
Пример 6Example 6
Пример осуществляли аналогично примеру 3, но гидротермическую обработку проводили в течение 3 часов.The example was carried out analogously to example 3, but the hydrothermal treatment was carried out for 3 hours.
Пример 7Example 7
Пример осуществляли аналогично примеру 3, но гидротермическую обработку проводили в течение 6 часов.The example was carried out analogously to example 3, but the hydrothermal treatment was carried out for 6 hours.
Пример 8Example 8
Пример осуществляли аналогично примеру 3, но гидротермическую обработку проводили в течение 12 часов.The example was carried out analogously to example 3, but the hydrothermal treatment was carried out for 12 hours.
На фиг. 4 представлены результаты анализа степени кристалличности образцов из примеров 3, 6, 7, и 8 с помощью порошковой рентгенограммы. Как видно из рисунка, наибольшая степень кристалличности наблюдается при гидротермической обработке в течение 24 часов (~95%). При этом дальнейшее увеличение времени обработки нецелесообразно, так как оно не приводит к увеличению степени кристалличности.In FIG. 4 presents the results of the analysis of the degree of crystallinity of the samples from examples 3, 6, 7, and 8 using a powder x-ray. As can be seen from the figure, the greatest degree of crystallinity is observed during hydrothermal treatment for 24 hours (~ 95%). Moreover, a further increase in processing time is impractical, since it does not lead to an increase in the degree of crystallinity.
Пример 9Example 9
Пример осуществляли аналогично примеру 3, но гидротермическую обработку проводили при температуре 160°С. В результате были сформированы нестабильные частицы несферической конфигурации, практически не проявляющие активность в реакции преобразования метанола в углеводороды.The example was carried out analogously to example 3, but the hydrothermal treatment was carried out at a temperature of 160 ° C. As a result, unstable particles of a non-spherical configuration were formed, practically not showing activity in the reaction of the conversion of methanol to hydrocarbons.
Пример 10Example 10
Пример осуществляли аналогично примеру 3, но гидротермическую обработку проводили при температуре 200°С. В результате были сформированы нестабильные частицы несферической конфигурации, практически не проявляющие активность в реакции преобразования метанола в углеводороды.The example was carried out analogously to example 3, but the hydrothermal treatment was carried out at a temperature of 200 ° C. As a result, unstable particles of a non-spherical configuration were formed, practically not showing activity in the reaction of the conversion of methanol to hydrocarbons.
В приведенном ниже примере были исследованы каталитические свойства полученных катализаторов (с соотношением Si/Fe=11) в реакции синтеза углеводородов из метанола (пример 11).In the example below, the catalytic properties of the obtained catalysts (with a Si / Fe ratio of 11) in the synthesis of hydrocarbons from methanol (Example 11) were investigated.
Пример 11Example 11
7,3 г катализатора фракции до 0,125 мм помещали в проточный трубчатый реактор с внешним электрическим обогревом. Синтез углеводородов проводили путем продувки смеси азота и паров метанола через неподвижный слой катализатора. Условия проведения реакции: скорость подачи азота - 10 мл/мин, скорость подачи метанола - 0,1 мл/мин, температура - 350°С, давление - 1,5 бар. В результате эксперимента зафиксирована 75%-ная конверсия метанола в углеводороды. Кроме того, исследовали активность катализатора при многократном использовании (после регенерации смесью кислорода и азота (2% об.) при скорости подачи газа 50 мл/мин).7.3 g of catalyst fractions up to 0.125 mm were placed in a flow-through tubular reactor with external electric heating. Hydrocarbons were synthesized by purging a mixture of nitrogen and methanol vapor through a fixed catalyst bed. Reaction conditions: nitrogen feed rate - 10 ml / min, methanol feed rate - 0.1 ml / min, temperature - 350 ° C, pressure - 1.5 bar. As a result of the experiment, a 75% conversion of methanol to hydrocarbons was recorded. In addition, we studied the activity of the catalyst with repeated use (after regeneration with a mixture of oxygen and nitrogen (2% vol.) At a gas flow rate of 50 ml / min).
Результаты экспериментов приведены в таблице 1 и на фиг. 5.The experimental results are shown in table 1 and in FIG. 5.
Таким образом, как показали эксперименты, при повторном использовании регенерированного катализатора сохраняется 80-85% его начальной активности. Полученные результаты свидетельствуют о том, что применение катализатора с оптимальным соотношением Si/Fe=11 позволяет достичь высокой степени конверсии метанола в углеводороды. Кроме того, доказана возможность многократного использования катализатора с сохранением большей части его начальной активности.Thus, experiments have shown that with repeated use of the regenerated catalyst, 80-85% of its initial activity is retained. The results obtained indicate that the use of a catalyst with an optimal Si / Fe ratio of 11 allows a high degree of conversion of methanol to hydrocarbons to be achieved. In addition, the possibility of reuse of the catalyst with the preservation of most of its initial activity has been proved.
Данный способ получения гетерогенного катализатора синтеза углеводородов из метанола может быть успешно применен на предприятиях химической технологии для синтеза эффективных катализаторов получения углеводородов из метанола.This method of producing a heterogeneous catalyst for the synthesis of hydrocarbons from methanol can be successfully applied at chemical plants for the synthesis of effective catalysts for the production of hydrocarbons from methanol.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015134634/04A RU2597269C1 (en) | 2015-08-18 | 2015-08-18 | Method of heterogeneous catalyst producing for synthesis of hydrocarbons from methanol |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015134634/04A RU2597269C1 (en) | 2015-08-18 | 2015-08-18 | Method of heterogeneous catalyst producing for synthesis of hydrocarbons from methanol |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2597269C1 true RU2597269C1 (en) | 2016-09-10 |
Family
ID=56892593
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015134634/04A RU2597269C1 (en) | 2015-08-18 | 2015-08-18 | Method of heterogeneous catalyst producing for synthesis of hydrocarbons from methanol |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2597269C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4843183A (en) * | 1984-08-15 | 1989-06-27 | Showa Shell Sekiyu Kabushiki Kaisha | Process for producing lower olefinic hydrocarbons from methanol |
WO1993024431A1 (en) * | 1992-05-27 | 1993-12-09 | Exxon Chemical Patents Inc. | Production of high purity olefins |
RU2163624C2 (en) * | 1998-11-25 | 2001-02-27 | Научно-инженерный центр "Цеосит" Объединенного института катализа СО РАН | Method for production of high-octane gasoline fractions and aromatic hydrocarbons |
RU2276656C2 (en) * | 2004-05-13 | 2006-05-20 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Method of production of zeolite |
RU2330719C1 (en) * | 2007-01-09 | 2008-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Томскнефтехим" (ООО "Томскнефтехим") | Catalyst for low-molecular alcohol conversion to high-octane gasoline and propane-butane fraction, method of its obtaining and method of molecular alcohol conversion to high-octane gasoline and propane-butane fraction |
WO2012174205A1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | Ut-Battelle, Llc | Zeolitic catalytic conversion of alcohols to hydrocarbons |
-
2015
- 2015-08-18 RU RU2015134634/04A patent/RU2597269C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4843183A (en) * | 1984-08-15 | 1989-06-27 | Showa Shell Sekiyu Kabushiki Kaisha | Process for producing lower olefinic hydrocarbons from methanol |
WO1993024431A1 (en) * | 1992-05-27 | 1993-12-09 | Exxon Chemical Patents Inc. | Production of high purity olefins |
RU2163624C2 (en) * | 1998-11-25 | 2001-02-27 | Научно-инженерный центр "Цеосит" Объединенного института катализа СО РАН | Method for production of high-octane gasoline fractions and aromatic hydrocarbons |
RU2276656C2 (en) * | 2004-05-13 | 2006-05-20 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Method of production of zeolite |
RU2330719C1 (en) * | 2007-01-09 | 2008-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Томскнефтехим" (ООО "Томскнефтехим") | Catalyst for low-molecular alcohol conversion to high-octane gasoline and propane-butane fraction, method of its obtaining and method of molecular alcohol conversion to high-octane gasoline and propane-butane fraction |
WO2012174205A1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | Ut-Battelle, Llc | Zeolitic catalytic conversion of alcohols to hydrocarbons |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6392860B2 (en) | Molecular sieve, its manufacture and its use | |
US6930217B2 (en) | Catalyst containing microporous zeolite in mesoporous support and method for making same | |
KR20120039663A (en) | β ZEOLITE AND METHOD FOR PRODUCING SAME | |
JP4803494B2 (en) | A catalyst in granular form containing an acidic porous core surrounded by a uniform outer layer | |
WO2007088745A1 (en) | Catalyst for production of aromatic hydrocarbon compound | |
CA2981736C (en) | Zsm-5 catalyst | |
JP2014525389A (en) | Process for forming zeolite from homogeneous amorphous silica alumina | |
RU2333033C1 (en) | Catalyst, method of preparation same and method for obtaining aromatic hydrocarbons | |
RU2422418C2 (en) | Use of zeolite-based catalyst for converting oxygen-containing compounds to lower olefins, as well as method of producing lower olefins | |
KR20100075923A (en) | Catalyst for producing light olefins and process for producing light olefins | |
JP4630537B2 (en) | Use of catalysts based on crystalline aluminosilicates | |
RU2741547C2 (en) | Obtaining a zsm-5 based catalyst; use in process of ethylbenzene dealkylation | |
US20120157735A1 (en) | Supported mesoporous and microporous material, and process for producing the same | |
JP7406203B2 (en) | Hydroisomerization catalyst for long-chain linear paraffins, method for producing hydroisomerization catalyst for long-chain linear paraffins, and method for producing branched paraffins by hydroisomerization reaction for long-chain linear paraffins | |
RU2597269C1 (en) | Method of heterogeneous catalyst producing for synthesis of hydrocarbons from methanol | |
CN109746028B (en) | Propane dehydrogenation catalyst, preparation method thereof and method for preparing propylene by propane dehydrogenation | |
JPS6197231A (en) | Production of lower olefin | |
Vosmerikova et al. | Deactivation features of gallium-containing zeolites in the propane aromatization process | |
JP2010227925A (en) | Alcohol dehydrogenation catalyst and method for manufacturing aldehyde using the same | |
JPH06346063A (en) | Catalytic conversion of light hydrocarbon | |
RU2302291C1 (en) | Light hydrocarbon aromatization process catalyst, method for preparation thereof, and aromatic hydrocarbon production process | |
KR101554265B1 (en) | Amorphous silica alumina-zeolite composites and preparation method thereof | |
RU2585289C1 (en) | Methane aromatisation catalyst, method for production thereof and method of converting methane to produce aromatic hydrocarbons | |
JP7547902B2 (en) | Novel silver-containing zeolite and catalyst containing same for producing aromatic hydrocarbons | |
RU2827337C1 (en) | Method of producing nanosized zinc-containing zeolite of structural type zsm-5 in proton form for heterogeneous catalysis |