RU2603774C1 - Catalyst for oxidative aromatisation of lower alkanes - Google Patents

Catalyst for oxidative aromatisation of lower alkanes Download PDF

Info

Publication number
RU2603774C1
RU2603774C1 RU2015144091/04A RU2015144091A RU2603774C1 RU 2603774 C1 RU2603774 C1 RU 2603774C1 RU 2015144091/04 A RU2015144091/04 A RU 2015144091/04A RU 2015144091 A RU2015144091 A RU 2015144091A RU 2603774 C1 RU2603774 C1 RU 2603774C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
oxide
metal
temperature
flask
Prior art date
Application number
RU2015144091/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Михайлович Козлов
Елена Борисовна Федорова
Алексей Борисович Карпов
Константин Михайлович Козлов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Газпром"
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 Публичное акционерное общество "Газпром" filed Critical Публичное акционерное общество "Газпром"
Priority to RU2015144091/04A priority Critical patent/RU2603774C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2603774C1 publication Critical patent/RU2603774C1/en

Links

Classifications

    • 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
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/06Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of zinc, cadmium or mercury
    • 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
    • B01J23/08Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of gallium, indium or thallium
    • 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
    • B01J23/14Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of germanium, tin or lead
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C15/00Cyclic hydrocarbons containing only six-membered aromatic rings as cyclic parts
    • C07C15/02Monocyclic hydrocarbons

Landscapes

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

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to catalysts of process of producing aromatic hydrocarbons from hydrocarbon material. Catalyst for oxidative aromatisation of lower alkanes contains, wt%: zinc oxide (with respect to metal) 3.00-7.00, gallium (III) oxide (with respect to metal) 0.5-3.00, germanium (IV) oxide (with respect to metal) 0.01-0.10; γ-aluminium oxide - 10.00-30.00, a pentasil-type zeolite in hydrogen form - balance up to 100.
EFFECT: technical result consists in improvement of catalyst activity in relation to output desired aromatic hydrocarbons, its selectivity, conversion.
1 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к катализаторам процесса получения ароматических углеводородов из углеводородного сырья, в частности к катализаторам ароматизации низших алканов в присутствии кислорода.The invention relates to catalysts for the production of aromatic hydrocarbons from hydrocarbons, in particular to catalysts for aromatization of lower alkanes in the presence of oxygen.

Ароматические углеводороды являются одним из главных базовых продуктов нефтехимии. С учетом возрастающей роли в промышленности процессов глубокой переработки нефтяного сырья, в том числе газового, особенно актуальной становится разработка катализаторов процесса ароматизации низших алканов.Aromatic hydrocarbons are one of the main basic products of petrochemicals. Considering the growing role in the industry of the processes of deep processing of oil raw materials, including gas, the development of catalysts for the process of aromatization of lower alkanes becomes especially urgent.

Известны катализаторы ароматизации алканов, содержащих от одного до четырех углеродных атомов, путем контактирования с катализаторами, содержащими цеолиты и различные металлы, например платину на ZSM-5 (WO 2005/065393, 2005), церий или оксид церия, а также металл VIII группы или его оксид, например платину или оксид платины на цеолите (RU 2377230, 2009; US 7186871, 2007), цинк, церий, лантан, магний, железо, кальций (RU 2165293, 2001).Aromatization catalysts for alkanes containing from one to four carbon atoms are known by contacting with catalysts containing zeolites and various metals, for example platinum on ZSM-5 (WO 2005/065393, 2005), cerium or cerium oxide, as well as a group VIII metal or its oxide, for example platinum or platinum oxide on zeolite (RU 2377230, 2009; US 7186871, 2007), zinc, cerium, lanthanum, magnesium, iron, calcium (RU 2165293, 2001).

Процессу указанной каталитической ароматизации свойственен ряд недостатков, заключающийся в следующем:The process of this catalytic aromatization has a number of disadvantages, which are as follows:

- термодинамические особенности процесса обуславливают проведение ароматизации при высоких температурах, при этом температурный предел ограничен термической стабильностью сырья и продуктов реакции;- thermodynamic features of the process determine the aromatization at high temperatures, while the temperature limit is limited by the thermal stability of the raw materials and reaction products;

- существенная эндотермичность затрудняет поддержание заданной температуры и требует использования в промышленности межреакторного подогрева для поддержания необходимой температуры реакционной смеси;- significant endothermicity makes it difficult to maintain a given temperature and requires the use of inter-reactor heating in the industry to maintain the required temperature of the reaction mixture;

- в процессе ароматизации катализаторы зауглероживаются и теряют активность, вследствие чего возникает необходимость периодичной регенерации. Для этого процесс проводят периодически, переключая реакторы с процесса ароматизации на окислительную регенерацию.- in the process of aromatization, the catalysts are carbonized and lose activity, as a result of which there is a need for periodic regeneration. To do this, the process is carried out periodically, switching the reactors from the aromatization process to oxidative regeneration.

При этом значения конверсии исходного сырья и выхода ароматических углеводородов недостаточно высоки.Moreover, the conversion of the feedstock and the yield of aromatic hydrocarbons are not high enough.

Проведение процесса ароматизации в присутствии кислорода позволяет снизить закоксовывание катализатора, что позволяет, в том числе, улучшить указанные показатели.The process of aromatization in the presence of oxygen allows to reduce the coking of the catalyst, which allows, among other things, to improve these indicators.

Более близким к изобретению является катализатор процесса окислительной ароматизации низших алканов с получением ароматических углеводородов окислением низших алканов, в частности этана, этансодержащих газов (RU 2523801, 2014).Closer to the invention is a catalyst for the process of oxidative aromatization of lower alkanes to produce aromatic hydrocarbons by oxidation of lower alkanes, in particular ethane, ethane-containing gases (RU 2523801, 2014).

Указанный катализатор представляет собой двухслойную композицию в виде смешанной оксидной Mo1.0V0.37Te0.17Nb0.12O3 составляющей, расположенной в проточном реакторе на входе газового сырья, и цеолита HZSM-5, расположенного далее по ходу движения сырья, при этом компоненты катализатора взяты в объемном соотношении 20-30 и 70-80 соответственно.The specified catalyst is a two-layer composition in the form of a mixed oxide Mo 1.0 V 0.37 Te 0.17 Nb 0.12 O 3 component located in the flow reactor at the inlet of the gas feedstock and HZSM-5 zeolite located downstream of the feedstock, while the catalyst components are taken in volume ratio of 20-30 and 70-80, respectively.

Способ проводят в присутствии кислорода, взятого в объемном соотношении этан: кислород, составляющем 60-70% об. и 30-40% об., соответственно. Смесь исходного сырья и кислорода подвергают контактированию с нагретым до 400-450°С катализатором, и процесс ароматизации проводят при атмосферном давлении и объемной скорости подачи газового сырья 1000-2000 ч-1.The method is carried out in the presence of oxygen taken in a volume ratio of ethane: oxygen of 60-70% vol. and 30-40% vol., respectively. The mixture of feedstock and oxygen is subjected to contact with a catalyst heated to 400-450 ° C, and the aromatization process is carried out at atmospheric pressure and a gas feed rate of 1000-2000 h -1 .

Недостаток указанного катализатора заключается в недостаточно высокой его активности. Так, выход целевых ароматических углеводородов не превышает 22,2% масс., конверсия составляет 75,9% масс. Кроме того, известный катализатор теряет свою активность, не достигая суток работы.The disadvantage of this catalyst is its insufficiently high activity. So, the yield of target aromatic hydrocarbons does not exceed 22.2% of the mass., The conversion is 75.9% of the mass. In addition, the known catalyst loses its activity, not reaching the day of work.

Таким образом, указанный катализатор является недостаточно эффективным.Thus, the specified catalyst is not effective enough.

Задачей изобретения является повышение эффективности катализатора окислительной ароматизации низших алканов.The objective of the invention is to increase the efficiency of the catalyst for oxidative aromatization of lower alkanes.

Поставленная задача достигается созданием катализатора окислительной ароматизации низших алканов, содержащего оксид цинка, оксид галлия, оксид германия, γ-оксид алюминия и высококремнеземный цеолит типа пентасила в водородной форме при следующем соотношении компонентов, % масс:The task is achieved by creating a catalyst for the oxidative aromatization of lower alkanes containing zinc oxide, gallium oxide, germanium oxide, γ-alumina and high silica zeolite type pentasil in hydrogen form in the following ratio of components,% mass:

оксид цинкаzinc oxide (в пересчете на металл)(in terms of metal) 3,00-7,003.00-7.00 оксид галлия (в пересчетеgallium oxide (in terms of на металл)on metal) 0,5-3,000.5-3.00 оксид германияgermanium oxide (в пересчете на металл)(in terms of metal) 0,01-0,100.01-0.10 γ-оксид алюминияγ-alumina 10,00-30,0010.00-30.00 цеолитzeolite остальное, до 100the rest is up to 100

Достигаемый технический результат заключается в повышении активности катализатора по отношению к выходу целевых ароматических углеводородов, его селективности, конверсии, а также в увеличении времени активности катализатора.The technical result achieved is to increase the activity of the catalyst with respect to the yield of target aromatic hydrocarbons, its selectivity, conversion, and also to increase the time of activity of the catalyst.

Описываемый катализатор получают следующим образом.The described catalyst is prepared as follows.

В стеклянную широкогорлую колбу заливают водный раствор 0,05-0,2 н соляной кислоты и поочередно аккуратно переносят в колбу требуемое количество оксида германия, нитрата галлия и нитрата цинка. Смесь перемешивают стеклянной палочкой или вращением колбы до полного растворения. Затем засыпают цеолит. В случае если раствор не полностью покрывает цеолит доливают необходимое количество водного раствора соляной кислоты. После перемешивания в течение 5-30 минут колбу ставят на плитку и подвергают выпариванию. При постоянном помешивании палочкой или специализированной электропроводной мешалкой содержимое колбы упаривают досуха. В случае появления «разводов» на стенках колбы проводят дополнительное приливание количества водного раствора соляной кислоты и последующее ее выпаривание.An aqueous solution of 0.05-0.2 N hydrochloric acid is poured into a wide-necked glass flask and the required amount of germanium oxide, gallium nitrate and zinc nitrate are carefully transferred into the flask alternately. The mixture is stirred with a glass rod or by rotation of the flask until completely dissolved. Then zeolite is poured. If the solution does not completely cover the zeolite, add the required amount of an aqueous solution of hydrochloric acid. After stirring for 5-30 minutes, the flask is placed on a tile and evaporated. With constant stirring with a stick or a specialized electrically conductive stirrer, the contents of the flask are evaporated to dryness. In the event of “stains” on the walls of the flask, an additional infusion of the amount of an aqueous solution of hydrochloric acid and its subsequent evaporation are carried out.

После выпаривания колбу ставят в сушильную печь, где нагревают до температуры разложения нитратов со скоростью не более 100°С/ч и выдерживают при конечной температуре 20-60 мин.After evaporation, the flask is placed in a drying oven, where it is heated to the decomposition temperature of nitrates at a rate of not more than 100 ° C / h and kept at a final temperature of 20-60 minutes.

После прокалки подготовленного цеолита колбу охлаждают на воздухе. После охлаждения в колбу с цеолитом помещают оксид алюминия и раствор карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ). После тщательного перемешивания в колбу приливают химически очищенную воду до состояния, пригодного для экструзии.After calcining the prepared zeolite, the flask is cooled in air. After cooling, alumina and a solution of carboxymethyl cellulose (CMC) are placed in a flask with zeolite. After thorough mixing, chemically purified water is poured into the flask to a state suitable for extrusion.

Подготовленную массу помещают в экструдер для получения экструдатов диаметром 2,0±0,2 мм. После экструдирования массу делят на экструдаты длиной 8±2 мм.The prepared mass is placed in an extruder to obtain extrudates with a diameter of 2.0 ± 0.2 mm After extrusion, the mass is divided into extrudates with a length of 8 ± 2 mm.

Окончательную прокалку массы осуществляют при температуре 500-600°С в течение 30 минут в муфельной печи (нагрев до 200°С проводят со скоростью 100°С/ч, после 200°С нагрев ведут со скоростью не более 50°С/ч).The final calcination of the mass is carried out at a temperature of 500-600 ° C for 30 minutes in a muffle furnace (heating to 200 ° C is carried out at a speed of 100 ° C / h, after 200 ° C, heating is carried out at a speed of not more than 50 ° C / h).

Перед проведением эксперимента проводят активацию катализатора.Before the experiment, the catalyst is activated.

Целью активации является достижение минимального размера дисперсного металла или его соединения, а также торможение увеличения размера активного зерна для препятствования растрескивания и преждевременной потери активности катализатора.The purpose of activation is to achieve the minimum size of the dispersed metal or its compound, as well as inhibiting the increase in the size of the active grain to prevent cracking and premature loss of catalyst activity.

Активацию проводят следующим образом.Activation is carried out as follows.

При загрузке в реактор катализатор является прокаленным, поэтому до 500°С допускается нагрев со скоростью до 250°С/ч в токе воздуха со скоростью потока не менее 10 м/мин. При температуре 500-550°С воздух переключают на азот (содержание кислорода не более 0,5% об.) и догревают катализатор до температуры 550-570°С со скоростью не более 100°С/ч с последующим выдерживанием не менее 10 минут.When loaded into the reactor, the catalyst is calcined; therefore, up to 500 ° C, heating at a rate of up to 250 ° C / h in a stream of air with a flow velocity of at least 10 m / min is allowed. At a temperature of 500-550 ° C, the air is switched to nitrogen (oxygen content not more than 0.5% vol.) And the catalyst is heated to a temperature of 550-570 ° C at a speed of not more than 100 ° C / h, followed by at least 10 minutes.

После выдерживания катализатора в нейтральной атмосфере постепенно азот начинают заменять исходным углеводородным сырьем без добавления кислорода с нагревом до температуры ниже рабочей на 10-20°С. После нагрева и выдержки в течение 20-50 минут в течение 10-30 минут медленно доводят добавку кислорода (или воздуха) до необходимого количества при постоянном контроле температуры. Количество используемого кислорода составляет 10-250 л на 100 л углеводородного сырья в газообразном состоянии. При резком повышении температуры свыше 20°С подачу кислорода прекращают и возобновляют при снижении температуры катализатора дополнительно на 10-20°С. После полной подачи кислорода температуру повышают до рабочей и после 10 минут начинают эксперимент.After keeping the catalyst in a neutral atmosphere, nitrogen gradually begins to be replaced with the original hydrocarbon feed without adding oxygen, heating it to a temperature below the working one by 10-20 ° C. After heating and holding for 20-50 minutes for 10-30 minutes, the oxygen (or air) additive is slowly adjusted to the required amount with constant temperature control. The amount of oxygen used is 10-250 liters per 100 liters of hydrocarbon material in a gaseous state. With a sharp increase in temperature above 20 ° C, the oxygen supply is stopped and resumed when the temperature of the catalyst decreases by an additional 10-20 ° C. After complete supply of oxygen, the temperature is raised to the working one and after 10 minutes the experiment is started.

Процесс ароматизации проводят при температуре 550-625°С, давлении 5,0-15,0 атм, объемной скорости подачи сырья 500-2000 ч-1.The aromatization process is carried out at a temperature of 550-625 ° C, a pressure of 5.0-15.0 atm, a volumetric feed rate of 500-2000 h -1 .

В качестве исходного сырья в процессе окислительной ароматизации используют низшие алканы.Lower alkanes are used as a feedstock in the process of oxidative aromatization.

Термин «низшие алканы» в рамках данного изобретения означает индивидуальные углеводороды, такие как этан, пропан, бутан, углеводородные газы С24, пропан-бутановые фракции, легкие низкооктановые углеводородные фракции, в частности широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ), газы термического и каталитического крекинга, природный газ, газы дегазации газовых конденсатов и прямогонных бензинов, другие углеводородные фракции и смеси указанных углеводородов.The term "lower alkanes" in the framework of this invention means individual hydrocarbons, such as ethane, propane, butane, C 2 -C 4 hydrocarbon gases, propane-butane fractions, light low-octane hydrocarbon fractions, in particular a wide fraction of light hydrocarbons (NGL), gases thermal and catalytic cracking, natural gas, degassing gases of gas condensates and straight-run gasolines, other hydrocarbon fractions and mixtures of these hydrocarbons.

После процесса ароматизации проводят регенерацию - рациональный выжиг коксовых отложений, образовавшихся в процессе работы катализатора, без опасности перегрева и изменения как активности, так и селективности каталитической системы.After the aromatization process, regeneration is carried out - a rational burning out of coke deposits formed during the operation of the catalyst, without the risk of overheating and changes in both the activity and selectivity of the catalytic system.

После эксперимента катализатор охлаждают в реакторе в нейтральной среде или при подаче сырья до температуры не более 200°С для предотвращения «вспыхивания» катализатора при подаче окислительной среды.After the experiment, the catalyst is cooled in a reactor in a neutral environment or when the feed is supplied to a temperature of not more than 200 ° C to prevent “flare-up” of the catalyst when the oxidizing medium is fed.

После охлаждения до температуры 180-220°С проводят продувку реактора азотом в течение не менее 20 минут. После окончания продувки медленно повышают количество окислителя - кислорода путем замены азота на воздух. При самопроизвольном повышении температуры более чем на 10°С, подачу воздуха прекращают и возобновляют не менее чем через 5 минут.After cooling to a temperature of 180-220 ° C, the reactor is purged with nitrogen for at least 20 minutes. After the purge is completed, the amount of oxidizing agent, oxygen, is slowly increased by replacing nitrogen with air. If the temperature rises spontaneously by more than 10 ° С, the air supply is stopped and renewed after no less than 5 minutes.

После перехода на подачу воздуха катализатор выдерживают при температуре 180-250°С не менее 30 минут и затем со скоростью не более 100°С/ч повышают температуру до 550-600°С. Повышать температуру более чем 600°С запрещено ввиду уменьшения дисперсности активных металлов. Регенерацию проводят не менее чем 2 часа.After switching to air supply, the catalyst is kept at a temperature of 180-250 ° C for at least 30 minutes and then at a speed of no more than 100 ° C / h the temperature is increased to 550-600 ° C. Raising the temperature of more than 600 ° C is prohibited due to a decrease in the dispersion of active metals. Regeneration is carried out for at least 2 hours.

После регенерации допускается ароматизация сырья без охлаждения установки после 20-40-минутной продувки азотом.After regeneration, aromatization of raw materials is allowed without cooling the unit after a 20-40 minute purge with nitrogen.

Ниже представлен пример, иллюстрирующий изобретение, но не ограничивающее его.The following is an example illustrating the invention, but not limiting it.

Пример.Example.

Получают катализатор окислительной ароматизации следующего состава, % масс: оксид цинка (в пересчете на металл) 5,00; оксид галлия (в пересчете на металл) 1,00; оксид германия (в пересчете на металл) 0,05; γ-оксид алюминия 20,00, цеолит ЦВН (30) - остальное, до 100.Get the catalyst for oxidative aromatization of the following composition,% mass: zinc oxide (in terms of metal) 5.00; gallium oxide (in terms of metal) 1.00; germanium oxide (in terms of metal) 0.05; γ-alumina 20.00, zeolite CVN (30) - the rest, up to 100.

Для приготовления 5 кг катализатора используют следующие компоненты:The following components are used to prepare 5 kg of catalyst:

- нитрат цинка 4-водный (803 г) или нитрат цинка 6-водный (913 г);- 4-aqueous zinc nitrate (803 g) or 6-aqueous zinc nitrate (913 g);

- нитрат галлия водный (157 г) или нитрат галлия 8-водный (229 г);- gallium nitrate water (157 g) or gallium nitrate 8-water (229 g);

- оксид германия (2,9 г);- germanium oxide (2.9 g);

- γ-окись алюминия (1,0 кг);- γ-alumina (1.0 kg);

- КМЦ для получения необходимой для прессования или экструдирования консистенции, технический 10 г;- CMC to obtain the consistency necessary for pressing or extruding, technical 10 g;

- цеолит ЦВН (30) в водородной форме - остальное, до 5 кг.- TsVN zeolite (30) in hydrogen form - the rest, up to 5 kg.

Катализатор получают следующим образом.The catalyst is prepared as follows.

В стеклянную широкогорлую колбу объемом 2 л заливают 500 мл 0,05 н. раствора соляной кислоты и поочередно аккуратно переносят оксид германия, нитрат галлия и нитрат цинка. Смесь перемешивают стеклянной палочкой или вращением колбы до полного растворения. Затем засыпают цеолит. В случае, если раствор не полностью покрывает цеолит, доливают необходимое количество 0,05 н. раствора соляной кислоты. После перемешивания в течение 10 минут колбу ставят на плитку с температурой не более 95°С. При постоянном помешивании палочкой или специализированной электропроводной мешалкой содержимое колбы упаривают досуха. В случае появления «разводов» на стенках колбы проводят дополнительное приливание количества 0,05 н. раствора соляной кислоты и последующее ее выпаривание.500 ml of 0.05 N are poured into a 2-liter wide-necked glass flask. a solution of hydrochloric acid and alternately carefully transfer germanium oxide, gallium nitrate and zinc nitrate. The mixture is stirred with a glass rod or by rotation of the flask until completely dissolved. Then zeolite is poured. If the solution does not completely cover the zeolite, add the required amount of 0.05 N. hydrochloric acid solution. After stirring for 10 minutes, the flask is placed on a tile with a temperature of not more than 95 ° C. With constant stirring with a stick or a specialized electrically conductive stirrer, the contents of the flask are evaporated to dryness. In the case of the appearance of "stains" on the walls of the flask, an additional infusion of 0.05 N hydrochloric acid solution and its subsequent evaporation.

После выпаривания колбу ставят в сушильную печь, где нагревают до 260°С (температура разложения нитратов) со скоростью не более 100°С/ч и выдерживают при конечной температуре 30 мин.After evaporation, the flask is placed in a drying oven, where it is heated to 260 ° С (nitrate decomposition temperature) at a rate of not more than 100 ° С / h and maintained at a final temperature of 30 minutes.

После прокалки подготовленного цеолита колбу охлаждают на воздухе. После охлаждения в колбу с цеолитом помещают оксид алюминия и раствор КМЦ. После тщательного перемешивания в колбу приливают химически очищенную воду до состояния, пригодного для экструзии.After calcining the prepared zeolite, the flask is cooled in air. After cooling, alumina and CMC solution are placed in a flask with zeolite. After thorough mixing, chemically purified water is poured into the flask to a state suitable for extrusion.

Подготовленную массу помещают в экструдер для получения экструдатов диаметром 2,0±0,2 мм. После экструдирования массу делят на экструдаты длиной 8±2 мм.The prepared mass is placed in an extruder to obtain extrudates with a diameter of 2.0 ± 0.2 mm After extrusion, the mass is divided into extrudates with a length of 8 ± 2 mm.

Окончательную прокалку массы осуществляют при температуре 530°С в течение 30 минут в муфельной печи (нагрев до 200°С проводят со скоростью 100°С/ч, после 200°С нагрев ведут со скоростью не более 50°С/ч).The final calcination of the mass is carried out at a temperature of 530 ° C for 30 minutes in a muffle furnace (heating to 200 ° C is carried out at a speed of 100 ° C / h, after 200 ° C heating is carried out at a speed of not more than 50 ° C / h).

В качестве сырья процесса ароматизации используют пропан-бутановую фракцию ((ПБФ) производства ОАО «Московский газоперерабатывающий завод). Состав пропан-бутановой фракции, % об.: метан 4,5; этан 11,5; пропан 59,4; i-бутан 8,4; н-бутан 15,7; С5+ 0,5.As a raw material for the aromatization process, a propane-butane fraction ((PBF) produced by Moscow Gas Processing Plant OJSC) is used. The composition of the propane-butane fraction,% vol .: methane 4,5; ethane 11.5; propane 59.4; i-butane 8.4; n-butane 15.7; C 5+ 0.5.

Процесс ароматизации проводят по вышеописанной схеме при температуре 575°С, давлении 8 атм, объемной скорости подачи сырья 1250 ч-1, добавлении кислорода в количестве 0,6 литра кислорода на литр пропан-бутановой фракции.The aromatization process is carried out according to the above scheme at a temperature of 575 ° C, a pressure of 8 atm, a volumetric feed rate of 1250 h -1 , adding oxygen in an amount of 0.6 liters of oxygen per liter of propane-butane fraction.

При этом получены следующие результаты: конверсия 97,5% масс., селективность 83,5% масс., выход ароматических углеводородов (АрУ) 81,4% масс., выход СН4 - 7,9% масс. Состав полученных газов, % об.: Н2 - 19,3; СН4 - 69,8; С2Н6 - 9,3; С2Н4 - 0,5; CO2 - 0,4; ∑С4 - отс.; CO2 - 0,7; O2 - отс. Состав катализата, % мас.: С6Н6 - 40,4; С7Н8 - 34,8; ∑C8H10 - 13,4; ∑С9Н12 - 1,0; C10H8 - 6,3; C11+ - 4,l.The following results were obtained: conversion of 97.5% by mass, selectivity of 83.5% by mass, yield of aromatic hydrocarbons (ArU) 81.4% by mass, yield of CH 4 - 7.9% by mass. The composition of the gases obtained,% vol .: H 2 - 19.3; CH 4 - 69.8; C 2 H 6 - 9.3; C 2 H 4 - 0.5; CO 2 0.4; ∑С 4 - from .; CO 2 0.7; O 2 - out. The composition of the catalate,% wt .: C 6 H 6 - 40.4; C 7 H 8 - 34.8; 8C 8 H 10 - 13.4; 9C 9 N 12 - 1.0; C 10 H 8 - 6.3; C 11+ - 4, l.

Для возможности интенсификации процесса проводят эксперимент с рециклом непревращенного сырья. При этом получают следующие результаты: конверсия 97,3% масс., селективность 83,5% масс., выход АрУ - 81,2% масс., выход СН4 8,1% масс. Состав полученных газов, % об.: Н2 - 18,2; СН4 - 70,5; С2Н6 - 9,5; С2Н4 - 0,6; С3Н8 - 0,4; ∑С4 - отс.; CO2 - 0,8; O2 - отс. Состав катализата, % мас.: С6Н6 - 39,9; С7Н8 - 35,1; ∑С8Н10 - 13,4; ∑C9H12 - 1,0; C10H8 - 6,4; С11+ - 4,2.In order to intensify the process, an experiment is conducted with the recycling of unconverted raw materials. The following results are obtained: conversion of 97.3% by mass, selectivity of 83.5% by mass, yield of ArU - 81.2% by mass, yield of CH 4 8.1% by mass. The composition of the gases obtained,% vol .: H 2 - 18.2; CH 4 - 70.5; C 2 H 6 - 9.5; C 2 H 4 0.6; C 3 H 8 - 0.4; ∑С 4 - from .; CO 2 0.8; O 2 - out. The composition of the catalate,% wt .: C 6 H 6 - 39.9; C 7 H 8 - 35.1; 8C 8 H 10 - 13.4; ∑C 9 H 12 - 1.0; C 10 H 8 - 6.4; C 11+ - 4.2.

Катализатор, имеющий состав, определяемый вышеоговоренными интервальными значениями концентраций компонентов, в иных, отличных от описанных в примере величинах, но входящих в указанные интервалы, проявляет аналогичные свойства. Использование запредельных интервальных значений концентраций компонентов в катализаторе не приводит к желаемым результатам.The catalyst having a composition determined by the above-mentioned interval values of the concentrations of the components, other than those described in the example, but included in the indicated intervals, exhibits similar properties. The use of transcendental interval values of the concentrations of the components in the catalyst does not lead to the desired results.

Для уточнения времени межрегенерационного пробега катализатора проводят его длительные испытания. Из полученных данных следует, что срок работы катализатора превышает 25 суток.To clarify the time of the inter-regeneration run of the catalyst, it is conducted lengthy tests. From the data obtained it follows that the life of the catalyst exceeds 25 days.

Таким образом, описываемый катализатор имеет повышенную активность, так как позволяет повысить выход ароматических углеводородов более чем в 3,5 раза, конверсию более чем в 1,2 раза, обладает высокой селективностью (выше 83%). При этом катализатор характеризуется значительно увеличенным временем межрегенерационного пробега (время работы известного катализатора, за которое наблюдается 50% снижения выхода ароматических углеводородов составляет 28-32 часов, цикл работы описываемого катализатора превышает 25 суток).Thus, the described catalyst has an increased activity, since it allows to increase the yield of aromatic hydrocarbons by more than 3.5 times, the conversion of more than 1.2 times, has a high selectivity (above 83%). In this case, the catalyst is characterized by a significantly increased inter-regeneration run time (the operating time of the known catalyst, during which a 50% decrease in the yield of aromatic hydrocarbons is 28-32 hours, the cycle of operation of the described catalyst exceeds 25 days).

Таким образом, описываемый катализатор позволяет повысить выход ароматических углеводородов более чем в два раза, значительно увеличить время межрегенерационного пробега (время работы известного катализатора, за которое наблюдается 50% снижения выхода ароматических углеводородов составляет 28-32 часов, цикл работы описываемого катализатора превышает 25 суток).Thus, the described catalyst allows to increase the yield of aromatic hydrocarbons by more than two times, significantly increase the inter-regeneration run time (the operating time of the known catalyst, during which a 50% decrease in the yield of aromatic hydrocarbons is 28-32 hours, the cycle of the described catalyst exceeds 25 days) .

Claims (1)

Катализатор окислительной ароматизации низших алканов, содержащий оксид цинка, оксид галлия, оксид германия, γ-оксид алюминия и высококремнеземный цеолит типа пентасила в водородной форме при следующем соотношении компонентов, мас.%:
оксид цинка (в пересчете на металл) 3,00-7,00 оксид галлия (III) (в пересчете на металл) 0,5-3,00 оксид германия (IV) (в пересчете на металл) 0,01-0,10 γ-оксид алюминия 10,00-30,00 цеолит остальное, до 100
The catalyst for oxidative aromatization of lower alkanes containing zinc oxide, gallium oxide, germanium oxide, γ-alumina and high-silica pentasil type zeolite in hydrogen form in the following ratio of components, wt.%:
zinc oxide (in terms of metal) 3.00-7.00 gallium oxide (III) (in terms of on metal) 0.5-3.00 germanium (IV) oxide (in terms of metal) 0.01-0.10 γ-alumina 10.00-30.00 zeolite the rest is up to 100
RU2015144091/04A 2015-10-14 2015-10-14 Catalyst for oxidative aromatisation of lower alkanes RU2603774C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015144091/04A RU2603774C1 (en) 2015-10-14 2015-10-14 Catalyst for oxidative aromatisation of lower alkanes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015144091/04A RU2603774C1 (en) 2015-10-14 2015-10-14 Catalyst for oxidative aromatisation of lower alkanes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2603774C1 true RU2603774C1 (en) 2016-11-27

Family

ID=57774616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015144091/04A RU2603774C1 (en) 2015-10-14 2015-10-14 Catalyst for oxidative aromatisation of lower alkanes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2603774C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021005596A1 (en) 2021-11-11 2023-05-11 Alexander Damps Process for the oxidative aromatization of short-chain alkanes

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4704494A (en) * 1984-08-15 1987-11-03 Showa Shell Sekiyu Kabushiki Kaisha Conversion process of aromatic hydrocarbon from low molecular paraffin hydrocarbon
US5149679A (en) * 1990-05-01 1992-09-22 Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College Gallium-containing zeolite catalysts
US5574199A (en) * 1993-05-28 1996-11-12 Mobil Oil Corporation Para-selective aromatization process with ex situ selectivated zeolite catalyst
US6160191A (en) * 1996-10-17 2000-12-12 Exxon Chemical Patents Inc. Hydrocarbon conversion using large crystal zeolite catalyst
RU2188225C1 (en) * 2001-02-19 2002-08-27 Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН Method of synthesis of aromatic hydrocarbons (variants)
RU2418780C2 (en) * 2004-12-22 2011-05-20 Эксонмобил Кемикэл Пейтентс, Инк. Synthesis of aromatic hydrocarbons from methane
RU2523801C1 (en) * 2013-03-29 2014-07-27 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН) Method of producing aromatic hydrocarbons

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4704494A (en) * 1984-08-15 1987-11-03 Showa Shell Sekiyu Kabushiki Kaisha Conversion process of aromatic hydrocarbon from low molecular paraffin hydrocarbon
US5149679A (en) * 1990-05-01 1992-09-22 Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College Gallium-containing zeolite catalysts
US5574199A (en) * 1993-05-28 1996-11-12 Mobil Oil Corporation Para-selective aromatization process with ex situ selectivated zeolite catalyst
US6160191A (en) * 1996-10-17 2000-12-12 Exxon Chemical Patents Inc. Hydrocarbon conversion using large crystal zeolite catalyst
RU2188225C1 (en) * 2001-02-19 2002-08-27 Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН Method of synthesis of aromatic hydrocarbons (variants)
RU2418780C2 (en) * 2004-12-22 2011-05-20 Эксонмобил Кемикэл Пейтентс, Инк. Synthesis of aromatic hydrocarbons from methane
RU2523801C1 (en) * 2013-03-29 2014-07-27 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН) Method of producing aromatic hydrocarbons

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021005596A1 (en) 2021-11-11 2023-05-11 Alexander Damps Process for the oxidative aromatization of short-chain alkanes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI303997B (en) Catalyst treatment useful for aromatics conversion process
RU2614977C2 (en) Catalytic composition and process for dehydrogenation of butenes or mixtures of butanes and butenes to give 1,3-butadiene
US2403757A (en) Process of isomerizing dialkyl benzenes
TW200842186A (en) Multi-zone process for the production of xylene compounds
NO304305B1 (en) Process for the preparation of monoolefins
KR960006925B1 (en) Catalyst and process for dehydrogenation and dehydrocyclization
TW200530148A (en) Method of converting C9 aromatics-comprising mixtures to xylene isomers
US2636810A (en) Manufacture of carbon disulfide
EA032182B1 (en) Process for preparing a catalyst, catalyst and process for the oxidative dehydrogenation of hydrocarbons
EP1469943A1 (en) Hybrid catalysts for the deep catalytic cracking of petroleum naphthas and other hydrocarbon feedstocks
TW201821159A (en) Hydrocarbon conversion process
WO2019162395A1 (en) Improved naphtha steam cracking process
US4172816A (en) Catalytic process for preparing olefins by hydrocarbon pyrolysis
RU2603774C1 (en) Catalyst for oxidative aromatisation of lower alkanes
EP0234679B1 (en) Hydrocarbon conversion processes over crystalline borosilicate catalysts for pseudocumene recovery
RU2603775C1 (en) Catalyst for oxidative aromatisation of lower alkanes
TWI535693B (en) Improved process for isomerizing an aromatic c8 cut
JP6446033B2 (en) Process for producing unsaturated hydrocarbons
JP3741455B2 (en) Hydrocarbon conversion catalyst and method for producing lower olefin and monocyclic aromatic hydrocarbon using the same
TW201822879A (en) Hydrocarbon conversion catalyst system
TW201822880A (en) Catalyst system and process for conversion of a hydrocarbon feed utilizing the catalyst system
TWI401310B (en) Production of olefins
CN108246354A (en) A kind of preparation method of catalyst, preparation method and dimethylbenzene
RU2242279C2 (en) Paraffin c2-c5-hydrocarbon conversion catalyst, method of preparation thereof, and a method for conversion of paraffin c2-c5-hydrocarbons into lower olefins
RU2206599C1 (en) Aromatic hydrocarbon production process