RU2634593C1 - Method of producing oxide catalysts for process of oxidative conversion of ethane to ethylene - Google Patents

Method of producing oxide catalysts for process of oxidative conversion of ethane to ethylene Download PDF

Info

Publication number
RU2634593C1
RU2634593C1 RU2016125004A RU2016125004A RU2634593C1 RU 2634593 C1 RU2634593 C1 RU 2634593C1 RU 2016125004 A RU2016125004 A RU 2016125004A RU 2016125004 A RU2016125004 A RU 2016125004A RU 2634593 C1 RU2634593 C1 RU 2634593C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
precursor
bismuth
solution
ethylene
catalyst
Prior art date
Application number
RU2016125004A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валентина Михайловна Бондарева
Евгения Викторовна Ищенко
Любовь Алексеевна Шадрина
Владимир Иванович Соболев
Валентин Николаевич Пармон
Олег Афанасьевич Парахин
Михаил Павлович Чернов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук
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 бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук
Priority to RU2016125004A priority Critical patent/RU2634593C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2634593C1 publication Critical patent/RU2634593C1/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
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201Impregnation
    • B01J37/0203Impregnation the impregnation liquid containing organic compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201Impregnation
    • B01J37/0213Preparation of the impregnating solution

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of producing oxide catalysts of the composition: Mo1VaTebNbcBidOx, where a=0.20-0.40, b=0.15-0.35, c=0.05-0.25, d=0.005-0.07, x is the number of oxygen atoms required to maintain electroneutrality for the process of oxidative conversion of ethane in ethylene, includes the steps of preparing a wet precursor containing the MoVTeNb components contained in the catalyst, removing the solvent, stepwise calcining the dry MoVTeNb precursor, then impregnating the calcined precursor with a solution of the bismuth-containing compound and final heat treatment of the MoVTeNbBi precursor in an inert gas at a temperature of 500-600 °C. As a bismuth-containing compound, a freshly prepared neutral aqueous solution of a complex compound of bismuth carboxylate with ammonia is used.
EFFECT: high ethylene yield and simplification of the catalyst preparation process.
6 cl, 1 tbl, 9 ex

Description

Изобретение относится к способу получения промотированных многокомпонентных оксидных катализаторов, более конкретно к способу получения промотированных висмутом оксидных MoVTeNb катализаторов для процесса окислительной конверсии этана в этилен, являющегося важнейшим мономером для производства широкого ассортимента продуктов, в первую очередь олиэтилена.The invention relates to a method for producing promoted multicomponent oxide catalysts, and more particularly, to a method for producing bismuth-promoted oxide MoVTeNb catalysts for the process of oxidative conversion of ethane to ethylene, which is an important monomer for the production of a wide range of products, primarily, polyethylene.

Источником промышленного получения этилена является пиролиз и дегидрирование углеводородного сырья: парафиновых углеводородов (С2-С4 алканы) и прямогонных бензиновых фракций (нафта, бета-рафинаты каталитического риформинга). В зависимости от состава используемого сырья данный процесс проводится при температурах от 850 до 1200°С, при этом выход этилена составляет 25-30% при пиролизе нафты и около 50% при пиролизе/дегидрировании алканов [Обзор рынка этилена в СНГ и прогноз его развития в условиях финансового кризиса // ИнфоМайн исследовательская группа, Москва, 2009].The source of industrial production of ethylene is the pyrolysis and dehydrogenation of hydrocarbons: paraffin hydrocarbons (C2-C4 alkanes) and straight-run gasoline fractions (naphtha, catalytic reforming beta-raffinates). Depending on the composition of the raw materials used, this process is carried out at temperatures from 850 to 1200 ° C, while the ethylene yield is 25-30% during the pyrolysis of naphtha and about 50% during the pyrolysis / dehydrogenation of alkanes [Overview of the CIS ethylene market and its financial crisis // InfoMain research group, Moscow, 2009].

Непрерывно возрастающий спрос на этилен требует диверсификации его производства как в части расширения сырьевой базы, так и внедрения новых технологий и процессов. С этой точки зрения перспективной представляется каталитическая окислительная конверсия газообразных углеводородов, в частности этана - одного из самых концентрированных сопутствующих компонентов природного и попутного нефтяного газа. Так, в качестве сырья для производства нефтехимических продуктов в мире используется около 26% выделяемого из природного газа этана, в США - 42%, в России - всего 4% [О. Ашпина. Газохимия. Еще один шанс // The Chemical Journal. - 2009. - №6-7. - С. 26-31]. Отсутствие термодинамических ограничений, обуславливающих жесткий температурный режим, но недостаточно высокую степень превращения исходного сырья и выход этилена, и использование катализаторов, способных селективно превращать этан в этилен в мягких условиях, позволяет рассматривать окислительную конверсию этана как альтернативу промышленным процессам пиролиза/дегидрирования.The continuously growing demand for ethylene requires diversification of its production both in terms of expanding the raw material base and introducing new technologies and processes. From this point of view, the catalytic oxidative conversion of gaseous hydrocarbons, in particular ethane, one of the most concentrated accompanying components of natural and associated petroleum gas, seems promising. So, about 26% of ethane emitted from natural gas is used as raw materials for the production of petrochemical products in the world, in the USA - 42%, in Russia - only 4% [O. Ashpin. Gas chemistry. Another Chance // The Chemical Journal. - 2009. - No. 6-7. - S. 26-31]. The absence of thermodynamic restrictions that determine the harsh temperature regime, but the insufficiently high degree of conversion of the feedstock and the yield of ethylene, and the use of catalysts capable of selectively converting ethane to ethylene under mild conditions, allows us to consider the oxidative conversion of ethane as an alternative to industrial pyrolysis / dehydrogenation processes.

Основными реакциями, протекающими в процессе окислительной конверсии этана, являются окислительное дегидрирование (ОДЭ) и окисление. В первой реакции образуется целевой продукт - этилен, во второй реакции образуются побочные продукты - оксиды углерода:The main reactions that occur during the oxidative conversion of ethane are oxidative dehydrogenation (ODE) and oxidation. In the first reaction, the target product is formed - ethylene, in the second reaction, by-products are formed - carbon oxides:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Чем выше скорость реакции 1 и ниже скорость реакции 2, тем выше селективность и выход целевого продукта. Основной задачей, решаемой при разработке катализаторов, является создание каталитической композиции, ведущей преимущественно реакцию 1 и/или подавляющую реакцию 2. В качестве таких композиций используются многокомпонентные смешанные оксиды на основе молибдена и/или ванадия, включающие элементы I-VII групп Периодической системы.The higher the reaction rate 1 and the lower the reaction rate 2, the higher the selectivity and yield of the target product. The main task to be solved during the development of catalysts is the creation of a catalytic composition, which leads predominantly to reaction 1 and / or inhibitory reaction 2. As such compositions, multicomponent mixed oxides based on molybdenum and / or vanadium, including elements of the I-VII groups of the Periodic system, are used.

В патенте US №4250346 (1981 г.) для окисления этана до этилена применяют оксидную композицию, содержащую следующие элементы: Mo, X и Y в отношении а : b : с, где X - Cr, Mn, Nb, Та, Ti, V и/или W; a Y - Bi, Се, Со, Cu, Fe, K, Mg, Ni, Р, Pb, Sb, Si, Sn, Tl и/или U; a=1, b=0,05÷1, с=0÷2. Для приготовления катализаторов использовались водорастворимые соли или коллоидные растворы солей или оксидов элементов, входящих в состав катализаторов. Для повышения растворимости исходных солей отдельных элементов растворы подкисляли, например, в случае азотно-кислого висмута использовали концентрированную азотную кислоту. Смешанные растворы/суспензии сушили и прокаливали в токе воздуха в интервале температур 200-500°С. Реакцию проводили в газовой фазе в интервале температур 300-400°C с вариацией состава исходной реакционной смеси. Максимальный выход этилена достигается при температуре 400°С на катализаторе катионного состава Mo16V8Nb2 и составляет 34%.In US patent No. 4250346 (1981) for the oxidation of ethane to ethylene, an oxide composition is used containing the following elements: Mo, X and Y with respect to a: b: c, where X is Cr, Mn, Nb, Ta, Ti, V and / or W; a Y is Bi, Ce, Co, Cu, Fe, K, Mg, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, Tl and / or U; a = 1, b = 0.05 ÷ 1, s = 0 ÷ 2. For the preparation of catalysts, water-soluble salts or colloidal solutions of salts or oxides of elements included in the composition of the catalysts were used. To increase the solubility of the starting salts of the individual elements, the solutions were acidified, for example, concentrated nitric acid was used in the case of bismuth nitric acid. Mixed solutions / suspensions were dried and calcined in a stream of air in the temperature range 200-500 ° C. The reaction was carried out in the gas phase in the temperature range 300-400 ° C with a variation in the composition of the initial reaction mixture. The maximum yield of ethylene is achieved at a temperature of 400 ° C on a cationic catalyst Mo 16 V 8 Nb 2 and is 34%.

Известен процесс окислительного дегидрирования этана с использованием оксидного катализатора, содержащего Mo, V, Nb и Sb [US №4568790, 1986 г.] и MoVNbSbO катализатора, дополнительно содержащего 1 или более металлов из группы, состоящей из Li, Sc, Na, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y, Та, Cr, Fe, Co, Ni, Ce, La, Zn, Cd, Hg, Al, Tl, Pb, As, Bi, Те, U и W [US №4524236, 1985 г.]. Катализаторы готовили способом, описанным в патенте US №4250346 (1981 г.). На катализаторах состава Mo0.5-0.9V0.1-0.4Nb0.001-0.2Sb0.001-0.1Me0.001-1 при конверсии этана 50% селективность по этилену находится в диапазоне от 63 до 76%. Максимальный выход этилена на 4-компонентном MoVNbSb образце составляет 44%, модифицирование катализатора добавками щелочноземельных металлов, висмута или свинца повышает выход этилена на 5-7%.The known process of oxidative dehydrogenation of ethane using an oxide catalyst containing Mo, V, Nb and Sb [US No. 4568790, 1986] and MoVNbSbO catalyst, optionally containing 1 or more metals from the group consisting of Li, Sc, Na, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y, Ta, Cr, Fe, Co, Ni, Ce, La, Zn, Cd, Hg, Al, Tl, Pb, As, Bi, Te, U and W [US No. 4524236, 1985]. Catalysts were prepared by the method described in US patent No. 4250346 (1981). On catalysts of the composition Mo 0.5-0.9 V 0.1-0.4 Nb 0.001-0.2 Sb 0.001-0.1 Me 0.001-1 at an ethane conversion of 50%, ethylene selectivity is in the range from 63 to 76%. The maximum yield of ethylene on the 4-component MoVNbSb sample is 44%; the modification of the catalyst with the addition of alkaline earth metals, bismuth, or lead increases the yield of ethylene by 5–7%.

Для окислительного дегидрирования парафиновых углеводородов, содержащих не менее 2-х соседних углеродных атомов, известны каталитические композиции состава AaBbSbcVdAleOx [US 6235678, 2001 г.], где А - щелочной или щелочноземельный металл, В - 1 или более элемент Zn, Ca, Pb, Ni, Со, Fe, Cr, Bi, Ga, Nb, Sn, Nd, a=0÷0,3, b=0÷5, с=0,5÷10, d=1, e=3÷10. Прекурсор катализатора можно получать по известным методикам - смешением, соосаждением и пропиткой. В качестве исходных соединений используются соли (нитраты, хлориды, оксалаты или аммонийные соли металлов, находящихся в анионной форме), гидроксиды и т.д. В качестве растворителя используется вода, водные растворы могут быть истинными или суспензиями, нейтральными, кислыми или основными. Так, для введения в катализатор висмута исходную соль висмута - Bi(NO3)3 5H2O растворяют в 23% HNO3. Введение элементов I и II групп ПС в состав прекурсора осуществляется путем пропитки основной композиции соответствующими соединениями. Полученный прекурсор высушивается при 120°С и затем прокаливается при температурах 450-650°С в течение 4-8 ч.For oxidative dehydrogenation of paraffin hydrocarbons containing at least 2 adjacent carbon atoms, catalytic compositions of the composition A a B b Sb c V d Al e O x are known [US 6235678, 2001], where A is an alkaline or alkaline earth metal, B - 1 or more elements of Zn, Ca, Pb, Ni, Co, Fe, Cr, Bi, Ga, Nb, Sn, Nd, a = 0 ÷ 0.3, b = 0 ÷ 5, s = 0.5 ÷ 10 , d = 1, e = 3 ÷ 10. The catalyst precursor can be obtained by known methods - mixing, coprecipitation and impregnation. Salts (nitrates, chlorides, oxalates or ammonium salts of metals in anionic form), hydroxides, etc. are used as starting compounds. Water is used as a solvent; aqueous solutions can be true or suspensions, neutral, acidic or basic. So, to introduce into the bismuth catalyst the initial bismuth salt - Bi (NO 3 ) 3 5H 2 O is dissolved in 23% HNO 3 . The introduction of elements of groups I and II of PS into the precursor is carried out by impregnating the main composition with the corresponding compounds. The resulting precursor is dried at 120 ° C and then calcined at temperatures of 450-650 ° C for 4-8 hours

Известен способ получения этилена окислительным дегидрированием этана с использованием смешанных оксидных композиций, содержащих Mo, V, Те, Nb и по крайней мере 1 элемент из группы, включающей: Cu, Та, Sn, Se, W, Ti, Fe, Co, Ni, Cr, Zr, Sb, Bi, щелочной или щелочноземельный металл следующего состава: MoTehViNbjAkOx, где h=0.01-3, i/h=0.3-10, j=0.001-2, k=0.0001-2 [US №7319179, 2008 г.]. Прокаленные катализаторы должны иметь характеристичный вид рентгенограмм, содержащих не менее 10 наиболее интенсивных рефлексов при следующих углах 2Θ: 7.7±0.4, 8.9±0.4, 22.1±0.4, 26.6±0.4, 26.9±0.4, 27.1±0.4, 28.1±0.4, 31.2±0.4, 35.0±0.4 и 45.06°. Метод получения катализаторов из растворов отдельных соединений или их смесей включает следующие стадии: 1 - смешение исходных компонентов, 2 - сушка и 3 - прокалка. 1-я стадия проводится либо в открытой системе, либо гидротермальным методом с перемешиванием или без него. В качестве исходных соединений основных компонентов - Mo, V, Те и Nb используются металлы, неорганические или органические соединения, но более предпочтительно водорастворимые соли, а именно: для Мо - парамолибдат аммония, для V - ванадат аммония или сульфат ванадила (в случае гидротермального синтеза), для Те - теллуровая кислота или теллурат аммония, для Nb - оксалат ниобия. Для модифицирующих добавок исходными соединениями служат предпочтительно соли (нитраты, хлориды, сульфаты, оксалаты или галиды, предпочтительно сульфаты). 2-я стадия осуществляется либо в соответствующих печах, либо упариванием с перемешиванием, либо ротационной или вакуумной сушкой. Прокалка высушенного катализатора проводится либо в атмосфере, либо в потоке инертного газа (N2, Не, Ar), либо в их смеси с воздухом при температурах в интервале 450-600°С. Модифицирование катализатора может проводиться, кроме того, путем пропитки оксидного VMoTeNb состава либо путем осаждения на сформированный катализатор с последующей дополнительной термообработкой. При испытаниях в реакции окислительного дегидрирования этана непромотированного и промотированного висмутом образцов катализаторов, синтезированных по одинаковой методике, в реакционной смеси с соотношением этан : кислород : гелий = 9:6:85 при 400°С и времени контакта 222 г (катализатоpa) час мольС2Н6)-1 конверсия этана составляет 57,2 и 60,2%, а выход этилена - 51,7 и 54.4%, соответственно.A known method of producing ethylene by oxidative dehydrogenation of ethane using mixed oxide compositions containing Mo, V, Te, Nb and at least 1 element from the group comprising: Cu, Ta, Sn, Se, W, Ti, Fe, Co, Ni, Cr, Zr, Sb, Bi, an alkaline or alkaline earth metal of the following composition: MoTe h V i Nb j A k O x , where h = 0.01-3, i / h = 0.3-10, j = 0.001-2, k = 0.0001 -2 [US No. 7319179, 2008]. Calcined catalysts should have the characteristic form of X-ray diffraction patterns containing at least 10 of the most intense reflections at the following angles 2Θ: 7.7 ± 0.4, 8.9 ± 0.4, 22.1 ± 0.4, 26.6 ± 0.4, 26.9 ± 0.4, 27.1 ± 0.4, 28.1 ± 0.4, 31.2 ± 0.4, 35.0 ± 0.4 and 45.06 °. The method for producing catalysts from solutions of individual compounds or mixtures thereof includes the following stages: 1 - mixing of the starting components, 2 - drying and 3 - calcination. The 1st stage is carried out either in an open system or by a hydrothermal method with or without stirring. The starting compounds of the main components — Mo, V, Te, and Nb — are metals, inorganic or organic compounds, but more preferably water-soluble salts, namely, for Mo, ammonium paramolybdate; for V, ammonium vanadate or vanadyl sulfate (in the case of hydrothermal synthesis ), for Te - telluric acid or ammonium tellurate, for Nb - niobium oxalate. For the modifying additives, the starting compounds are preferably salts (nitrates, chlorides, sulfates, oxalates or halides, preferably sulfates). The 2nd stage is carried out either in the corresponding furnaces, or by evaporation with stirring, or by rotary or vacuum drying. The calcination of the dried catalyst is carried out either in the atmosphere or in a stream of inert gas (N 2 , He, Ar), or in their mixture with air at temperatures in the range of 450-600 ° C. Modification of the catalyst can be carried out, in addition, by impregnation of the oxide VMoTeNb composition or by deposition on the formed catalyst with subsequent additional heat treatment. When testing in the oxidative dehydrogenation reaction of ethane unpromoted and bismuth-promoted catalyst samples synthesized by the same procedure in a reaction mixture with an ethane: oxygen: helium ratio of 9: 6: 85 at 400 ° C and a contact time of 222 g (catalyst) hour molC 2 H 6 ) -1 ethane conversion is 57.2 and 60.2%, and the ethylene yield is 51.7 and 54.4%, respectively.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому выходу целевого продукта, является способ приготовления катализаторов состава: MoaVbXcYdZeOn и MoaVbXcYdZeMfOn, где X - Nb и/или Та; Y - 1 элемент из группы, включающей: Sb и Ni; Z - по крайней мере 1 элемент из группы, включающей: Те, Ga, Pd, W, Bi и Al, М - 1 или более элементов из группы: Fe, Со, Cu, Cr, Ti, Се, Zr, Mn, Pb, Mg, Sn, Pt, Si, La, K, Ag и In; a=1.0; b=0.05-1.0; с=0.001-1.0; d=0.001-1.0; e=0.001-0.5; f=0.001-0.5 для получения олефинов из углеводородов [US №8105971, B01J 23/22, 31.01.2012 г. - прототип]. Получение катализатора включает стадии смешения исходных компонентов при регулировании рН раствора/суспензии многокомпонентной смеси или отдельных растворов добавлением концентрированной HNO3, удалением растворителя, прокалкой сухого прекурсора и последующее растирание прокаленного катализатора. Исходным сырьем при приготовлении катализаторов могут быть различные неорганические, органические и комплексные соединения, а в качестве растворителя - вода (предпочтительно) или другие полярные органические растворители. Получение сухого прекурсора осуществляется с помощью использования любых подходящих способов, известных в данной области, - сушку в вакууме, сушку вымораживанием, сушку распылением, ротационное выпаривание и сушку на воздухе. Предпочтение отдается ротационной сушке при 50°С, после которой сухой прекурсор подвергается дополнительной сушке при 110-120°С в течение ночи в сушильном шкафу. Последующую прокалку проводят ступенчато или в 1 стадию в атмосфере или в токе любого инертного газа - N2, Ar, Хе, Не, в воздухе или их смеси при температуре от 250°С до 1000°С от 0,5 до 15 ч. Время прокалки не является лимитирующим фактором. Такие элементы, как Та, Ni, Pd, W, Ga, Al, Cu, Bi, Sn, Fe, Co, щелочные, щелочно- и редкоземельные могут быть введены в состав катализатора после стадии прокалки сухого прекурсора пропиткой или осаждением. В этом случае применяется дополнительная прокалка. Полученные таким способом образцы могут быть использованы в качестве катализаторов, либо могут быть подвергнуты дополнительной обработке раствором (1-10 мас. %) неорганической или органической кислоты при температуре 60-90°С в течение 2-20 ч с последующим отжигом. Такая обработка способствует увеличению активности и селективности катализатора в отношении образования олефинов из парафинов. Наилучшие показатели процесса окислительного дегидрирования этана достигаются на катализаторе состава: Mo1V0.29Nb0.17Sb0.01Te0.125On, подвергнутого дополнительному постпрокалочному растиранию и обработке раствором щавелевой кислоты с последующим отжигом, после чего выход этилена увеличивается от 65 до 72%.The closest to the claimed technical essence and the achieved yield of the target product is a method of preparing catalysts of the composition: Mo a V b X c Y d Z e O n and Mo a V b X c Y d Z e M f O n , where X is Nb and / or Ta; Y - 1 element from the group including: Sb and Ni; Z is at least 1 element from the group comprising: Those, Ga, Pd, W, Bi and Al, M is 1 or more elements from the group: Fe, Co, Cu, Cr, Ti, Ce, Zr, Mn, Pb Mg, Sn, Pt, Si, La, K, Ag, and In; a = 1.0; b = 0.05-1.0; s = 0.001-1.0; d = 0.001-1.0; e = 0.001-0.5; f = 0.001-0.5 to obtain olefins from hydrocarbons [US No. 8105971, B01J 23/22, 01/31/2012 - prototype]. The preparation of the catalyst includes the steps of mixing the starting components by adjusting the pH of the solution / suspension of the multicomponent mixture or individual solutions by adding concentrated HNO 3 , removing the solvent, calcining the dry precursor, and then rubbing the calcined catalyst. The starting material for the preparation of the catalysts can be various inorganic, organic and complex compounds, and as a solvent water (preferably) or other polar organic solvents. Obtaining a dry precursor is carried out using any suitable methods known in the art — vacuum drying, freeze drying, spray drying, rotary evaporation and air drying. Rotational drying at 50 ° C is preferred, after which the dry precursor is further dried at 110-120 ° C overnight in an oven. The subsequent calcination is carried out stepwise or in 1 stage in the atmosphere or in the flow of any inert gas - N 2 , Ar, Xe, He, in air or a mixture thereof at a temperature of from 250 ° C to 1000 ° C from 0.5 to 15 hours. Time calcination is not a limiting factor. Elements such as Ta, Ni, Pd, W, Ga, Al, Cu, Bi, Sn, Fe, Co, alkaline, alkaline and rare earth can be introduced into the composition of the catalyst after the calcination stage of a dry precursor by impregnation or deposition. In this case, additional calcination is applied. The samples obtained in this way can be used as catalysts, or can be subjected to additional processing with a solution (1-10 wt.%) Of inorganic or organic acid at a temperature of 60-90 ° C for 2-20 hours, followed by annealing. This treatment increases the activity and selectivity of the catalyst in relation to the formation of olefins from paraffins. The best performance of the process of oxidative dehydrogenation of ethane is achieved on a catalyst with the composition: Mo 1 V 0.29 Nb 0.17 Sb 0.01 Te 0.125 O n , subjected to additional post-piercing rubbing and processing with an oxalic acid solution followed by annealing, after which the ethylene yield increases from 65 to 72%.

Основным недостатком способа, описанного в прототипе [US №8105971], является необходимость проведения дополнительных постпрокалочных стадий - растирание/измельчение и обработка раствором кислоты для получения катализаторов, обеспечивающих выход целевого продукта выше 65%. Наличие этих стадий не только усложняет процедуру получения катализаторов, но и увеличивает его энергоемкость. Кроме того, на постпрокалочной стадии кислотной обработки образуются сточные воды, требующие утилизации.The main disadvantage of the method described in the prototype [US No. 8105971], is the need for additional post-piercing stages - grinding / grinding and treatment with an acid solution to obtain catalysts that provide the yield of the target product above 65%. The presence of these stages not only complicates the procedure for producing catalysts, but also increases its energy intensity. In addition, waste water is generated at the post-calcination stage of the acid treatment, requiring disposal.

Изобретение решает задачу разработки эффективного способа приготовления катализаторов для процесса окислительной конверсии этана в этилен состава: Mo1VaTebNbcBidOx, где а=0,20-0,40, предпочтительно 0,27-0,32, b=0.15-0.35, предпочтительно 0,23-0,30, с=0,05-0,25, предпочтительно 0,10-0,15, d=0.005-0.05, предпочтительно 0,01-0,04, x - количество атомов кислорода, требуемых для соблюдения электронейтральности.The invention solves the problem of developing an effective method of preparing catalysts for the process of oxidative conversion of ethane to ethylene composition: Mo 1 V a Te b Nb c Bi d O x , where a = 0.20-0.40, preferably 0.27-0.32, b = 0.15-0.35, preferably 0.23-0.30, c = 0.05-0.25, preferably 0.10-0.15, d = 0.005-0.05, preferably 0.01-0.04, x - the number of oxygen atoms required to comply with electroneutrality.

Технический результат - высокий выход этилена и упрощение способа приготовления. Способ приготовления не требует дополнительных стадий растирания и кислотной обработки катализаторов для достижения выхода этилена выше 72%.EFFECT: high ethylene yield and simplification of the preparation method. The preparation method does not require additional stages of grinding and acid treatment of the catalysts to achieve an ethylene yield above 72%.

Задача решается способом получения оксидных катализаторов состава: Mo1VaTebNbcBidOx, где a=0,20-0,40, предпочтительно 0,27-0,32, b=0.15-0.35, предпочтительно 0,23-0,30, c=0,05-0,25, предпочтительно 0,10-0,15, d=0.005-0.07, предпочтительно 0,02-0,05 для процесса окислительной конверсии этана в этилен, включающий стадии получения влажного прекурсора, содержащего MoVTeNb компоненты, входящие в состав катализатора, удаления растворителя, ступенчатого прокаливания сухого MoVTeNb прекурсора, последующей пропитки прокаленного прекурсора раствором висмутсодержащего соединения и финальной термообработки MoVTeNbBi прекурсора. В качестве висмутсодержащего соединения используют свежеприготовленный нейтральный водный раствор комплексного соединения карбоксилата висмута с аммиаком с мольным соотношением карбоксилат/Bi=1/1.The problem is solved by the method of producing oxide catalysts of the composition: Mo 1 V a Te b Nb c Bi d O x , where a = 0.20-0.40, preferably 0.27-0.32, b = 0.15-0.35, preferably 0, 23-0.30, c = 0.05-0.25, preferably 0.10-0.15, d = 0.005-0.07, preferably 0.02-0.05 for the process of oxidative conversion of ethane to ethylene, including the steps of wet precursor containing MoVTeNb components that are part of the catalyst, solvent removal, step-by-step annealing of the dry MoVTeNb precursor, subsequent impregnation of the calcined precursor with a solution of a bismuth-containing compound and the final second heat treatment MoVTeNbBi precursor. As a bismuth-containing compound, a freshly prepared neutral aqueous solution of the complex compound of bismuth carboxylate with ammonia with a molar ratio of carboxylate / Bi = 1/1 is used.

В нейтральном висмутсодержащем водном растворе в качестве карбоксилата используют карбоксилат трикарбоновой кислоты. Карбоксилатом трикарбоновой кислоты является, предпочтительно, цитрат.In a neutral bismuth-containing aqueous solution, tricarboxylic acid carboxylate is used as the carboxylate. The tricarboxylic acid carboxylate is preferably citrate.

Нейтральный висмутсодержащий водный раствор получают при взаимодействии аммиака, предпочтительно, с водной суспензией цитрата висмута.A neutral bismuth-containing aqueous solution is obtained by reacting ammonia, preferably with an aqueous suspension of bismuth citrate.

В качестве исходного соединения ниобия используют свежеприготовленный раствор оксалата ниобия с соотношением C2O42-/Nb=3/1.As the starting niobium compound, a freshly prepared solution of niobium oxalate is used with a ratio of C 2 O 4 2- / Nb = 3/1.

После удаления растворителя осуществляют сушку на MoVTeNb прекурсора при температуре не ниже 150°C. Прокалку MoVTeNb прекурсора в инертном газе проводят при температурах 500-600°C.After removal of the solvent, the precursor is dried on a MoVTeNb at a temperature not lower than 150 ° C. The inert gas MoVTeNb of the precursor is calcined at temperatures of 500-600 ° C.

Задача решается способом приготовления оксидных MoVTeNbBi катализаторов с использованием нейтрального водного Bi-содержащего раствора, включающим следующие стадии: 1 - получение влажного прекурсора, содержащего Mo, V, Te и Nb с заданным атомным соотношением, 2 - удаление растворителя; 3 - сушка; 4 - ступенчатая прокалка сухого MoVTeNb прекурсора, 5 - пропитка прокаленного MoVTeNb прекурсора нейтральным Bi-содержащим раствором и сушка влажного MoVTeNbBi прекурсора, 6 - финальная термообработка в изотермическом режиме; нейтральный висмутсодержащий раствор представляет собой раствор комплексного соединения органической соли висмута с аммиаком, где в качестве органической составляющей выступает карбоксилат трикарбоновой кислоты, с соотношением карбоксилат/Bi=1/1.The problem is solved by the method of preparing oxide MoVTeNbBi catalysts using a neutral aqueous Bi-containing solution, which includes the following stages: 1 - obtaining a wet precursor containing Mo, V, Te and Nb with a given atomic ratio, 2 - solvent removal; 3 - drying; 4 - stepwise calcination of a dry MoVTeNb precursor, 5 - impregnation of a calcined MoVTeNb precursor with a neutral Bi-containing solution and drying of a wet MoVTeNbBi precursor, 6 - final heat treatment in isothermal mode; A neutral bismuth-containing solution is a solution of a complex compound of an organic bismuth salt with ammonia, where the carboxylate of tricarboxylic acid acts as an organic component, with a ratio of carboxylate / Bi = 1/1.

В качестве исходного соединения висмута можно использовать металлический висмут, азотно-кислый висмут или цитрат висмута. В ряду трикарбоновых кислот можно использовать лимонную (предпочтительно), изолимонную или аконитовую кислоты.As the starting bismuth compound, metallic bismuth, nitric acid bismuth or bismuth citrate can be used. In the tricarboxylic acid series, citric (preferably), isolimonic or aconitic acids can be used.

В зависимости от исходного соединения висмута получение нейтрального Bi-содержащего раствора (рН 6.9±0,1) включает:Depending on the starting bismuth compound, the preparation of a neutral Bi-containing solution (pH 6.9 ± 0.1) includes:

а) растворение металлического висмута в концентрированной азотной кислоте с получением кислого Bi-содержащего раствора; смешение рассчитанных количеств кислого Bi-содержащего раствора с раствором трикарбоновой кислоты при комнатной температуре (Тк) и интенсивном перемешивании; фильтрацию полученной суспензии и последующую сушку в течение 12 часов при температуре не выше 45°C с получением нерастворимой в воде органической соли висмута; взаимодействие водной суспензии нерастворимого Bi-содержащего соединения с аммиаком при Тк с получением нейтрального Bi-содержащего раствора (рН 7,0).a) dissolving metallic bismuth in concentrated nitric acid to obtain an acidic Bi-containing solution; mixing calculated amounts of acidic Bi-containing solution with a solution of tricarboxylic acid at room temperature (Tc) and vigorous stirring; filtering the resulting suspension and subsequent drying for 12 hours at a temperature not exceeding 45 ° C to obtain a water-insoluble organic bismuth salt; the interaction of an aqueous suspension of an insoluble Bi-containing compound with ammonia at Tk to obtain a neutral Bi-containing solution (pH 7.0).

б) смешение растворов эквимолярных количеств нитрата висмута и трикарбоновой кислоты при температуре 50-60°С, фильтрацию и промывку полученного осадка, его суспензирование с дистиллированной водой и последующее образование нейтрального Bi-содержащего раствора при взаимодействии с аммиаком при Тк (рН 6,8).b) mixing solutions of equimolar amounts of bismuth nitrate and tricarboxylic acid at a temperature of 50-60 ° C, filtering and washing the precipitate obtained, its suspension with distilled water and the subsequent formation of a neutral Bi-containing solution when interacting with ammonia at Tk (pH 6.8) .

в) барбатацию аммиака через водную суспензию карбоксилата висмута при Тк до растворения органической соли висмута, фильтрацию полученного нейтрального Bi-содержащего раствора (рН=6,8).c) barbation of ammonia through an aqueous suspension of bismuth carboxylate at T until dissolution of the organic bismuth salt, filtration of the resulting neutral Bi-containing solution (pH = 6.8).

Концентрация висмута в нейтральном растворе определяется химическим анализом с использованием Perkin Elmer ISP Optima 4300DV атомно адсорбционного спектрометра.The concentration of bismuth in a neutral solution is determined by chemical analysis using a Perkin Elmer ISP Optima 4300DV atomic absorption spectrometer.

Синтезированный Bi-содержащий раствор используется далее для получения оксидных катализаторов состава: Mo1VaTebNbcBidOx, где а=0,20-0,40, предпочтительно 0,27-0,32, b=0.15-0.35, предпочтительно 0,23-0,30, с=0,05-0,25, предпочтительно 0,10-0,15, d=0.005-0.05, предпочтительно 0,01-0,04, для окислительной конверсии этана в этилен. В качестве исходных соединений молибдена и ванадия используются водоростворимые соли, предпочтительно парамолибдат аммония и метаванадат аммония. Исходным соединением теллура может быть теллуровая кислота, теллурат аммония или диоксид теллура. В последнем случае растворение проводят с добавлением перекиси водорода. В качестве соединения ниобия используется свежеприготовленный раствор оксалата ниобия с соотношением С2О4 2-/Nb=3/1, получаемый растворением при комнатной температуре соответствующего количества свежеосажденного пероксида ниобия, полученного гидролизом NbCl5, в растворе щавелевой кислоты с содержанием С2О4 2-, необходимым для получения требуемого соотношения С2О4 2-/Nb. Концентрация ниобия в растворе определяется химическим анализом с использованием Perkin Elmer ISP Optima 4300DV атомно-адсорбционного спектрометра.The synthesized Bi-containing solution is then used to obtain oxide catalysts of the composition: Mo 1 V a Te b Nb c Bi d O x , where a = 0.20-0.40, preferably 0.27-0.32, b = 0.15- 0.35, preferably 0.23-0.30, c = 0.05-0.25, preferably 0.10-0.15, d = 0.005-0.05, preferably 0.01-0.04, for the oxidative conversion of ethane to ethylene. The starting compounds of molybdenum and vanadium are water-soluble salts, preferably ammonium paramolybdate and ammonium metavanadate. The tellurium starting compound may be telluric acid, ammonium tellurate or tellurium dioxide. In the latter case, dissolution is carried out with the addition of hydrogen peroxide. As a niobium compound, a freshly prepared solution of niobium oxalate with a ratio of C 2 O 4 2- / Nb = 3/1, obtained by dissolving at room temperature an appropriate amount of freshly precipitated niobium peroxide obtained by hydrolysis of NbCl 5 in an oxalic acid solution containing C 2 O 4, is used 2- , necessary to obtain the desired ratio of C 2 About 4 2- / Nb. The concentration of niobium in the solution is determined by chemical analysis using a Perkin Elmer ISP Optima 4300DV atomic absorption spectrometer.

Стадия 1 включает растворение в дистиллированной воде исходных соединений V, Мо и Те в количествах, задаваемых их атомным соотношением в составе катализатора, при температуре 80°С и интенсивном перемешивании и последующее добавление необходимого количества раствора оксалата ниобия с образованием влажного прекурсора, содержащего Mo, V, Те и Nb.Stage 1 includes the dissolution of the starting compounds V, Mo, and Te in distilled water in amounts determined by their atomic ratio in the composition of the catalyst at a temperature of 80 ° C with vigorous stirring and the subsequent addition of the required amount of a niobium oxalate solution to form a wet precursor containing Mo, V Those and Nb.

Стадия 2 осуществляется в токе воздуха с использованием распылительной сушилки. Температура на входе сушилки составляет 220°С, на выходе - 115°С. Скорость сушки не является лимитирующим фактором и может варьироваться в широких пределах. Различия во влажности образующегося порошка нивелируются на последующей стадии сушки.Stage 2 is carried out in an air stream using a spray dryer. The temperature at the inlet of the dryer is 220 ° C, at the outlet - 115 ° C. Drying speed is not a limiting factor and can vary widely. Differences in the moisture content of the resulting powder are leveled at the subsequent drying stage.

Стадия 3 проводится в сушильном шкафу на воздухе, предпочтительно, при 160°С в течение 1 ч. Получаемый при этом сухой прекурсор содержит Mo, V, Те и Nb и представляет собой слабо окристаллизованный материал.Stage 3 is carried out in an oven in air, preferably at 160 ° C for 1 h. The resulting dry precursor contains Mo, V, Te and Nb and is a weakly crystallized material.

Стадия 4. Прокалка проводится ступенчато, первоначально - кратковременная термообработка в токе воздуха при температуре 300-310°С, затем - в токе инертного газа при 500-600°С в течение 2-х ч. В результате формируется прокаленный MoVTeNb прекурсор, в составе которого присутствуют 2 основные фазы - о-ромбическая, так называемая M1 фаза в количестве не ниже 85%, и гексагональная М2 фаза.Stage 4. The calcination is carried out stepwise, initially - short-term heat treatment in a stream of air at a temperature of 300-310 ° C, then in a stream of inert gas at 500-600 ° C for 2 hours. As a result, a calcined MoVTeNb precursor is formed, consisting of of which there are 2 main phases - the o-rhombic, the so-called M1 phase in an amount of at least 85%, and the hexagonal M2 phase.

Стадия 5 включает пропитку прокаленного прекурсора необходимым количеством нейтрального Bi-содержащего раствора с получением MoVTeNbBi влажного прекурсора и его последующую сушку на воздухе при температуре 110-120°С в течение 1 ч.Stage 5 includes impregnation of the calcined precursor with the necessary amount of a neutral Bi-containing solution to obtain a MoVTeNbBi wet precursor and its subsequent drying in air at a temperature of 110-120 ° C for 1 h.

Стадия 6 - финальная прокалка оксидного MoVTeNbBi катализатора проводится в токе инертного газа при температуре 500-550°С в течение 1 часа.Stage 6 - the final calcination of the oxide MoVTeNbBi catalyst is carried out in an inert gas stream at a temperature of 500-550 ° C for 1 hour.

Отличительными признаками предлагаемого способа приготовления по сравнению с прототипом являются:Distinctive features of the proposed method of preparation in comparison with the prototype are:

1 - использование нейтрального Bi-содержащего раствора, представляющего собой раствор комплексного соединения органической соли висмута с аммиаком, где в качестве органической составляющей выступает карбоксилат трикарбоновой кислоты (Ci), с соотношением Ci/Bi, равным 1/1;1 - the use of a neutral Bi-containing solution, which is a solution of a complex compound of an organic bismuth salt with ammonia, where the carboxylate of tricarboxylic acid (Ci) acts as an organic component, with a ratio of Ci / Bi equal to 1/1;

2 - использование свежеприготовленного раствора оксалата ниобия с соотношением C2O4 2-/Nb, равным 3/1;2 - the use of a freshly prepared solution of niobium oxalate with a ratio of C 2 O 4 2- / Nb equal to 3/1;

3 - использование неподкисленных концентрированной азотной кислотой MoVTe растворов;3 - use of solutions not acidified with concentrated nitric acid MoVTe;

4 - сушка порошка MoVTeNb прекурсора на воздухе при температуре не ниже 150°С.4 - drying of the MoVTeNb precursor powder in air at a temperature of at least 150 ° C.

В результате получаемые катализаторы не требуют дополнительной стадии постпрокалочной кислотной обработки катализаторов раствором неорганической или органической кислоты с последующим отжигом для достижения в процессе окислительной конверсии этана выхода этилена выше 72%.As a result, the resulting catalysts do not require an additional stage of post-calcining acid treatment of the catalysts with a solution of inorganic or organic acid, followed by annealing to achieve an ethylene yield higher than 72% during the process of oxidative conversion of ethane.

Тестирование катализаторов в реакции окислительной конверсии этана проводится в проточной установке в стеклянном реакторе (∅внеш.=12 мм) с коаксиально расположенной термопарой (∅внеш. термопарного кармана=12 мм) при температуре 400°С. Реакционную смесь, содержащую этан, кислород и разбавитель - азот состава С2Н6 : O2 : N2 = 10:10:80 (% об.) пропускали через слой катализатора фракционного состава 0.25-0.50 мм с объемной скоростью 230÷300 ч-1.Testing of the catalysts in the oxidative conversion reaction of ethane is carried out in a flow-through installation in a glass reactor (∅external. = 12 mm) with a coaxially located thermocouple (∅external. Thermocouple pocket = 12 mm) at a temperature of 400 ° С. The reaction mixture containing ethane, oxygen and a diluent - nitrogen of the composition C 2 H 6 : O 2 : N 2 = 10:10:80 (% vol.) Was passed through a catalyst bed of fractional composition 0.25-0.50 mm with a bulk velocity of 230 ÷ 300 h -1 .

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами и таблицей.The essence of the invention is illustrated by the following examples and table.

Пример 1Example 1

Получение нейтрального Bi-содержащего раствора: 25 г цитрата висмута растирают с 25 мл дистиллированной воды до образования белой кашицы, затем порциями добавляют еще 135 мл дистиллированной воды и интенсивно перемешивают, через водную суспензию пропускают аммиак до полного растворения цитрата висмута, после фильтрования получают 140 мл нейтрального (рН 6,8) раствора. В синтезированном таким образом растворе (раствор I) соотношение C6H8O7 3-/Bi=1/1, концентрация Bi составляет 95,5 мг Bi/мл. Полученный раствор далее используется для получения MoVTeNbBiO катализаторов.Obtaining a neutral Bi-containing solution: 25 g of bismuth citrate is triturated with 25 ml of distilled water until a white slurry is formed, then 135 ml of distilled water are added in portions and stirred vigorously, ammonia is passed through an aqueous suspension until complete dissolution of bismuth citrate, 140 ml are obtained after filtration neutral (pH 6.8) solution. In the solution synthesized in this way (solution I), the ratio of C 6 H 8 O 7 3- / Bi = 1/1, the concentration of Bi is 95.5 mg Bi / ml. The resulting solution is then used to obtain MoVTeNbBiO catalysts.

Получение раствора оксалата ниобия: в 200 мл дистиллированной воды при комнатной температуре и интенсивном перемешивании порциями вводят 25 г пентахлорида ниобия и капельно добавляют раствор аммиака (25мас. % NH3) до pH 7. Полученный осадок отфильтровывают и промывают водой. Отмытый осадок количественно переносят в стакан, добавляют 70 мл воды и 35 г дигидрата щавелевой кислоты и получают 160 мл раствора оксалата ниобия. В полученном таким образом растворе (раствор II) соотношение C2O4 2-/Nb=3/1, концентрация Nb составляет 56,3 мг Nb/мл. Полученный раствор далее используют при получении MoVTeNbBiO катализаторов.Obtaining a solution of niobium oxalate: 25 g of niobium pentachloride are added portionwise in 200 ml of distilled water at room temperature and with vigorous stirring and an ammonia solution (25 wt.% NH 3 ) is added dropwise to pH 7. The resulting precipitate is filtered off and washed with water. The washed precipitate is quantitatively transferred to a beaker, 70 ml of water and 35 g of oxalic acid dihydrate are added and 160 ml of niobium oxalate solution are obtained. In the solution thus obtained (solution II), the ratio of C 2 O 4 2- / Nb = 3/1, the concentration of Nb is 56.3 mg Nb / ml. The resulting solution is further used in the preparation of MoVTeNbBiO catalysts.

Получение катализатора состава Mo1V0.32Te0.23Nb0.12Bi0.025On: в 100 мл дистиллированной воды при температуре 80°C и интенсивном перемешивании растворяют 17,7 г парамолибдата аммония, 5,28 г теллуровой кислоты и 3,74 г метаванадата аммония (раствор III). К охлажденному раствору III добавляют 19,8 мл раствора II. Из полученного таким образом влажного MoVTeNb прекурсора – ярко-оранжевого геля - удаляют воду с использованием лабораторной распылительной сушилки. Температура на входе сушилки составляет 220°C, на выходе - 115°C, скорость сушки 5 мл/мин. Порошок после распыления подвергается сушке на воздухе при температуре 160°C в течение 1 ч в сушильном шкафу. Полученный сухой MoVTeNb прекурсор таблетируют, отбирают фракцию 0,25-0,50 мм и ступенчато прокаливают в токе воздуха при температуре 310°C в течение 10 мин, затем в токе инертного газа - гелия при температуре 600°C в течение 2 ч. 15 г прокаленного MoVTeNb прекурсора пропитывают 7,4 мл раствора, содержащего 3,7 мл раствора I и 3,7 мл дистиллированной воды, затем высушивают на воздухе при 110°C в сушильном шкафу и прокаливают в токе гелия при температуре 600°C в течение 1 ч. Полученный таким образом катализатор тестируют в реакции окислительной конверсии этана в этилен.Preparation of a catalyst with the composition Mo 1 V 0.32 Te 0.23 Nb 0.12 Bi 0.025 O n : 17.7 g of ammonium paramolybdate, 5.28 g of telluric acid and 3.74 g of ammonium metavanadate are dissolved in 100 ml of distilled water at a temperature of 80 ° C (solution III). To the cooled solution III, 19.8 ml of solution II was added. From the wet MoVTeNb precursor thus obtained, a bright orange gel, water is removed using a laboratory spray dryer. The temperature at the inlet of the dryer is 220 ° C, at the outlet it is 115 ° C, the drying speed is 5 ml / min. After spraying, the powder is dried in air at a temperature of 160 ° C for 1 h in an oven. The resulting dry MoVTeNb precursor is pelletized, a 0.25-0.50 mm fraction is taken and calcined stepwise in a stream of air at a temperature of 310 ° C for 10 minutes, then in a stream of an inert gas - helium at a temperature of 600 ° C for 2 hours. 15 g of a calcined MoVTeNb precursor is impregnated with 7.4 ml of a solution containing 3.7 ml of solution I and 3.7 ml of distilled water, then dried in air at 110 ° C in an oven and calcined in a stream of helium at a temperature of 600 ° C for 1 including Thus obtained catalyst is tested in the reaction of the oxidative conversion of ethane to ethylene.

Каталитические свойства полученного образца приведены в таблице.The catalytic properties of the obtained sample are shown in the table.

Пример 2Example 2

Катализатор состава Mo1V0.3Te0.23Nb0.12Bi0.05On получают аналогично примеру 1, но при получении MoVTe раствора (раствор III) используют 3,51 г, для пропитки MoVTeNb прекурсора берут 7,4 мл раствора I, а финальную прокалку MoVTeNbBi катализатора проводят при температуре 550°С. Полученный таким образом катализатор тестируют в реакции окислительной конверсии этана в этилен.A catalyst of the composition Mo 1 V 0.3 Te 0.23 Nb 0.12 Bi 0.05 O n was prepared analogously to Example 1, but when preparing a MoVTe solution (solution III), 3.51 g was used, 7.4 ml of solution I was taken to impregnate the MoVTeNb precursor, and the final calcination of MoVTeNbBi the catalyst is carried out at a temperature of 550 ° C. The catalyst thus obtained was tested in the oxidative conversion of ethane to ethylene.

Каталитические свойства полученного образца приведены в таблице 1.The catalytic properties of the obtained sample are shown in table 1.

Пример 3Example 3

Катализатор состава Mo1V0.3Te0.27Nb0.12Bi0.05On получают аналогично примеру 2, но при получении MoVTe раствора (раствор III) используют 6,20 г теллуровой кислоты, для получения MoVTeNb прекурсора используют 16,5 мл раствора II и прокалку MoVTeNb прекурсора в токе гелия проводят при температуре 400°С. Полученный таким образом катализатор тестируют в реакции окислительной конверсии этана в этилен.A catalyst of the composition Mo 1 V 0.3 Te 0.27 Nb 0.12 Bi 0.05 O n was prepared analogously to Example 2, but in the preparation of the MoVTe solution (solution III), 6.20 g of telluric acid was used; 16.5 ml of solution II was used to obtain the MoVTeNb precursor and calcination of MoVTeNb a precursor in a helium stream is carried out at a temperature of 400 ° C. The catalyst thus obtained was tested in the oxidative conversion of ethane to ethylene.

Каталитические свойства полученного образца приведены в таблице.The catalytic properties of the obtained sample are shown in the table.

Пример 4Example 4

Катализатор состава Mo1V0.27Te0.23Nb0.12Bi0.05On получают аналогично примеру 2, но при получении MoVTe раствора (раствор III) используют 3,16 г, а прокалку MoVTeNb прекурсора в токе гелия проводят при температуре 500°С. Полученный таким образом катализатор тестируют в реакции окислительной конверсии этана в этилен.A catalyst of the composition Mo 1 V 0.27 Te 0.23 Nb 0.12 Bi 0.05 O n was prepared analogously to Example 2, but when preparing the MoVTe solution (solution III), 3.16 g was used, and the MoVTeNb precursor was calcined in a helium stream at a temperature of 500 ° C. The catalyst thus obtained was tested in the oxidative conversion of ethane to ethylene.

Каталитические свойства полученного образца приведены в таблице.The catalytic properties of the obtained sample are shown in the table.

Пример 5Example 5

Катализатор состава Mo1V0.3Te0.23Nb0.12Bi0.05On получают аналогично примеру 2, но прокалку MoVTeNb прекурсора в токе гелия проводят при температуре 550°С. Полученный таким образом катализатор тестируют в реакции окислительной конверсии этана в этилен.The catalyst composition Mo 1 V 0.3 Te 0.23 Nb 0.12 Bi 0.05 O n is obtained analogously to example 2, but the MoVTeNb precursor is calcined in a helium stream at a temperature of 550 ° C. The catalyst thus obtained was tested in the oxidative conversion of ethane to ethylene.

Каталитические свойства полученного образца приведены в таблице.The catalytic properties of the obtained sample are shown in the table.

Пример 6Example 6

Катализатор состава Mo1V0.3Te0.23Nb0.12On (образец сравнения 1) получают аналогично примеру 2, ограничиваясь стадиями 1-4. Полученный таким образом катализатор тестируют в реакции окислительной конверсии этана в этилен.The catalyst composition Mo 1 V 0.3 Te 0.23 Nb 0.12 O n (reference sample 1) was obtained analogously to example 2, limited to stages 1-4. The catalyst thus obtained was tested in the oxidative conversion of ethane to ethylene.

Каталитические свойства полученного образца приведены в таблице.The catalytic properties of the obtained sample are shown in the table.

Пример 7Example 7

Катализатор состава Mo1V0.3Te0.23Nb0.12Bi0.05On (образец сравнения 2) получают аналогично примеру 2, но для пропитки прокаленного MoVTeNb прекурсора используют 7,4 мл подкисленного концентрированной азотной кислотой раствора азотно-кислого висмута (95,5 мг/мл Bi). Полученный таким образом катализатор тестируют в реакции окислительной конверсии этана в этилен.The catalyst composition Mo 1 V 0.3 Te 0.23 Nb 0.12 Bi 0.05 O n (reference sample 2) was prepared analogously to Example 2, but 7.4 ml of a nitric acid bismuth solution acidified with concentrated nitric acid were used to impregnate a calcined MoVTeNb precursor (95.5 mg / ml Bi). The catalyst thus obtained was tested in the oxidative conversion of ethane to ethylene.

Каталитические свойства полученного образца приведены в таблице.The catalytic properties of the obtained sample are shown in the table.

Пример 8Example 8

Катализатор состава Mo1V0.3Te0.23Nb0.12Bi0.05On (образец сравнения 3) получают аналогично примеру 6, но при получении раствора III дополнительно вводят 10,9 мл раствора I. Полученный таким образом катализатор тестируют в реакции окислительной конверсии этана в этилен.The catalyst composition Mo 1 V 0.3 Te 0.23 Nb 0.12 Bi 0.05 O n (reference sample 3) was prepared analogously to Example 6, but in the preparation of solution III, an additional 10.9 ml of solution I was added. The catalyst thus obtained was tested in the oxidative conversion of ethane to ethylene .

Каталитические свойства полученного образца приведены в таблице.The catalytic properties of the obtained sample are shown in the table.

Пример 9Example 9

Катализатор состава Mo1V0.3Te0.23Nb0.12Bi0.05On (образец сравнения 4) получают аналогично примеру 6, но при получении раствора III дополнительно вводят 1,975 г нитрата висмута и 3 мл концентрированной азотной кислоты. Полученный таким образом катализатор тестируют в реакции окислительной конверсии этана в этилен. Каталитические свойства полученного образца приведены в таблице.The catalyst composition Mo 1 V 0.3 Te 0.23 Nb 0.12 Bi 0.05 O n (reference example 4) was prepared analogously to Example 6, but in the preparation of solution III, 1.975 g of bismuth nitrate and 3 ml of concentrated nitric acid were additionally added. The catalyst thus obtained was tested in the oxidative conversion of ethane to ethylene. The catalytic properties of the obtained sample are shown in the table.

Преимущество заявляемого способа состоит в том, что более высокий выход этилена достигается на модифицированных висмутом оксидных катализаторах состава: Mo1VaTebNbcBidOx, где а=0,20-0,40, предпочтительно 0,27-0,32, b=0.15-0.35, предпочтительно 0,23-0,30, с=0,05-0,25, предпочтительно 0,10-0,15, d=0.005-0.05, предпочтительно 0,01-0,04, получаемых без дополнительной стадии постпрокалочной кислотной обработки катализаторов раствором неорганической или органической кислоты с последующим отжигом.The advantage of the proposed method is that a higher ethylene yield is achieved on bismuth-modified oxide catalysts of the composition: Mo 1 V a Te b Nb c Bi d O x , where a = 0.20-0.40, preferably 0.27-0 , 32, b = 0.15-0.35, preferably 0.23-0.30, c = 0.05-0.25, preferably 0.10-0.15, d = 0.005-0.05, preferably 0.01-0, 04 obtained without an additional step of post-calcining acid treatment of the catalysts with a solution of inorganic or organic acid, followed by annealing.

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (6)

1. Способ получения оксидных катализаторов состава: Mo1VaTebNbcBidOx, где a=0,20-0,40, предпочтительно 0,27-0,32, b=0.15-0.35, предпочтительно 0,23-0,30, с=0,05-0,25, предпочтительно 0,10-0,15, d=0.005-0.07, предпочтительно 0,02-0,05, x - количество атомов кислорода, требуемых для соблюдения электронейтральности, для процесса окислительной конверсии этана в этилен, включающий стадии получения влажного прекурсора, содержащего MoVTeNb компоненты, входящие в состав катализатора, удаления растворителя, ступенчатого прокаливания сухого MoVTeNb прекурсора, последующей пропитки прокаленного прекурсора раствором висмутсодержащего соединения и финальной термообработки MoVTeNbBi прекурсора в инертном газе при температуре 500-600°C, отличающийся тем, что в качестве висмутсодержащего соединения используют свежеприготовленный нейтральный водный раствор комплексного соединения карбоксилата висмута с аммиаком.1. The method of producing oxide catalysts of the composition: Mo 1 V a Te b Nb c Bi d O x , where a = 0.20-0.40, preferably 0.27-0.32, b = 0.15-0.35, preferably 0, 23-0.30, s = 0.05-0.25, preferably 0.10-0.15, d = 0.005-0.07, preferably 0.02-0.05, x is the number of oxygen atoms required to comply with electroneutrality , for the process of oxidative conversion of ethane to ethylene, which includes the steps of obtaining a wet precursor containing MoVTeNb components that are part of the catalyst, removing the solvent, stepwise calcining the dry MoVTeNb precursor, and then impregnating it calcined of a precursor solution of bismuth-containing compound and the final heat treatment MoVTeNbBi precursor in an inert gas at a temperature of 500-600 ° C, characterized in that the bismuth compounds are used as freshly prepared aqueous solution of a neutral bismuth carboxylate complex compound with ammonia. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в нейтральном висмутсодержащем водном растворе в качестве карбоксилата используют карбоксилат трикарбоновой кислоты.2. The method according to p. 1, characterized in that in a neutral bismuth-containing aqueous solution, a tricarboxylic acid carboxylate is used as a carboxylate. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что карбоксилатом трикарбоновой кислоты является предпочтительно цитрат.3. The method of claim 2, wherein the tricarboxylic acid carboxylate is preferably citrate. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нейтральный висмутсодержащий водный раствор получают при взаимодействии аммиака предпочтительно с водной суспензией цитрата висмута.4. The method according to p. 1, characterized in that a neutral bismuth-containing aqueous solution is obtained by the interaction of ammonia, preferably with an aqueous suspension of bismuth citrate. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве исходного соединения ниобия используют свежеприготовленный раствор оксалата ниобия с соотношением C2O4 2-/Nb=3/1.5. The method according to p. 1, characterized in that as the starting niobium compound, a freshly prepared solution of niobium oxalate is used with a ratio of C 2 O 4 2- / Nb = 3/1. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после удаления растворителя осуществляют сушку на MoVTeNb прекурсора при температуре не ниже 150°C.6. The method according to p. 1, characterized in that after removal of the solvent, the precursor is dried on a MoVTeNb at a temperature not lower than 150 ° C.
RU2016125004A 2016-06-22 2016-06-22 Method of producing oxide catalysts for process of oxidative conversion of ethane to ethylene RU2634593C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016125004A RU2634593C1 (en) 2016-06-22 2016-06-22 Method of producing oxide catalysts for process of oxidative conversion of ethane to ethylene

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016125004A RU2634593C1 (en) 2016-06-22 2016-06-22 Method of producing oxide catalysts for process of oxidative conversion of ethane to ethylene

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2634593C1 true RU2634593C1 (en) 2017-11-01

Family

ID=60263627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016125004A RU2634593C1 (en) 2016-06-22 2016-06-22 Method of producing oxide catalysts for process of oxidative conversion of ethane to ethylene

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2634593C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003064035A1 (en) * 2002-01-31 2003-08-07 Consejo Superior De Investigaciones Cientificas Method for the oxidative dehydrogenation of ethane
WO2010115108A1 (en) * 2009-04-02 2010-10-07 Lummus Novolent Gmbh/Lummus Technology Inc. Process for producing ethylene via oxidative dehydrogenation (odh) of ethane
US20150141727A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-21 Nova Chemicals (International) S.A. Inherently safe odh operation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003064035A1 (en) * 2002-01-31 2003-08-07 Consejo Superior De Investigaciones Cientificas Method for the oxidative dehydrogenation of ethane
WO2010115108A1 (en) * 2009-04-02 2010-10-07 Lummus Novolent Gmbh/Lummus Technology Inc. Process for producing ethylene via oxidative dehydrogenation (odh) of ethane
US20150141727A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-21 Nova Chemicals (International) S.A. Inherently safe odh operation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ищенко Е.В., Ищенко А.В. и др. Структурные особенности промотированных MoVTeNbO катализаторов окислительного дегидрирования этана. Кинетика и катализ, 2015, том 56, номер 6, с. 777-784. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI653224B (en) Oxidative dehydrogenation of ethane to ethylene and preparation of multimetallic mixed oxide catalyst for such process
Beato et al. Analysis of structural transformations during the synthesis of a MoVTeNb mixed oxide catalyst
JP6917463B2 (en) Synthesis of MoVNbTe catalysts with increased specific surface area and higher activity against ethane-to-ethylene oxidative dehydrogenation
CN110234430B (en) Method for producing molybdenum-containing mixed oxide materials
CA2933484C (en) Improved catalyst for ethane odh
KR20140108264A (en) Zinc and/or manganese aluminate catalyst useful for alkane dehydrogenation
RU2003132761A (en) THE PROCESS OF PREPARING THE CATALYST FOR OXIDATION AND AMOXIDATION OF OLEFIN
US20150112109A1 (en) Multimetallic mixed oxides, its preparation and use for the oxidative dehydrogenation of ethane for producing ethylene
CN110300622B (en) Catalyst for methacrylic acid production, catalyst precursor for methacrylic acid production, processes for producing these, process for producing methacrylic acid, and process for producing methacrylic acid ester
KR101122346B1 (en) Process of making mixed metal oxide catalysts for the production of unsaturated aldehydes from olefins
RU2600455C1 (en) Method of producing oxide catalysts for oxidative conversion of ethane to ethylene
JP2838336B2 (en) Catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides
RU2656849C1 (en) Catalyst for oxidative conversion of ethane to ethylene and method of its reception
RU2634593C1 (en) Method of producing oxide catalysts for process of oxidative conversion of ethane to ethylene
RU2369436C1 (en) Catalyst, method of preparing said catalyst and method of removing sulphur dioxide from gas emissions
KR102312033B1 (en) Catalyst system for oxidative dehydrogenation of ethane, preparation method thereof, and preparation method of ethylene from ethane by using the catalyst system
KR20120021858A (en) Single crystalline catalyst of gamma-bismuth molybdate and process for preparing 1,3-butadiene using the catalyst
CN113766972B (en) Catalyst and process for oxidative dehydrogenation of propane
Takehira et al. Heterogeneous catalysis in liquid-phase oxidation of olefin. II. Dependence of the structure of vanadium-chromium binary oxide catalyst for oxidation of cyclohexene on the method of preparation.
RU2668227C1 (en) Catalyst for production of ethylene by oxidative dehydrogenation of ethane, method for preparation thereof and method of oxidative dehydrogenation of ethane with use of catalyst
Roy et al. Synthesis and Characterization of Niobium and Tungsten Substituted VOPO4
Ramírez et al. Upgrading the reflux method as novel route for competitive catalysts in alkane selective oxidation
Propana Enhanced reducibility of Mg-doped MoVTeNbOx mixed oxide catalysts for propane oxidation reaction
JPH02225425A (en) Production of hydrocarbon containing magnesia as one component of catalyst
CN117282451A (en) Catalyst for preparing ethylene by oxidative dehydrogenation of ethane and preparation method and application thereof