RU2656104C2 - Катализатор, предназначенный для окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, и способ его получения - Google Patents
Катализатор, предназначенный для окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2656104C2 RU2656104C2 RU2013140790A RU2013140790A RU2656104C2 RU 2656104 C2 RU2656104 C2 RU 2656104C2 RU 2013140790 A RU2013140790 A RU 2013140790A RU 2013140790 A RU2013140790 A RU 2013140790A RU 2656104 C2 RU2656104 C2 RU 2656104C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- butene
- range
- temperature
- butadiene
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 279
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 158
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 58
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 58
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 6
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 title description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 title 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 69
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 51
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000005839 oxidative dehydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims description 39
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims description 30
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract description 13
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229910003145 α-Fe2O3 Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 49
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 38
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 27
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 22
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 22
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 22
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 21
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 19
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 16
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 description 2
- 230000000762 glandular Effects 0.000 description 2
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 239000003348 petrochemical agent Substances 0.000 description 1
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
- C07C5/42—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with a hydrogen acceptor
- C07C5/48—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with a hydrogen acceptor with oxygen as an acceptor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/745—Iron
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/005—Spinels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/78—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with alkali- or alkaline earth metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/80—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with zinc, cadmium or mercury
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/889—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/8892—Manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
- B01J35/613—10-100 m2/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/031—Precipitation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2521/00—Catalysts comprising the elements, oxides or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium or hafnium
- C07C2521/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2523/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
- C07C2523/02—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the alkali- or alkaline earth metals or beryllium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2523/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
- C07C2523/06—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of zinc, cadmium or mercury
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2523/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
- C07C2523/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper
- C07C2523/72—Copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2523/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
- C07C2523/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper
- C07C2523/74—Iron group metals
- C07C2523/745—Iron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2523/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
- C07C2523/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper
- C07C2523/74—Iron group metals
- C07C2523/75—Cobalt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2523/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
- C07C2523/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper
- C07C2523/74—Iron group metals
- C07C2523/755—Nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2523/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
- C07C2523/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper
- C07C2523/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups C07C2523/02 - C07C2523/36
- C07C2523/80—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups C07C2523/02 - C07C2523/36 with zinc, cadmium or mercury
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к катализатору для окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, способу его получения и применения. Катализатор содержит соединение, обладающее общей структурной формулой ZnaAlbMcFeeOf Z(α-Fe2O3), в которой М обозначает по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Be, Mg, Са, Sr, Мn, Ва, Сu, Со и Ni; Z обозначает содержание α-Fe2О3 в катализаторе, выраженное в мас. %, и 10%≤Z≤70%; отношение a:b:c:e:f означает отношение количеств атомов Zn:Al:M:Fe:O, содержащихся в катализаторе, b равно 1, то 0≤а≤10, 0<с≤4, 3≤е≤25, 4,5<f≤48; и Zn, Al, М, Fe и О находятся в катализаторе в состояниях с валентностями +2, +3, +2, +3 и -2 соответственно. Способ получения катализатора включает получение раствора смеси солей, содержащего элементы Al, М и Fe, с включением или без включения элемента Zn, добавление в качестве осаждающего реагента раствора NaOH или раствора аммиака, так чтобы в ходе проведения осаждения обеспечивалось значение рН, находящееся в диапазоне от 8 до 12, и получение готового катализатора после состаривания, сушки и прокаливания осадка. Катализатор применяют в реакции окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, где реакцию проводят при температуре, находящейся в диапазоне 300~500°С, объемной скорости, находящейся в диапазоне 200~500 ч-1, молярном отношении количества кислорода к количеству бутена, находящемся в диапазоне от 0,6 до 0,9, и молярном отношении количества воды к количеству бутена, находящемся в диапазоне 6~20, с использованием в качестве сырья бутена, кислородсодержащего газа и водяного пара. Катализатор, предлагаемый в настоящем изобретении, обеспечивает устранение затруднений предшествующего уровня техники, таких как пониженная каталитическая активность, пониженная селективность превращения в искомый продукт и более быстрая дезактивация катализатора. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 табл., 25 пр.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к катализатору, предназначенному для окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, и способу его получения.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поскольку в 1960-х годах были разработаны катализаторы, предназначенные для окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, реакцию окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена катализировали самыми различными катализаторами на основе оксидов металлов. В настоящее время наиболее широко использующимися катализаторами являются ферриты со структурой шпинели. По сравнению с ранее использовавшимися катализаторами, такими как катализаторы на основе молибдена, олова, сурьмы, катализаторы на основе ферритов обладают такими преимуществами, как мягкие условия проведения реакции, высокая каталитическая активность и более специфичная селективность.
В USP 3270080 впервые было описано использование в качестве катализаторов, предназначенных для окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, железистой шпинели AB2O4, где A обычно обозначает ион двухвалентного металла, такой как Mg2+, Zn2+, Co2+ и Ni2+, и B обозначает Fe3+. Однако рабочие характеристики катализаторов на основе железистой шпинели AB2O4 не являются стабильными. В публикации WL Kehl et al. обнаружено, что введение Cr3+ может улучшить стабильность катализатора (USP 3450788, USP 3595810).
Институт химической физики Ланьчжоу опубликовал экспериментальные результаты исследования катализаторов типа ZnCrFeO4 на подложке (SiO2) и катализаторов типа ZnaCrbFecO4 без подложки (в которых а=1, b=0,25~1, с=1~1,75, b+с=2) (Petrochemicals Technology, 1979, 731). Затем Институт последовательно получил 3 патента, такие как CN 1033013 A (катализаторы, обладающие общей формулой , в которой A обозначает Zn, Mg и т.п., В обозначает Ca, Ba, Sr, Ni и т.п., C обозначает Cr, Ni, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Dy и Er и т.п., и в которой a=0~1,0, b=0~1,0, с=0,01~0,8, d=1,2~2,0, X=10~60 мас.%); CN1072110A (катализаторы, обладающие общей формулой , в которой A выбран из группы, включающей Zn, Mg и Cd, B выбран из группы, включающей Ba, Ca, Zn, Ni и Mg, и в которой 0,0<a<1,0, 0,0<b<1,0, а+b=1, Z=10-70 мас.%); и CN1184705A (катализаторы, обладающие структурной формулой , в которой A обозначает Zn, B обозначает один или два элемента, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr и Ba, C обозначает один элемент, выбранный из группы, включающей Ni или Со, а=0,1~0,9, b=0,01~0,1, a+b+c=1, X=15~65 мас.%).
Несмотря на то, что приведенные выше патенты обеспечили значительные экономические преимущества для промышленного применения, активность катализаторов и селективность превращения в искомые продукты не являются высокими и в реакторах в ходе проведения реакции на катализаторах образуется некоторое количество отложений кокса, что приводит к уменьшению активности катализатора и необходимости увеличения времени выполнения операции.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является получения катализатора, обладающего более высокой каталитической активностью и обеспечивающего более высокую селективность превращения в искомый продукт, и обладающего улучшенной стабильностью по сравнению с катализаторами предшествующего уровня техники, предназначенными для окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена.
В соответствии с этим, настоящее изобретение, во-первых, относится к катализатору, предназначенному для окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, содержащему соединение, обладающее общей структурной формулой ZnaAlbMcFeeOf⋅Z(α-Fe2O3), в которой М обозначает по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Be, Mg, Ca, Sr, Mn, Ba, Cu, Co и Ni; Z обозначает содержание α-Fe2O3 в катализаторе, выраженное в мас.%, и 10%≤Z≤70%; отношение a:b:c:e:f означает отношение количеств атомов Zn:Al:M:Fe:O, содержащихся в катализаторе, b не равно 0, и если b равно 1, то 0≤а≤10, 0<с≤4, 3≤е≤25, 4,5<f≤48; и Zn, Al, M, Fe и O находятся в катализаторе в состояниях с валентностями +2, +3, +2, +3 и -2 соответственно.
Специалистам в данной области техники должно быть хорошо известно, что в техническом решении, предлагаемом в настоящем изобретении, указанные выше нижние индексы должны описываться соотношением: 2а+3b+2c+3е=2f.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3 и удельная площадь поверхности катализатора равна 1~80 м2/г.
Предпочтительно, если M обозначает по меньшей мере 2 элемента, выбранных из группы, состоящей из Be, Mg, Ca, Sr, Mn, Ba, Cu, Co и Ni. Этот предпочтительный вариант осуществления обеспечивает более высокую селективность превращения в искомый продукт при реакции окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, чем вариант осуществления, в котором в качестве M используют только один элемент-металл.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения a≠0, если b равно 1. Другими словами, для задач настоящего изобретения более предпочтительно, если катализатор содержит элемент цинк, который обеспечивает более высокую степень превращения в продукт при реакции окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена. В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения 3≤e≤20, если b равно 1. Таким образом, для задач настоящего изобретения предпочтительно, если в структуре шпинели атомное отношение Fe/Al находится в диапазоне от 3 до 20.
Для задач настоящего изобретения более предпочтительно, если катализатор содержит соединение, обладающее общей структурной формулой Zna'Alb'Mc'Fe2O4⋅Z(α-Fe2O3), в которой отношение а':b':с':2 означает отношение количеств атомов Zn:Al:M:Fe, содержащихся в катализаторе, и 0≤a'≤0,8, 0<b'≤0,5, 0<с'≤0,3. В этом предпочтительном варианте осуществления нижние индексы всех атомов уже не представлены символами а, b, с, е и f, а представлены символами а', b', с', 2 и 4. Однако специалисты в данной области техники должны понимать, что это техническое решение является только одним предпочтительным вариантом осуществления технического решения, в котором соединение представлено в виде ZnaAlbMcFeeOf⋅Z(α-Fe2O3); это техническое решение соответствует техническому решению, в котором соединение представлено в виде ZnaAlbMcFeeOf⋅Z(α-Fe2O3), где f=2е. Специалист в данной области техники должен понимать, что в предпочтительном варианте осуществления 2а'+3b'+2с'=2.
В приведенном выше предпочтительном варианте осуществления более предпочтительно, если а'≠0. Таким образом, более предпочтительно, если катализатор содержит элемент цинк.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения спектр температурно программируемой десорбции молекул-зондов аммиака содержит характеристический пик при температуре десорбции, равной 340~400°C, и полная ширина на половине максимума равна 60~100°C. Предпочтительно, если спектр температурно программируемой десорбции молекул-зондов аммиака содержит характеристический пик при температуре десорбции, равной 170~210°C, и полная ширина на половине максимума равна 70~100°C, и характеристический пик при температуре десорбции, равной 260~300°C, и полная ширина на половине максимума равна 40~70°С. Если в настоящем изобретении в катализатор, предназначенный для окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, добавляют определенное количество элемента алюминия, то, в отличие от катализаторов сравнительных примеров, спектр десорбции катализатора содержит еще один характеристический пик при температуре десорбции, равной 340~400°C, и полная ширина на половине максимума (ПШПМ) равна 60~100°C.
Настоящее изобретение также относится к способу получения катализатора, описанного выше, включающему проводимое сначала получение раствора смеси солей, содержащего элементы Al, М и Fe, с включением или без включения элемента Zn, добавление в качестве осаждающего реагента раствора NaOH или раствора аммиака, так чтобы в ходе проведения осаждения обеспечивалось значение pH, находящееся в диапазоне от 8 до 12, и получение готового катализатора после состаривания, сушки и прокаливания осадка.
Предпочтительно, если в указанном выше способе получения температура состаривания осадка находится в диапазоне 5~80°C, время состаривания осадка находится в диапазоне от 0,5 до 48 ч, температура прокаливания осадка находится в диапазоне 500~900°С и время прокаливания осадка находится в диапазоне от 3 до 72 ч. Более предпочтительно, если температура состаривания осадка находится в диапазоне 10~50°C, время состаривания осадка находится в диапазоне от 2 до 24 ч и температура прокаливания осадка находится в диапазоне 600~800°C. Предпочтительно, если концентрация использующегося раствора NaOH находится в диапазоне от 1 до 4 моль/л и общее содержание всех ионов металлов в растворе смеси солей находится в диапазоне от 1 до 2 моль/л.
Кроме того, после образования катализатора, содержащего такую структуру, как ZnaAlbMcFeeOf⋅Z(α-Fe2O3), или такую структуру, как Zna'Alb'Mc'Fe2O4⋅Z(α-Fe2O3), в настоящем изобретении в катализатор, предназначенный для окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, с целью улучшения структурных характеристик катализатора можно включить некоторые материалы, не оказывающие побочного воздействия на протекание реакции, такие как оксиды металлов или вещества, содержащие другие кристаллические фазы, например, оксид цинка или оксид алюминия.
Настоящее изобретение также относится к применению описанного выше катализатора или катализатора, полученного описанным выше способом, в реакции окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, где реакцию проводят при температуре, находящейся в диапазоне 300~500°C, объемной скорости, находящейся в диапазоне 200~500 ч-1, молярном отношении количества кислорода к количеству бутена, находящемся в диапазоне от 0,6 до 0,9, и молярном отношении количества воды к количеству бутена, находящемся в диапазоне 6-20, с использованием в качестве сырья бутена, кислородсодержащего газа и водяного пара. Предпочтительно, если температура находится в диапазоне 320~380°C, объемная скорость находится в диапазоне 300~500 ч-1, молярное отношение количества кислорода к количеству бутена находится в диапазоне от 0,6 до 0,8 и молярное отношение количества воды к количеству бутена находится в диапазоне 6~12.
При использовании катализатора, описанного в настоящем изобретении, для катализа реакции окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена предпочтительно, если перед проведением реакции катализатор активируют воздухом или паром, более предпочтительно, если его активируют воздухом. Температура активации находится в диапазоне 400~500°C и время активации находится в диапазоне 1~2 ч.
Обычно при проведении реакции дегидрирования бутена, катализируемой катализаторами на основе железа, α-Fe2O3 легко превращается в шпинель Fe2O3. Часть ионов Fe3+ образуют шпинель Fe3O4 вместе с соседними ионами Fe3+, поскольку они не могут быть повторно окислены после их восстановления с образованием ионов Fe2+. В результате уменьшается кислотность или электроноакцепторная способность металлических центров на поверхности катализатора.
С4Н8+Fe3++О-(адсорбция)→С4Н6+Fe2++H2O
Fe2++O2→Fe3++O-(адсорбция)
2Fe3++2Fe2++4O2-(кристаллическая решетка)→Fe3O4+Fe2+
В настоящем изобретении введение Al3+ обеспечивает более регулярную феррит-шпинельную структуру катализатора и таким образом улучшается диспергирование α-Fe2O3 в катализаторе и обеспечивается меньшая вероятность необратимого превращения структуры α-Fe2O3 в шпинель Fe2O3, что повышает стабильность катализатора; в то же время введение электронодефицитного Al3+ может улучшить активацию молекул олефина и улучшить активность катализатора.
При следующих условиях проведения реакции: температуре, равной 360°C, объемной скорости бутена, равной 350 ч-1, молярном отношении количества кислорода к количеству бутена, составляющем 0,7, и молярном отношении количества воды к количеству бутена, составляющем 10, например, в одном варианте осуществления степень превращения бутана за один цикл может составлять до 85,3%, селективность превращения в бутадиен составляет до 97,5%, выход бутадиена за один цикл составляет до 83,2% и срок службы катализатора составляет более 6000 ч, что означает, что обеспечивается очень хороший технический эффект.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 приведен спектр температурно программируемой десорбции молекул-зондов аммиака на поверхности катализаторов, полученных в примере 1 и сравнительном примере 1 в настоящем изобретении.
Примеры
Приведенные ниже примеры дополнительно поясняют настоящее изобретение. Следует отметить, что в вариантах осуществления, приведенных ниже в таблице 1, соответствующее значение Z определено с помощью РСА (рентгеноструктурный анализ).
Пример 1
Получение катализатора: 5,13 г Mg(NO3)2⋅6H2O, 7,51 г Al(NO3)3⋅9H2O, 14,88 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 212,52 г Fe(NO3)3⋅9H2O растворяют в 500 мл дистиллированной воды и при быстром перемешивании по каплям добавляют раствор NaOH (3М) так, чтобы после завершения осаждения обеспечить значение pH, равное 9,3. Для состаривания полученный осадок при перемешивании нагревают при 65°C в течение 90 мин, выдерживают при комнатной температуре в течение 12 ч и затем отфильтровывают. Полученный осадок на фильтре промывают дистиллированной водой. Осадок на фильтре сушат при 120°C в течение 24 ч и затем помещают в муфельную печь, температура в которой равна 700°С, и прокаливают в течение 6 ч. Полученный катализатор обозначают символом A. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2 и результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3; исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 12 м2/г. На фиг.1 приведен спектр температурно программируемой десорбции молекул-зондов аммиака на поверхности катализатора, полученного в примере 1. Приведенные на фиг.1 характеристический пик и полную ширину на половине максимума (ПШПМ) можно использовать для характеризации кислых центров катализатора. Из фиг.1 видно, что соответствующий спектр катализатора, полученного в примере 1, содержит 3 пика десорбции аммиака, характеристические пики расположены при температуре десорбции, равной 170~210°C, ПШПМ равна 70~100°C; при температуре десорбции, равной 260~300°C, ПШПМ равна 40~70°C; при температуре десорбции, равной 340~400°C, ПШПМ равна 60~100°C соответственно.
Исследование катализатора: катализатор измельчают и просеивают, полученный катализатор (20~40 меш) собирают и активируют воздухом в реакторе с неподвижным слоем при 470°C в течение 1 ч; после охлаждения катализатор используют для катализа реакции окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена при температуре, равной 360°C, объемной скорости бутена, равной 350 ч-1, молярном отношении количества кислорода к количеству бутена, составляющем 0,75, и молярном отношении количества воды к количеству бутена, составляющем 10. Выход бутадиена за один цикл составляет 80,1%, степень превращения бутана за один цикл составляет 85,9% и селективность превращения в бутадиен составляет 93,3%.
Пример 2
Получение катализатора: отвешивают 5,13 г Mg(NO3)2⋅6H2O, 15,00 г Al(NO3)3⋅9H2O, 5,95 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 264,71 г Fe(NO3)3⋅9H2O и способ получения катализатора является таким же, как описанный в примере 1.
Полученный катализатор обозначают символом B. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 25 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 78,1%, степень превращения бутана за один цикл составляет 83,3% и селективность превращения в бутадиен составляет 93,8%.
Пример 3
Получение катализатора: отвешивают 3,85 г Mg(NO3)2⋅6H2O, 3,76 г Al(NO3)3⋅9H2O, 20,84 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 180,58 г Fe(NO3)3⋅9H2O и способ получения катализатора является таким же, как описанный в примере 1. Полученный катализатор обозначают символом С. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 9 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 79,4%, степень превращения бутана за один цикл составляет 84,6% и селективность превращения в бутадиен составляет 93,8%.
Пример 4
Получение катализатора: 5,13 г Mg(NO3)2⋅6H2O, 7,51 г Al(NO3)3⋅9H2O, 14,88 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 112,48 г Fe(NO3)3⋅9H2O растворяют в 250 мл дистиллированной воды и способ получения катализатора является таким же, как описанный в примере 1. Полученный катализатор обозначают символом D. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 21 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 78,8%, степень превращения бутана за один цикл составляет 84,1% и селективность превращения в бутадиен составляет 93,7%.
Пример 5
Получение катализатора: 2,57 г Mg(NO3)2⋅6H2O, 1,81 г Cu(NO3)2⋅3H2O, 18,77 г Al(NO3)3⋅9H2O, 4,46 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 146,33 г Fe(NO3)3⋅9H2O растворяют в 400 мл дистиллированной воды и при быстром перемешивании по каплям добавляют раствор NaOH (1М) так, чтобы после завершения осаждения обеспечить значение pH, равное 9,0. Остальные стадии являются такими же, как описанные в примере 1. Полученный катализатор обозначают символом E. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 30 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 79,0%, степень превращения бутана за один цикл составляет 82,9% и селективность превращения в бутадиен составляет 95,3%.
Пример 6
Получение катализатора: 2,56 г Mg(NO3)2⋅6H2O, 1,74 г Ni(NO3)2⋅6Н2О, 15,01 г Al(NO3)3⋅9H2O, 7,14 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 153,42 г Fe(NO3)3⋅9H2O растворяют в 400 мл дистиллированной воды. Затем полученный выше раствор, содержащий ионы металлов, и раствор NaOH (3М) добавляют по каплям, поддерживая значение pH, равное 9,2. Остальные стадии являются такими же, как описанные в примере 1. Полученный катализатор обозначают символом F. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 16 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 83,8%, степень превращения бутана за один цикл составляет 87,4% и селективность превращения в бутадиен составляет 95,9%.
Пример 7
Получение катализатора: для получения раствора, содержащего ионы металлов, 2,54 г Mg(NO3)2⋅6H2O, 2,09 г Ba(NO3)2, 14,25 г Al(NO3)3⋅9H2O, 7,44 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 162,71 г Fe(NO3)3⋅9H2O растворяют в 400 мл дистиллированной воды и указанный раствор, содержащий ионы металлов, по каплям добавляют в стакан, содержащий 400 мл раствора NaOH (3М), так, чтобы после завершения осаждения обеспечить значение рН, равное 9,5. Остальные стадии являются такими же, как описанные в примере 1, и полученный катализатор обозначают символом G. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 17 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 78,8%, степень превращения бутана за один цикл составляет 82,2% и селективность превращения в бутадиен составляет 95,9%.
Пример 8
Получение катализатора: для получения раствора, содержащего ионы металлов, 3,84 г Mg(NO3)2⋅6H2O, 2,54 г Sr(NO3)2, 12,75 г Al(NO3)3⋅9H2O, 6,54 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 158,63 г Fe(NO3)3⋅9H2O растворяют в 400 мл дистиллированной воды и при быстром перемешивании по каплям добавляют раствор NaOH (3М) так, чтобы после завершения осаждения обеспечить значение pH, равное 8,3. Остальные стадии являются такими же, как описанные в примере 1. Полученный катализатор обозначают символом H. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 34 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 82,6%, степень превращения бутана за один цикл составляет 85,7% и селективность превращения в бутадиен составляет 96,4%.
Пример 9
Получение катализатора: для получения раствора, содержащего ионы металлов, 2,55 г Mg(NO3)2⋅6H2O, 2,90 г Co(NO3)2⋅6H2O, 14,25 г Al(NO3)3⋅9H2O, 6,89 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 161,78 г Fe(NO3)3⋅9H2O растворяют в 400 мл дистиллированной воды и при быстром перемешивании по каплям добавляют раствор NaOH (3М) так, чтобы после завершения осаждения обеспечить значение pH, равное 11,0. Остальные стадии являются такими же, как описанные в примере 1 и полученный катализатор обозначают символом I. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 42 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 82,7%, степень превращения бутана за один цикл составляет 86,1% и селективность превращения в бутадиен составляет 96,0%.
Пример 10
Получение катализатора: 9,49 г Mg(NO3)2⋅6H2O, 3,75 г Al(NO3)3⋅9H2O, 7,44 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 71,25 г Fe(NO3)3⋅9H2O растворяют в 400 мл дистиллированной воды для получения раствора, содержащего ионы металлов, и при быстром перемешивании по каплям добавляют раствор NaOH (3М) После завершения осаждения значение pH равно 9,3. Для состаривания осадок при перемешивании нагревают при 65°C в течение 60 мин и остальные стадии являются такими же, как описанные в примере 1. Полученный катализатор обозначают символом J. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 22 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 79,0%, степень превращения бутана за один цикл составляет 85,3% и селективность превращения в бутадиен составляет 92,6%.
Пример 11
Получение катализатора: для получения раствора, содержащего ионы металлов, 2,42 г Cu(NO3)2⋅3H2O, 2,33 г Ni(NO3)2⋅6H2O, 14,25 г Al(NO3)3⋅9H2O, 7,44 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 125,62 г Fe(NO3)3⋅9H2O растворяют в 400 мл дистиллированной воды и при быстром перемешивании по каплям добавляют раствор NaOH (3М) так, чтобы после завершения осаждения обеспечить значение pH, равное 8,6. Для состаривания полученный осадок при перемешивании нагревают при 65°C в течение 30 мин и остальные стадии являются такими же, как описанные в примере 1. Полученный катализатор обозначают символом K. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 29 м2/г. Элементный анализ полученного катализатора проводили с помощью атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, АЭС-ИСП, и результаты являются следующими: Cu: 2,06 мас.%, Ni: 1,95 мас.%, Al: 3,41 мас.%, Zn: 5,27 мас.%, Fe: 57,8 мас.%.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 81,7%, степень превращения бутана за один цикл составляет 85,7% и селективность превращения в бутадиен составляет 95,3%.
Пример 12
Получение катализатора: для получения раствора, содержащего ионы металлов, 2,42 г Cu(NO3)2⋅3H2O, 2,74 г Ba(NO3)2, 9,38 г Al(NO3)3⋅9H2O, 7,14 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 167,53 г Fe(NO3)3⋅9H2O растворяют в 400 мл дистиллированной воды и при быстром перемешивании по каплям добавляют раствор NaOH (3М) так, чтобы после завершения осаждения обеспечить значение pH, равное 9,8. Для состаривания полученный осадок при перемешивании нагревают при 65°C в течение 90 мин, выдерживают при комнатной температуре в течение 24 ч и затем отфильтровывают. Полученный осадок на фильтре промывают дистиллированной водой. Остальные стадии являются такими же, как описанные в примере 1. Полученный катализатор обозначают символом L. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 36 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 83,0%, степень превращения бутана за один цикл составляет 85,8% и селективность превращения в бутадиен составляет 96,7%.
Пример 13
Получение катализатора: для получения раствора, содержащего ионы металлов, 3,49 г Co(NO3)2⋅6H2O, 3,34 г Ni(NO3)2⋅6H2O, 11,63 г Al(NO3)3⋅9H2O, 8,92 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 167,22 г Fe(NO3)3⋅9H2O растворяют в 400 мл дистиллированной воды и при быстром перемешивании по каплям добавляют раствор NaOH (3М) так, чтобы после завершения осаждения обеспечить значение pH, равное 9,5. Для состаривания полученный осадок при перемешивании нагревают при 65°C в течение 90 мин, выдерживают при комнатной температуре в течение 12 ч и затем отфильтровывают. Полученный осадок на фильтре промывают дистиллированной водой. Осадок на фильтре сушат при 120°C в течение 24 ч и затем помещают в муфельную печь, температура в которой равна 650°C, и прокаливают в течение 6 ч. Остальные стадии являются такими же, как описанные в примере 1, и полученный катализатор обозначают символом M. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 27 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 83,2%, степень превращения бутана за один цикл составляет 85,3% и селективность превращения в бутадиен составляет 97,5%.
Пример 14
Получение катализатора: для получения раствора, содержащего ионы металлов, 4,72 г Ca(NO3)2⋅4H2O, 10,87 г Cu(NO3)2⋅3H2O, 7,50 г Al(NO3)3⋅9H2O, 7,73 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 188,21 г Fe(NO3)3⋅9H2O растворяют в 400 мл дистиллированной воды и при быстром перемешивании по каплям добавляют раствор NaOH (3М) так, чтобы после завершения осаждения обеспечить значение pH, равное 9,3. Для состаривания осадок при перемешивании нагревают при 65°C в течение 90 мин, выдерживают при комнатной температуре в течение 12 ч и затем отфильтровывают. Полученный осадок на фильтре промывают дистиллированной водой. Осадок на фильтре сушат при 120°C в течение 24 ч и затем помещают в муфельную печь, температура в которой равна 650°C, и прокаливают в течение 10 ч. Остальные стадии являются такими же, как описанные в примере 1 и полученный катализатор обозначают символом N. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 26 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 82,6%, степень превращения бутана за один цикл составляет 86,9% и селективность превращения в бутадиен составляет 95,1%.
Пример 15
Получение катализатора: для получения раствора, содержащего ионы металлов, 5,13 г Mg(NO3)2⋅6H2O, 2,81 г Be(NO3)2⋅3H2O, 9,38 г Al(NO3)3⋅9H2O, 7,14 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 158,60 г Fe(NO3)3⋅9H2O растворяют в 400 мл дистиллированной воды и при быстром перемешивании по каплям добавляют раствор аммиака (15 мас.%) так, чтобы после завершения осаждения обеспечить значение pH, равное 10,5. Остальные стадии являются такими же, как описанные в примере 1, и полученный катализатор обозначают символом O. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 16 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 79,2%, степень превращения бутана за один цикл составляет 84,1% и селективность превращения в бутадиен составляет 94,2%.
Пример 16
Получение катализатора: для получения раствора, содержащего ионы металлов, 6,41 г Mg(NO3)2⋅6H2O, 18,76 г Al(NO3)3⋅9H2O и 163,67 г Fe(NO3)3⋅9H2O растворяют в 400 мл дистиллированной воды, и остальные стадии являются такими же, как описанные в примере 1. Полученный катализатор обозначают символом P. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 28 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 76,9%, степень превращения бутана за один цикл составляет 82,2% и селективность превращения в бутадиен составляет 93,5%.
Пример 17
Получение катализатора: отвешивают 4,73 г Ca(NO3)2⋅4H2O, 2,56 г Mg(NO3)2⋅6H2O, 7,50 г Al(NO3)3⋅9H2O, 11,90 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 231,45 г Fe(NO3)3⋅9H2O и остальные стадии являются такими же, как описанные в примере 1. Полученный катализатор обозначают символом Q. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 32 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 81,9%, степень превращения бутана за один цикл составляет 85,1% и селективность превращения в бутадиен составляет 96,2%.
Пример 18
Получение катализатора: отвешивают 2,50 г Mn(NO3)2⋅4H2O, 7,69 г Mg(NO3)2⋅6H2O, 15,00 г Al(NO3)3⋅9H2O и 237,78 г Fe(NO3)3⋅9H2O и остальные стадии являются такими же, как описанные в примере 1. Полученный катализатор обозначают символом R. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 41 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 77,6%, степень превращения бутана за один цикл составляет 81,9% и селективность превращения в бутадиен составляет 94,7%.
Пример 19
Получение катализатора: отвешивают 1,45 г Ni(NO3)2⋅6H2O, 1,46 г Co(NO3)2⋅6H2O, 3,85 г Mg(NO3)2⋅6H2O, 11,25 г Al(NO3)3⋅9H2O, 8,92 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 175,11 г Fe(NO3)3⋅9H2O и остальные стадии являются такими же, как описанные в примере 1. Полученный катализатор обозначают символом S. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора присутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 20 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 80,4%, степень превращения бутана за один цикл составляет 84,7% и селективность превращения в бутадиен составляет 94,9%.
Пример 20
Катализатор, полученный в примере 1, активируют воздухом в реакторе с неподвижным слоем при 470°С в течение 1 ч; после охлаждения полученный катализатор используют для катализа окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена при температуре, равной 340°C, объемной скорости бутена, равной 350 ч-1, молярном отношении количества кислорода к количеству бутена, составляющем 0,70, и молярном отношении количества воды к количеству бутена, составляющем 10; выход бутадиена за один цикл составляет 79,2%, степень превращения бутана за один цикл составляет 82,6% и селективность превращения в бутадиен составляет 95,9%.
Пример 21
Катализатор, полученный в примере 1, активируют воздухом в реакторе с неподвижным слоем при 470°C в течение 1 ч; после охлаждения полученный катализатор используют для катализа окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена при температуре, равной 380°C, объемной скорости бутена, равной 350 ч-1, молярном отношении количества кислорода к количеству бутена, составляющем 0,70, и молярном отношении количества воды к количеству бутена, составляющем 10; выход бутадиена за один цикл составляет 81,8%, степень превращения бутана за один цикл составляет 87,1% и селективность превращения в бутадиен составляет 93,9%.
Пример 22
Катализатор, полученный в примере 1, активируют воздухом в реакторе с неподвижным слоем при 470°C в течение 1 ч; после охлаждения полученный катализатор используют для катализа окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена при температуре, равной 360°C, объемной скорости бутена, равной 300 ч-1, молярном отношении количества кислорода к количеству бутена, составляющем 0,70, и молярном отношении количества воды к количеству бутена, составляющем 10; выход бутадиена за один цикл составляет 79,3%, степень превращения бутана за один цикл составляет 86,9% и селективность превращения в бутадиен составляет 91,1%.
Пример 23
Катализатор, полученный в примере 1, активируют воздухом в реакторе с неподвижным слоем при 470°C в течение 1 ч; после охлаждения полученный катализатор используют для катализа окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена при температуре, равной 360°C, объемной скорости бутена, равной 350 ч-1, молярном отношении количества кислорода к количеству бутена, составляющем 0,780, и молярном отношении количества воды к количеству бутена, составляющем 10; выход бутадиена за один цикл составляет 82,1%, степень превращения бутана за один цикл составляет 87,7% и селективность превращения в бутадиен составляет 93,6%.
Пример 24
Катализатор, полученный в примере 1, активируют воздухом в реакторе с неподвижным слоем при 470°C в течение 1 ч; после охлаждения полученный катализатор используют для катализа окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена при температуре, равной 360°С, объемной скорости бутена, равной 350 ч-1, молярном отношении количества кислорода к количеству бутена, составляющем 0,80, и молярном отношении количества воды к количеству бутена, составляющем 12; выход бутадиена за один цикл составляет 80,0%, степень превращения бутана за один цикл составляет 85,3% и селективность превращения в бутадиен составляет 92,6%.
Пример 25
Исследуют стабильность катализатора, полученного в примере 1; условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1; и результаты приведены в таблице 3.
Из данных, приведенных в таблице 3, видно, что, когда катализатор, предлагаемый в настоящем изобретении, используют для катализа реакции окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, катализатор обладает не только высокой каталитической активностью и лучшей селективностью, но и высокой стабильностью, и срок службы катализатора составляет по меньшей мере более 6000 ч.
Сравнительный пример 1
Получение катализатора: 10,26 г Mg(NO3)2⋅6H2O, 17,85 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 216,45 г Fe(NO3)3⋅9H2O растворяют в 500 мл дистиллированной воды и при быстром перемешивании по каплям добавляют раствор NaOH (3М) так, чтобы после завершения осаждения обеспечить значение pH, равное 9,3. Для состаривания полученный осадок при перемешивании нагревают при 65°C в течение 90 мин, выдерживают при комнатной температуре в течение 12 ч и затем отфильтровывают. Полученный осадок на фильтре промывают дистиллированной водой. Осадок на фильтре сушат при 120°C в течение 24 ч и затем помещают в муфельную печь, температура в которой равна 650°C, и прокаливают в течение 6 ч. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2 и результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3; исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора отсутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 26 м2/г. Значения для состава катализатора, приведенные в таблице 1, в случае сравнительного примера 1 и сравнительного примера 2 не относятся к символам а, b, c, e и f, а относятся к символам a', b', c', 2 и 4.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 74,9%, степень превращения бутана за один цикл составляет 79,9% и селективность превращения в бутадиен составляет 93,7%.
Стабильность катализатора: Стабильность катализатора исследуют при таких же условиях, как описанные в примере 1. Результаты приведены в таблице 4.
Сравнительный пример 2
Получение катализатора: 4,83 г Cu(NO3)2⋅3H2O, 5,23 г Ba(NO3)2, 17,85 г Zn(NO3)2⋅6H2O и 177,53 г Fe(NO3)3⋅9H2O растворяют в 400 мл дистиллированной воды и при быстром перемешивании по каплям добавляют раствор NaOH (3М) так, чтобы после завершения осаждения обеспечить значение pH, равное 9,3. Для состаривания полученный осадок при перемешивании нагревают при 65°С в течение 90 мин, выдерживают при комнатной температуре в течение 12 ч и затем отфильтровывают. Полученный осадок на фильтре промывают дистиллированной водой, и остальные стадии являются такими же, как описанные в примере 1. Состав катализатора и характеристики его кислых центров приведены в таблице 1 и таблице 2; результаты исследования с помощью РСА указывают на то, что катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2O3. Исследование температурно программируемой десорбции аммиака показывает, что на поверхности катализатора отсутствуют более сильные кислые центры и удельная площадь поверхности катализатора равна 20 м2/г.
Исследование катализатора: Условия проведения исследования катализатора являются такими же, как описанные в примере 1. Выход бутадиена за один цикл составляет 72,5%, степень превращения бутана за один цикл составляет 78,4% и селективность превращения в бутадиен составляет 92,5%.
Стабильность катализатора: Стабильность катализатора исследуют при таких же условиях, как описанные в примере 1, и результаты приведены в таблице 5.
Из результатов исследования катализаторов сравнительных примеров 1 и 2 и данных, приведенных в таблице 4 и таблице 5, можно видеть, что, когда катализаторы сравнительных примеров используют для катализа реакции окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, катализаторы обладают более низкой каталитической активностью и обеспечивают более низкую селективность превращения в искомый продукт, чем катализатор, предлагаемый в настоящем изобретении. Наиболее важным является то, что каталитическая активность и селективность катализаторов сравнительных примеров 1 и 2 резко уменьшаются после их использования в течение 1800 ч, тогда как каталитическая активность и селективность катализатора, предлагаемого в настоящем изобретении, остаются на высоком уровне после его использования в течение 6000 ч, что указывает на то, что катализатор, предлагаемый в настоящем изобретении, обладает высокой стабильностью.
Claims (10)
1. Катализатор, предназначенный для окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, содержащий соединение, обладающее общей структурной формулой ZnaAlbMcFeeOf Z(α-Fe2O3), в которой М обозначает по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Be, Mg, Са, Sr, Мn, Ва, Сu, Со и Ni; Z обозначает содержание α-Fe2О3 в катализаторе, выраженное в мас. %, и 10%≤Z≤70%; отношение a:b:c:e:f означает отношение количеств атомов Zn:Al:M:Fe:O, содержащихся в катализаторе, b равно 1, то 0≤а≤10, 0<с≤4, 3≤е≤25, 4,5<f≤48; и Zn, Al, М, Fe и О находятся в катализаторе в состояниях с валентностями +2, +3, +2, +3 и -2 соответственно.
2. Катализатор по п. 1, где катализатор содержит кристаллическую фазу шпинели и кристаллическую фазу α-Fe2О3 и удельная площадь поверхности катализатора равна 1~80 м2 /г.
3. Катализатор по п. 1, в котором М обозначает по меньшей мере 2 элемента, выбранных из группы, состоящей из Be, Mg, Са, Sr, Мn, Ва, Сu, Со и Ni.
4. Катализатор по любому из пп. 1-3, в котором а ≠ 0.
5. Катализатор по любому из пп. 1-3, в котором 3≤е≤20.
6. Катализатор по любому из пп. 1-3, где спектр температурно программируемой десорбции молекул-зондов аммиака содержит характеристический пик при температуре десорбции, равной 340~400°С, и полная ширина на половине максимума равна 60~100°С.
7. Катализатор по п. 6, где спектр температурно программируемой десорбции молекул-зондов аммиака содержит характеристический пик при температуре десорбции, равной 170~210°С, и полная ширина на половине максимума равна 70~100°С, и характеристический пик при температуре десорбции, равной 260~300°С, и полная ширина на половине максимума равна 40~70°С.
8. Способ получения катализатора по любому из пп. 1-7, который включает получение раствора смеси солей, содержащего элементы Al, М и Fe, с включением или без включения элемента Zn, добавление в качестве осаждающего реагента раствора NaOH или раствора аммиака, так чтобы в ходе проведения осаждения обеспечивалось значение рН, находящееся в диапазоне от 8 до 12, и получение готового катализатора после состаривания, сушки и прокаливания осадка.
9. Способ по п. 8, в котором температура состаривания осадка находится в диапазоне 5~80°С, время состаривания осадка находится в диапазоне от 0,5 до 48 ч, температура прокаливания осадка находится в диапазоне 500~900°С и время прокаливания осадка находится в диапазоне от 3 до 72 ч.
10. Применение катализатора по любому из пп. 1-7 или катализатора, полученного способом по п. 8 или 9, в реакции окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, где реакцию проводят при температуре, находящейся в диапазоне 300~500°С, объемной скорости, находящейся в диапазоне 200~500 ч-1, молярном отношении количества кислорода к количеству бутена, находящемся в диапазоне от 0,6 до 0,9, и молярном отношении количества воды к количеству бутена, находящемся в диапазоне 6~20, с использованием в качестве сырья бутена, кислородсодержащего газа и водяного пара.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210325042.3 | 2012-09-05 | ||
CN201210325042 | 2012-09-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013140790A RU2013140790A (ru) | 2015-03-10 |
RU2656104C2 true RU2656104C2 (ru) | 2018-05-31 |
Family
ID=50188409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013140790A RU2656104C2 (ru) | 2012-09-05 | 2013-09-04 | Катализатор, предназначенный для окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, и способ его получения |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9546118B2 (ru) |
KR (1) | KR102182916B1 (ru) |
CN (1) | CN103657659B (ru) |
RU (1) | RU2656104C2 (ru) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105582960B (zh) * | 2014-10-24 | 2018-05-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的催化剂及其使用方法 |
CN105521796B (zh) * | 2014-10-24 | 2018-02-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的催化剂及应用 |
CN107530590B (zh) | 2015-03-17 | 2021-03-19 | 唐纳森公司 | 水包烃净化系统 |
CN107427739A (zh) | 2015-03-17 | 2017-12-01 | 唐纳森公司 | 水包烃净化阴离子交换系统 |
JP6619255B2 (ja) * | 2016-02-15 | 2019-12-11 | 積水化学工業株式会社 | 1,3−ブタジエン合成用触媒、1,3−ブタジエンの製造装置及び1,3−ブタジエンの製造方法 |
KR102044058B1 (ko) | 2016-06-24 | 2019-11-12 | 주식회사 엘지화학 | 부타디엔의 제조방법 |
KR102079734B1 (ko) | 2017-01-26 | 2020-02-20 | 주식회사 엘지화학 | 산화적 탈수소화 반응용 페라이트 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 부타디엔의 제조방법 |
KR102224278B1 (ko) | 2017-04-12 | 2021-03-08 | 주식회사 엘지화학 | 산화적 탈수소화 반응용 촉매 시스템, 이를 포함하는 산화적 탈수소화용 반응기 및 산화적 탈수소화 방법 |
CN109201070B (zh) * | 2017-06-30 | 2021-05-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 由丁烯制备1,3-丁二烯的催化剂 |
KR20190005521A (ko) | 2017-07-07 | 2019-01-16 | 주식회사 엘지화학 | 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조방법 및 이를 이용한 부타디엔 제조방법 |
KR102262896B1 (ko) * | 2017-11-30 | 2021-06-09 | 주식회사 엘지화학 | 산화적 탈수소화 반응용 촉매 시스템, 이를 포함하는 부타디엔 제조용 반응기 및 1,3-부타디엔의 제조방법 |
CN109894119B (zh) * | 2017-12-08 | 2022-02-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 由丁烯制备1,3-丁二烯催化剂的制备方法 |
CN111054347A (zh) * | 2018-10-16 | 2020-04-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 用于丁烯氧化的催化剂 |
US11918988B2 (en) | 2019-12-31 | 2024-03-05 | Lg Chem, Ltd. | Method for producing catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, and method for producing butadiene using same |
US11827521B2 (en) | 2021-12-14 | 2023-11-28 | Industrial Technology Research Institute | Method for selectively chemically reducing CO2 to form CO |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3951869A (en) * | 1974-09-03 | 1976-04-20 | Petro-Tex Chemical Corporation | Modified zinc ferrite oxidative dehydrogenation catalysts |
US4083884A (en) * | 1976-07-19 | 1978-04-11 | Petro-Tex Chemical Corporation | Calcium oxide modified zinc ferrite oxidative dehydrogenation catalysts and use |
RU2032648C1 (ru) * | 1990-04-06 | 1995-04-10 | Дзе Дау Кемикал Компани | Способ получения 1,3-бутадиена и катализатор для его получения |
WO2009045002A1 (en) * | 2007-10-02 | 2009-04-09 | Sk Energy Co., Ltd. | Method of preparing zinc ferrite catalysts using buffer solution and method of preparing 1,3-butadiene using said catalysts |
US20120059208A1 (en) * | 2010-09-02 | 2012-03-08 | Aghaddin Mamedov | Modified zinc ferrite catalyst and method of preparation and use |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1184705A (en) * | 1914-02-24 | 1916-05-23 | Holt Mfg Co | Tractor. |
US3270080A (en) | 1964-06-22 | 1966-08-30 | Petro Tex Chem Corp | Production of unsaturated compounds |
NL137292C (ru) | 1968-05-21 | |||
US3595810A (en) | 1969-06-24 | 1971-07-27 | Gulf Research & Chemical Co | Zinc chromium ferrite catalyst |
CN1013247B (zh) * | 1986-11-27 | 1991-07-24 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 丁烯氧化脱氢催化剂 |
CN1072110A (zh) | 1991-11-01 | 1993-05-19 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 流化床用丁烯氧化脱氢催化剂 |
CN1088624C (zh) * | 1996-09-25 | 2002-08-07 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 丁烯氧化脱氢制丁二烯铁系催化剂 |
-
2013
- 2013-08-02 CN CN201310334136.1A patent/CN103657659B/zh active Active
- 2013-09-04 RU RU2013140790A patent/RU2656104C2/ru active
- 2013-09-04 US US14/017,783 patent/US9546118B2/en active Active
- 2013-09-05 KR KR1020130106707A patent/KR102182916B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3951869A (en) * | 1974-09-03 | 1976-04-20 | Petro-Tex Chemical Corporation | Modified zinc ferrite oxidative dehydrogenation catalysts |
US4083884A (en) * | 1976-07-19 | 1978-04-11 | Petro-Tex Chemical Corporation | Calcium oxide modified zinc ferrite oxidative dehydrogenation catalysts and use |
RU2032648C1 (ru) * | 1990-04-06 | 1995-04-10 | Дзе Дау Кемикал Компани | Способ получения 1,3-бутадиена и катализатор для его получения |
WO2009045002A1 (en) * | 2007-10-02 | 2009-04-09 | Sk Energy Co., Ltd. | Method of preparing zinc ferrite catalysts using buffer solution and method of preparing 1,3-butadiene using said catalysts |
US20120059208A1 (en) * | 2010-09-02 | 2012-03-08 | Aghaddin Mamedov | Modified zinc ferrite catalyst and method of preparation and use |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
J.A. Toledo et al., Effect of Al 3+ introduction into hydrothermally prepared ZnFe 2 O 4 , Applied Catalysis A: General 198 (2000) 235-245. * |
J.A. Toledo et al., Oxidative dehydrogenation of 1-butene over Zn-Al ferrites, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 125 (1997) 53-62. * |
J.A. Toledo et al., Oxidative dehydrogenation of 1-butene over Zn-Al ferrites, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 125 (1997) 53-62. J.A. Toledo et al., Effect of Al 3+ introduction into hydrothermally prepared ZnFe 2 O 4 , Applied Catalysis A: General 198 (2000) 235-245. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013140790A (ru) | 2015-03-10 |
CN103657659B (zh) | 2015-06-10 |
US20140066680A1 (en) | 2014-03-06 |
CN103657659A (zh) | 2014-03-26 |
US9546118B2 (en) | 2017-01-17 |
KR20140031821A (ko) | 2014-03-13 |
KR102182916B1 (ko) | 2020-11-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2656104C2 (ru) | Катализатор, предназначенный для окислительного дегидрирования бутена с получением бутадиена, и способ его получения | |
Velu et al. | Effect of manganese substitution on the physicochemical properties and catalytic toluene oxidation activities of Mg–Al layered double hydroxides | |
Chihaia et al. | Ni–Al layered double hydroxides as catalyst precursors for CO 2 removal by methanation | |
US9550729B2 (en) | Mixed metal oxide catalysts | |
US8674156B2 (en) | Mixed manganese ferrite catalysts, method of preparing thereof and method of preparing 1,3-butadiene using thereof | |
Cheng et al. | N2O decomposition over K-promoted Co-Al catalysts prepared from hydrotalcite-like precursors | |
Nagvenkar et al. | Zinc oxide as a solid acid catalyst for esterification reaction | |
CN105056955B (zh) | 一种用于化学循环干气重整的氧载体及其制备方法和应用 | |
Angelescu et al. | The impact of the “memory effect” on the catalytic activity of Mg/Al; Mg, Zn/Al; Mg/Al, Ga hydrotalcite-like compounds used as catalysts for cycloxene epoxidation | |
KR20140108264A (ko) | 알칸 탈수소화에 유용한 아연 및/또는 망간 알루미네이트 촉매 | |
Jiménez-Sanchidrián et al. | Tin-containing hydrotalcite-like compounds as catalysts for the Meerwein–Ponndorf–Verley reaction | |
CN103831114A (zh) | 铁酸盐催化剂、其制备方法和用途 | |
Said et al. | Superior catalytic performance of CaMoO4 catalyst in direct dehydrogenation of methanol into anhydrous formaldehyde | |
KR20170138354A (ko) | 고온에서 수성-가스 전환 반응을 수행하는 촉매를 합성하는 방법 | |
CN108993530A (zh) | 一种水滑石基NiMnTi催化剂的制备方法和应用 | |
CN104549302B (zh) | 一种铁酸盐催化剂及其制备方法和用途 | |
JP6526062B2 (ja) | 改良された選択的アンモ酸化触媒 | |
JP2010516465A (ja) | 脱水素触媒、その調製方法およびその使用 | |
Shali et al. | Influence of transition metals on the surface acidic properties of titania prepared by sol–gel route | |
CN113164927B (zh) | 制备铁酸锌类催化剂的方法和由其制备的铁酸锌类催化剂 | |
Arcozzi et al. | The control of catalytic performance of rutile-type Sn/V/Nb/Sb mixed oxides, catalysts for propane ammoxidation to acrylonitrile | |
CN105312067A (zh) | 低碳烷烃氨氧化催化剂 | |
JP5760981B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒及びその製造方法 | |
Akhalbedashvili et al. | Obtaining of ferric-containing catalyst on the base of zeoliticmatrix | |
CN117563640A (zh) | 一种适用于催化二氧化碳加氢反应的铁钴催化剂及其制备方法与应用 |