RU2724109C1 - Method of producing acrylic acid, method for selective oxidation of carbon monoxide, catalyst for selective oxidation of carbon monoxide, method for production thereof - Google Patents
Method of producing acrylic acid, method for selective oxidation of carbon monoxide, catalyst for selective oxidation of carbon monoxide, method for production thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2724109C1 RU2724109C1 RU2019111668A RU2019111668A RU2724109C1 RU 2724109 C1 RU2724109 C1 RU 2724109C1 RU 2019111668 A RU2019111668 A RU 2019111668A RU 2019111668 A RU2019111668 A RU 2019111668A RU 2724109 C1 RU2724109 C1 RU 2724109C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- propane
- carbon monoxide
- propylene
- selective oxidation
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 259
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 155
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 136
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 132
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 125
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 122
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 63
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 62
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 202
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims abstract description 101
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 73
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims abstract description 69
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 67
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 65
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 43
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims abstract description 7
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 76
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 66
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 62
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N Acrolein Chemical compound C=CC=O HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 33
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 31
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 24
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 20
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 18
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 17
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 12
- 101150003085 Pdcl gene Proteins 0.000 claims description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- HLBBKKJFGFRGMU-UHFFFAOYSA-M sodium formate Chemical compound [Na+].[O-]C=O HLBBKKJFGFRGMU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 235000019254 sodium formate Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000004280 Sodium formate Substances 0.000 claims description 7
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims description 7
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 7
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 6
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 6
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 5
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 claims description 4
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 claims description 4
- 125000006267 biphenyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 4
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- -1 organic acid salt Chemical class 0.000 claims description 4
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N phenylbenzene Natural products C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 4
- USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N Ammonium acetate Chemical compound N.CC(O)=O USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005695 Ammonium acetate Substances 0.000 claims description 3
- 235000019257 ammonium acetate Nutrition 0.000 claims description 3
- 229940043376 ammonium acetate Drugs 0.000 claims description 3
- VZTDIZULWFCMLS-UHFFFAOYSA-N ammonium formate Chemical compound [NH4+].[O-]C=O VZTDIZULWFCMLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VBIXEXWLHSRNKB-UHFFFAOYSA-N ammonium oxalate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)C([O-])=O VBIXEXWLHSRNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 3
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 2
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 claims 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 description 37
- 239000000047 product Substances 0.000 description 15
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 14
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 13
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N Hydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 5
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 3
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M aluminum;oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Al+3] VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N diphenyl ether Chemical compound C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000003701 inert diluent Substances 0.000 description 2
- 239000001282 iso-butane Substances 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- MHCVCKDNQYMGEX-UHFFFAOYSA-N 1,1'-biphenyl;phenoxybenzene Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1.C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 MHCVCKDNQYMGEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- AZFNGPAYDKGCRB-XCPIVNJJSA-M [(1s,2s)-2-amino-1,2-diphenylethyl]-(4-methylphenyl)sulfonylazanide;chlororuthenium(1+);1-methyl-4-propan-2-ylbenzene Chemical compound [Ru+]Cl.CC(C)C1=CC=C(C)C=C1.C1=CC(C)=CC=C1S(=O)(=O)[N-][C@@H](C=1C=CC=CC=1)[C@@H](N)C1=CC=CC=C1 AZFNGPAYDKGCRB-XCPIVNJJSA-M 0.000 description 1
- ATRMIFNAYHCLJR-UHFFFAOYSA-N [O].CCC Chemical compound [O].CCC ATRMIFNAYHCLJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 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
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 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
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000004508 fractional distillation Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000012476 oxidizable substance Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004304 potassium nitrite Substances 0.000 description 1
- 235000010289 potassium nitrite Nutrition 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 1
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical group [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical group [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/864—Removing carbon monoxide or hydrocarbons
-
- 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
- B01J21/04—Alumina
-
- 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
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group 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
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/44—Palladium
-
- B01J35/30—
-
- B01J35/615—
-
- B01J35/635—
-
- B01J35/647—
-
- 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
-
- 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
- B01J37/035—Precipitation on carriers
-
- 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
- B01J37/16—Reducing
-
- 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
- B01J37/16—Reducing
- B01J37/18—Reducing with gases containing free hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/16—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
- C07C51/21—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
- C07C51/215—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of saturated hydrocarbyl groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C57/00—Unsaturated compounds having carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms
- C07C57/02—Unsaturated compounds having carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms with only carbon-to-carbon double bonds as unsaturation
- C07C57/03—Monocarboxylic acids
- C07C57/04—Acrylic acid; Methacrylic acid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1021—Platinum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1023—Palladium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1025—Rhodium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1026—Ruthenium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/92—Dimensions
- B01D2255/9205—Porosity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/92—Dimensions
- B01D2255/9207—Specific surface
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/24—Hydrocarbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/502—Carbon monoxide
-
- 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
- B01J37/0201—Impregnation
- B01J37/0203—Impregnation the impregnation liquid containing organic compounds
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к химической промышленности, а именно, к способу получения акриловой кислоты парциальным окислением пропана, с использованием стадии селективного окисления монооксида углерода в процессе рециркуляции непрореагировавших пропана и/или пропилена, а также к катализатору селективного окисления монооксида углерода, а также к способу получения такого катализатора.The present invention relates to the chemical industry, and in particular, to a method for producing acrylic acid by partial oxidation of propane using the stage of selective oxidation of carbon monoxide in the process of recycling unreacted propane and / or propylene, as well as to a catalyst for the selective oxidation of carbon monoxide, as well as to a method for producing such a catalyst.
Уровень техникиState of the art
Акриловая кислота используется, в частности, в качестве мономера при получении полимеров, в том числе и полиэфирных смол. Acrylic acid is used, in particular, as a monomer in the preparation of polymers, including polyester resins.
Одним из промышленно применимых способов является способ получения акриловой кислоты путем гетерогенного каталитического парциального прямого окисления пропана в соответствии с которым:One of the industrially applicable methods is a method for producing acrylic acid by heterogeneous catalytic partial direct oxidation of propane in accordance with which:
1) В первую реакционную зону вводят газообразные потоки, по меньшей мере, один из которых содержит пропан, кислород и воду. 1) Gaseous streams are introduced into the first reaction zone, at least one of which contains propane, oxygen and water.
2) Введенный в реакционную зону пропан подвергают каталитическому окислению с получением смеси продуктов, содержащих акриловую кислоту.2) The propane introduced into the reaction zone is subjected to catalytic oxidation to obtain a mixture of products containing acrylic acid.
Указанный способ получения акриловой кислоты из пропана известен, например, из патентов EP0529853 B1 (28.02.1996), EP0603836 B1 (20.05.1998) и др. При этом в большинстве случаев реакционный газ, включающий пропан, достигает лишь частичного превращения даже при повышенных температурах. В связи с этим для экономичного осуществления гетерогенного каталитического прямого окисления пропана до получения, по меньшей мере, одного из желаемых целевых продуктов важно обеспечить возвращение содержащегося в смеси продукт–газа непрореагировавшего пропана и/или пропилена на стадию реакции.The specified method for producing acrylic acid from propane is known, for example, from patents EP0529853 B1 (02.28.1996), EP0603836 B1 (05.20.1998) and others. In this case, in most cases, the reaction gas, including propane, reaches only a partial conversion, even at elevated temperatures . In this regard, for the economical implementation of heterogeneous catalytic direct oxidation of propane to obtain at least one of the desired target products, it is important to ensure that the unreacted propane and / or propylene contained in the product gas mixture is returned to the reaction stage.
В процессе промышленного производства акриловой кислоты на стадиях окисления углеводородного сырья в качестве побочного продукта окисления образуется газ, содержащий монооксид углерода. Содержание монооксида углерода в рециркуляционном газе крайне нежелательно, т.к. это способствует излишнему разбавлению реакционной среды и, как следствие, снижению эффективности получения акриловой кислоты. Кроме того, присутствие монооксида углерода в реакционной смеси может привести к снижению активности катализатора. Также накопление монооксида углерода может способствовать образованию взрывоопасной смеси в реакторе окисления. Вследствие этого, важным является очистка рециркуляционного газа от содержащегося в его составе монооксида углерода.In the process of industrial production of acrylic acid at the stages of oxidation of hydrocarbons, a gas containing carbon monoxide is formed as a by-product of oxidation. The carbon monoxide content in the recycle gas is highly undesirable, as this contributes to excessive dilution of the reaction medium and, as a consequence, a decrease in the efficiency of acrylic acid production. In addition, the presence of carbon monoxide in the reaction mixture can lead to a decrease in catalyst activity. The accumulation of carbon monoxide can also contribute to the formation of explosive mixtures in the oxidation reactor. As a consequence, it is important to clean the recirculation gas from the carbon monoxide contained in it.
Из уровня техники известны способы удаления монооксида углерода из рециркуляционного потока фракционной дистилляцией. Согласно представленному в US8431743 B2 (30.04.2013) изобретению на первой реакционной стадии пропан подвергают гетерогенно катализируемому дегидрированию, причем получают продуктовую газовую смесь 1, содержащую пропан и пропилен, и другие компоненты. Затем из образованной на первой реакционной стадии продуктовой газовой смеси 1, при необходимости, превращают частичное количество содержащихся в ней отличных от пропана и пропилена компонентов, например, таких как водород и монооксид углерода, в другие соединения, отличные от пропана и пропилена. После чего от образованной на первой реакционной стадии продуктовой газовой смеси 1, при необходимости, отделяют содержащиеся в ней отличные от пропана и пропилена компоненты, например, такие как водород, монооксид углерода и водяной пар.Methods for removing carbon monoxide from a recycle stream by fractional distillation are known in the art. According to the invention presented in US8431743 B2 (04.30.2013), in the first reaction step, propane is subjected to heterogeneously catalyzed dehydrogenation, whereby a
Подобное отделение пропана и пропилена может осуществляться, например, абсорбцией с последующей десорбцией в высококипящем, гидрофобном органическом растворителе. Недостатком представленного способа является то, что из рециркуляционного потока удаляются все соединения, температура кипения которых ниже температуры кипения пропана и пропилена. К таким соединениям относятся кислород, азот, вода, диоксид углерода, которые выполняют функцию разбавителей в процессе окисления. Such separation of propane and propylene can be accomplished, for example, by absorption followed by desorption in a high boiling, hydrophobic organic solvent. The disadvantage of this method is that all compounds whose boiling point is lower than the boiling point of propane and propylene are removed from the recycle stream. Such compounds include oxygen, nitrogen, water, carbon dioxide, which act as diluents in the oxidation process.
Другим вариантом удаления нежелательного монооксида углерода из рециркуляционного газа является его окисление в диоксид углерода, который затем, при необходимости, удаляют адсорбцией. При этом важно, чтобы в процессе указанного окисления не происходило окисление пропана и/или еще более реакционноспособного пропилена.Another option for removing unwanted carbon monoxide from the recycle gas is its oxidation to carbon dioxide, which is then, if necessary, removed by adsorption. It is important that in the process of said oxidation, propane and / or even more reactive propylene are not oxidized.
В патенте ЕР0495504 B1 (09.04.1997) в процессе получения метакриловой кислоты используют процесс окисления монооксида углерода в диоксид углерода в присутствии изобутана на катализаторе, содержащем благородные металлы (платину, палладий, родий, рутений), медь, кобальт, никель, магний, железо и их сплавы или оксиды на неорганической подложке. Авторы указывают, что низкая температура окисления монооксида углерода не приводит к окислению изобутана, однако, в тексте не сказано об окислении более реакционноспособных алкенов, и возможности проведения процесса в присутствии водяного пара. In the patent EP0495504 B1 (04/09/1997) in the process of producing methacrylic acid, the process of oxidizing carbon monoxide to carbon dioxide in the presence of isobutane is used on a catalyst containing noble metals (platinum, palladium, rhodium, ruthenium), copper, cobalt, nickel, magnesium, iron and their alloys or oxides on an inorganic substrate. The authors indicate that the low temperature of the oxidation of carbon monoxide does not lead to the oxidation of isobutane, however, the text does not mention the oxidation of more reactive alkenes, and the possibility of carrying out the process in the presence of water vapor.
В статье «Selectively combusting CO in the presence of propylene» [Chemical Engineering and processing: Process intensification 70, 2013, pp. 162–168] авторы раскрывают способ окисления монооксида углерода в присутствии пропилена и пропана в процессе получения акриловой кислоты. В качестве катализатора селективного окисления монооксида углерода используют благородный металл, такой как палладий, платина, родий, рутений, нанесенный на неорганический носитель. Селективное окисление проводят в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора для обеспечения перемешивания твердой и газовой смеси, и, таким образом, равномерного распределения температуры реактора. В заявке на патент США US20130131380 А1 (23.05.2015) также проводят окисление монооксида углерода в реакторе с псевдоожиженным слоем в присутствии катализатора на основе благородных металлов. Поток рециркуляционного газа, согласно примерам изобретения, может содержать до 20% мол. воды, 50% мол. пропана и небольшое количество пропилена и акролеина (меньше 1% мол. каждого). Однако использование реакторов с псевдоожиженным слоем усложняет аппаратурное оформление процесса и устанавливает требования к прочности катализатора на истирание. In the article “Selectively combusting CO in the presence of propylene” [Chemical Engineering and processing:
Актуальной задачей является разработка пригодного для использования в промышленности экономичного и простого способа получения акриловой кислоты окислением пропана, в котором обеспечивается рециркуляционный режим. Трудность осуществления рециркуляции газового потока состоит в том, что помимо непрореагировавших пропана и пропилена, в потоке содержатся другие продукты окисления, в том числе побочно образующийся монооксид углерода, присутствие которого в рециркуляционном потоке газа крайне нежелательно.An urgent task is to develop an economical and simple method for producing acrylic acid suitable for industrial use by oxidizing propane, in which a recirculation mode is ensured. The difficulty in recirculating the gas stream is that in addition to the unreacted propane and propylene, the stream contains other oxidation products, including the by-produced carbon monoxide, the presence of which in the gas recirculation stream is highly undesirable.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа получения акриловой кислоты окислением пропана, содержащего стадию рециркуляции газового потока, содержащего такие соединения, как пропан и пропилен, где обеспечивается предварительное удаление монооксида углерода путем его окисления.An object of the present invention is to provide a method for producing acrylic acid by oxidizing propane, comprising a gas stream recirculation step containing compounds such as propane and propylene, whereby carbon monoxide is preliminarily removed by oxidation thereof.
Еще одной задачей настоящего изобретения является обеспечение способа селективного окисления монооксида углерода, образующегося в качестве побочного продукта в процессе получения акриловой кислоты окислением пропана, в диоксид углерода посредством катализатора селективного окисления монооксида углерода в диоксид углерода. Another objective of the present invention is the provision of a method for the selective oxidation of carbon monoxide, which is formed as a by-product in the process of producing acrylic acid by oxidation of propane to carbon dioxide by means of a catalyst for the selective oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение производительности способа получения акриловой кислоты, снижение производственных затрат, повышение безопасности указанного способа. Также технический результат заключается в реализации способа окисления монооксида углерода в диоксид углерода в рециркуляционном газовом потоке при высокой конверсии и селективности по диоксиду углерода, а также в увеличении стабильности катализатора окисления монооксида углерода в присутствии водяного пара.The technical result of the present invention is to increase the productivity of the method for producing acrylic acid, reduce production costs, increase the safety of this method. Also, the technical result consists in the implementation of the method of oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide in a recycle gas stream with high conversion and selectivity for carbon dioxide, as well as in increasing the stability of the catalyst for the oxidation of carbon monoxide in the presence of water vapor.
Настоящее изобретение включает в себя следующие аспекты, приведенные ниже.The present invention includes the following aspects below.
Согласно одному аспекту, изобретение относится к катализатору селективного окисления монооксида углерода в присутствии газовой смеси, включающей пропилен, водяной пар и пропан, содержащему частицы металла платиновой группы, нанесенные на поверхность пористого носителя, содержащего фазу γ–Al2O3 и фазу бемита. According to one aspect, the invention relates to a catalyst for the selective oxidation of carbon monoxide in the presence of a gas mixture comprising propylene, water vapor and propane containing platinum group metal particles deposited on the surface of a porous carrier containing a γ – Al 2 O 3 phase and a boehmite phase.
Согласно одному аспекту, изобретение относится к катализатору селективного окисления монооксида углерода, где частицы металла платиновой группы нанесены на внешнюю поверхность пористого носителя.According to one aspect, the invention relates to a catalyst for the selective oxidation of carbon monoxide, where platinum group metal particles are deposited on the outer surface of the porous support.
Согласно другому аспекту, изобретение относится к катализатору, характеризующемуся значением удельной поверхности от 220 до 280 м2/г, средним размером пор от 7 до 14 нм и объемом пор от 0,6 до 0,9 см3/г.According to another aspect, the invention relates to a catalyst characterized by a specific surface area of 220 to 280 m 2 / g, an average pore size of 7 to 14 nm and a pore volume of 0.6 to 0.9 cm 3 / g.
Согласно другому аспекту, изобретение относится к катализатору, где газовая смесь содержит пропилен в количестве от 1 до 3 об. %, и водяной пар в количестве от 20 до 45 об. %.According to another aspect, the invention relates to a catalyst, where the gas mixture contains propylene in an amount of from 1 to 3 vol. %, and water vapor in an amount of from 20 to 45 vol. %
Согласно другому аспекту, изобретение относится к катализатору, где металл платиновой группы выбран из: родия, рутения, платины, и палладия и их комбинаций.According to another aspect, the invention relates to a catalyst, where the platinum group metal is selected from: rhodium, ruthenium, platinum, and palladium and combinations thereof.
Согласно другому аспекту, изобретение относится к катализатору, где металл платиновой группы представляет собой палладий, при этом содержание палладия составляет от 0,5 до 3,0% масс, предпочтительно от 1,5 до 2,8% масс, еще более предпочтительно, от 2,0 до 2,4% масс.According to another aspect, the invention relates to a catalyst, where the platinum group metal is palladium, wherein the palladium content is from 0.5 to 3.0% by weight, preferably from 1.5 to 2.8% by weight, even more preferably from 2.0 to 2.4% of the mass.
Согласно другому аспекту, изобретение относится к катализатору, где толщина слоя палладия, нанесенного на поверхность пористого носителя, составляет от 10 до 250 мкм, предпочтительно, от 50 до 150 мкм.According to another aspect, the invention relates to a catalyst, where the thickness of the palladium layer deposited on the surface of the porous carrier is from 10 to 250 μm, preferably from 50 to 150 μm.
Согласно другому аспекту, изобретение относится к катализатору, где пористый носитель представляет собой гранулы с формой, выбранной из сферической, цилиндрической, колец, и их комбинаций.According to another aspect, the invention relates to a catalyst, where the porous carrier is a granule with a shape selected from spherical, cylindrical, rings, and combinations thereof.
Согласно другому аспекту, изобретение относится к катализатору, где содержание фазы бемита составляет до 10 масс.%, предпочительно от 0,5 до 7,0% масс, предпочтительно от 1,5 до 5,0% масс.According to another aspect, the invention relates to a catalyst, where the content of boehmite phase is up to 10 wt.%, Preferably from 0.5 to 7.0% of the mass, preferably from 1.5 to 5.0% of the mass.
Согласно другому аспекту, изобретение относится к катализатору, где значение удельной поверхности катализатора составляет от 240 до 270 м2/г.According to another aspect, the invention relates to a catalyst, wherein the specific surface area of the catalyst is from 240 to 270 m 2 / g.
Согласно другому аспекту, изобретение относится к катализатору, где объем пор катализатора составляет 0,7 до 0,8 см3/г.According to another aspect, the invention relates to a catalyst, wherein the pore volume of the catalyst is 0.7 to 0.8 cm 3 / g.
Согласно другому аспекту, изобретение относится к катализатору, где содержание микропор катализатора, а именно пор размером менее 2 нм, составляет от 1 до 5%, предпочтительно 1,5%.According to another aspect, the invention relates to a catalyst, wherein the micropore content of the catalyst, namely pore size less than 2 nm, is from 1 to 5%, preferably 1.5%.
Согласно другому аспекту, изобретение относится к катализатору селективного окисления монооксида углерода в присутствии газовой смеси, включающей пропилен, водяной пар и пропан, содержащий частицы металла платиновой группы, нанесенные на поверхность пористого носителя, содержащего фазу γ–Al2O3 и фазу бемита, характеризующемуся по меньшей мере следующими основными дифракционными пиками на рентгенофазовой диаграмме: 14 º, 46 º, 67 º.According to another aspect, the invention relates to a catalyst for the selective oxidation of carbon monoxide in the presence of a gas mixture comprising propylene, water vapor and propane containing platinum group metal particles deposited on the surface of a porous carrier containing a γ – Al 2 O 3 phase and a boehmite phase characterized by at least the following main X-ray diffraction peaks: 14 º, 46 º, 67 º.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу селективного окисления монооксида углерода, путем взаимодействия газообразной смеси, включающему монооксид углерода, пропилен, водяной пар, пропан, в присутствии катализатора селективного окисления монооксида углерода.According to another aspect, the invention relates to a method for the selective oxidation of carbon monoxide, by reacting a gaseous mixture comprising carbon monoxide, propylene, water vapor, propane, in the presence of a catalyst for selective oxidation of carbon monoxide.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором взаимодействие газообразной смеси осуществляют в трубчатом реакторе.According to another aspect, the invention relates to a method in which the interaction of the gaseous mixture is carried out in a tubular reactor.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, где газообразная смесь содержит монооксид углерода в количестве от 2 до 4% об., пропилен в количестве от 1 до 3% об., водяной пар в количестве от 20 до 45% об. According to another aspect, the invention relates to a method where the gaseous mixture contains carbon monoxide in an amount of from 2 to 4% vol., Propylene in an amount of from 1 to 3% vol., Water vapor in an amount of from 20 to 45% vol.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, где взаимодействие газообразной смеси осуществляют в трубчатом реакторе с диаметром трубок в диапазоне от 10 до 60 мм, предпочтительно, от 20 до 50 мм.According to another aspect, the invention relates to a method where the interaction of the gaseous mixture is carried out in a tubular reactor with a tube diameter in the range from 10 to 60 mm, preferably from 20 to 50 mm.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, где катализатор загружают в реактор слоями, чередующимися со слоями инертного материала, таким образом, чтобы слой инертного материала был в 1,1–2 раза больше по объему, чем слой катализатора.According to another aspect, the invention relates to a method where the catalyst is loaded into the reactor in layers alternating with layers of inert material, so that the inert material layer is 1.1–2 times larger than the catalyst layer.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, где взаимодействие газообразной смеси осуществляют при температуре от 60 до 160 °С, предпочтительно от 80 до 140 °С, более предпочтительно от 80 до 120 °С.According to another aspect, the invention relates to a method where the interaction of the gaseous mixture is carried out at a temperature of from 60 to 160 ° C, preferably from 80 to 140 ° C, more preferably from 80 to 120 ° C.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, где взаимодействие газообразной смеси осуществляют при избыточном давлении в реакторе в интервале от 0,1 до 0,5 бар, предпочтительно от 0,1 до 0,3 бар.According to another aspect, the invention relates to a method where the interaction of the gaseous mixture is carried out at an overpressure in the reactor in the range from 0.1 to 0.5 bar, preferably from 0.1 to 0.3 bar.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, где время контакта катализатора с газообразной смесью составляет от 0,5 до 10 с, предпочтительно от 1 до 3 с.According to another aspect, the invention relates to a method where the contact time of the catalyst with the gaseous mixture is from 0.5 to 10 s, preferably from 1 to 3 s.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу получения акриловой кислоты путем гетерогенного окисления пропана, содержащему этапы, на которых:According to another aspect, the invention relates to a method for producing acrylic acid by heterogeneous oxidation of propane, comprising the steps of:
а) сырьевой поток газов, содержащий пропан, водяной пар и окисляющий агент, подают в реактор, содержащий катализатор селективного окисления пропана в акриловую кислоту, с получением газообразной смеси, содержащей акриловую кислоту, непрореагировавшие пропан и пропилен, оксиды углерода и другие примеси,a) a feed gas stream containing propane, water vapor and an oxidizing agent is fed to a reactor containing a catalyst for the selective oxidation of propane to acrylic acid, to obtain a gaseous mixture containing acrylic acid, unreacted propane and propylene, carbon oxides and other impurities,
b) полученную на стадии а) газообразную смесь подают на стадию разделения с выделением акриловой кислоты и получением газообразной смеси, включающей пропан, пропилен, водяной пар, и оксиды углерода,b) the gaseous mixture obtained in step a) is fed to the separation step to separate acrylic acid and produce a gaseous mixture including propane, propylene, steam, and carbon oxides,
с) полученную на стадии b) газообразную смесь подают в реактор селективного окисления монооксида углерода, содержащий катализатор селективного окисления монооксида углерода, где проводят окисление монооксида углерода согласно способу окисления монооксида углерода, указанному выше, c) the gaseous mixture obtained in step b) is fed to a carbon monoxide selective oxidation reactor containing a carbon monoxide selective oxidation catalyst, where carbon monoxide is oxidized according to the carbon monoxide oxidation method described above,
d) выходящую из реактора селективного окисления монооксида углерода газообразную смесь подают на стадию отделения воды и очистки от диоксида углерода, и d) a gaseous mixture exiting the carbon monoxide selective oxidation reactor is fed to a water separation and carbon dioxide purification step, and
e) газообразную смесь, обогащенную пропаном и пропиленом, после стадии d) возвращают на стадию а). e) the gaseous mixture enriched in propane and propylene after step d) is returned to step a).
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, дополнительно содержащему стадию, на которой до подачи сырьевого потока газов в реактор, содержащий катализатор селективного окисления пропана в акриловую кислоту, указанный поток газов подают в реактор, содержащий катализатор селективного окисления пропилена в акролеин.According to another aspect, the invention relates to a method further comprising the step of: prior to feeding the feed gas stream to a reactor containing a catalyst for selective oxidation of propane to acrylic acid, said gas stream is fed to a reactor containing a catalyst for selective oxidation of propylene to acrolein.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором газообразная смесь, полученная на стадии a), содержит незначительные количества акролеина и уксусной кислоты.According to another aspect, the invention relates to a method in which the gaseous mixture obtained in stage a) contains minor amounts of acrolein and acetic acid.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором окисляющий агент включает молекулярный кислород в чистом виде или в смеси с инертными газообразными разбавителями.According to another aspect, the invention relates to a method in which the oxidizing agent comprises molecular oxygen in pure form or in admixture with inert gaseous diluents.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором содержание водяного пара составляет от 20 до 45% об., предпочтительно от 20 до 35% об., более предпочтительно от 20 до 30% об.According to another aspect, the invention relates to a method in which the water vapor content is from 20 to 45% vol., Preferably from 20 to 35% vol., More preferably from 20 to 30% vol.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором конверсия пропана составляет от 5 мол.% до 30 мол.%, предпочтительно от 20 до 25 мол.%.According to another aspect, the invention relates to a method in which the conversion of propane is from 5 mol.% To 30 mol.%, Preferably from 20 to 25 mol.%.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором селективное окисление пропана в акриловую кислоту осуществляют при температуре от 320 до 420°С.According to another aspect, the invention relates to a method in which the selective oxidation of propane to acrylic acid is carried out at a temperature of from 320 to 420 ° C.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором селективное окисление пропана в акриловую кислоту осуществляют при давлении от 0,5 до 5 бар, предпочтительно от 1 до 3 бар.According to another aspect, the invention relates to a method in which the selective oxidation of propane to acrylic acid is carried out at a pressure of from 0.5 to 5 bar, preferably from 1 to 3 bar.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором стадию а) осуществляют в одном реакторе.According to another aspect, the invention relates to a process in which step a) is carried out in a single reactor.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, где стадию а) осуществляют в двух или более последовательно соединенных реакторах.According to another aspect, the invention relates to a process wherein step a) is carried out in two or more reactors connected in series.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором стадию а) осуществляют в двух или более параллельно соединенных реакторах.According to another aspect, the invention relates to a method in which stage a) is carried out in two or more parallel reactors.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, где стадию а) осуществляют в трубчатом реакторе.According to another aspect, the invention relates to a method where step a) is carried out in a tubular reactor.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, где в трубчатом реакторе применяют теплоноситель, который выбирают из расплавов солей, легкоплавких металлов или дифенильных смесей.According to another aspect, the invention relates to a method where a coolant is used in a tubular reactor, which is selected from molten salts, low-melting metals or diphenyl mixtures.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, где стадию а) осуществляют в присутствии катализатора, температура которого превышает температуру теплоносителя на 40–60°С.According to another aspect, the invention relates to a method where stage a) is carried out in the presence of a catalyst, the temperature of which exceeds the temperature of the coolant by 40-60 ° C.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, где температура теплоносителя в трубчатом реакторе составляет от 260 до 310°С.According to another aspect, the invention relates to a method where the temperature of the coolant in the tubular reactor is from 260 to 310 ° C.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу получения катализатора селективного окисления монооксида углерода, содержащему этапы, на которых: According to another aspect, the invention relates to a method for producing a catalyst for the selective oxidation of carbon monoxide, comprising the steps of:
a) предоставляют носитель катализатора, содержащий гамма–оксид алюминия и фазу бемита до 10%,a) provide a catalyst carrier containing gamma-alumina and a boehmite phase of up to 10%,
b) восстанавливают металл платиновой группы на поверхности носителя катализатора добавлением реагента–восстановителя;b) reducing the platinum group metal on the surface of the catalyst support by adding a reagent-reducing agent;
c) охлаждают полученную смесь до комнатной температуры с последующим выделением катализатора из смеси; c) cooling the resulting mixture to room temperature, followed by isolation of the catalyst from the mixture;
d) сушат катализатор, d) drying the catalyst,
e)восстанавливают полученный катализатор в токе водорода;e) restore the resulting catalyst in a stream of hydrogen;
f) пассивируют катализатор в токе инертного газа.f) passivate the catalyst in an inert gas stream.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, где металл платиновой группы выбран из: родия, рутения, платины, палладия.According to another aspect, the invention relates to a method where the platinum group metal is selected from: rhodium, ruthenium, platinum, palladium.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, где металл платиновой группы представляет собой палладий.According to another aspect, the invention relates to a method where the platinum group metal is palladium.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, где стадия предоставления носителя катализатора содержит следующие подэтапы:According to another aspect, the invention relates to a method where the step of providing a catalyst carrier comprises the following sub-steps:
i) готовят водную суспензию γ–Al2O3 i) preparing an aqueous suspension of γ – Al 2 O 3
ii) добавляют в указанную суспензию основный осадитель, ii) add to the specified suspension of the main precipitant,
iii) добавляют прекурсор, содержащий металл платиновой группы, с последующим перемешиванием, нагревом полученной смеси, и ее выдерживанием в течение заданного времени.iii) add a precursor containing a platinum group metal, followed by stirring, heating the resulting mixture, and keeping it for a predetermined time.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором основный осадитель включает гидроксид калия, гидроксид натрия, карбонат натрия, карбонат калия или их комбинации.According to another aspect, the invention relates to a method in which the main precipitant comprises potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, or combinations thereof.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором pH среды поддерживают на постоянном уровне приблизительно равным 9–11, предпочтительно 10.According to another aspect, the invention relates to a method in which the pH of the medium is maintained at a constant level of approximately 9-11, preferably 10.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором прекурсор, содержащий металл платиновой группы является палладийсодержащим прекурсором, и включает соединения, выбранные из H2PdCl6, [Pd(NH3)2Cl2], Pd(NO3)2, H2PdCl4.According to another aspect, the invention relates to a method in which a precursor containing a platinum group metal is a palladium-containing precursor, and includes compounds selected from H 2 PdCl 6 , [Pd (NH 3 ) 2 Cl 2 ], Pd (NO 3 ) 2 , H 2 PdCl 4 .
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором прекурсор, содержащий металл платиновой группы, добавляют дозированно в течение промежутка времени от 10 до 30 мин при температуре от 70 до 80 °С.According to another aspect, the invention relates to a method in which a precursor containing a platinum group metal is added dosed over a period of time from 10 to 30 minutes at a temperature of from 70 to 80 ° C.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором после дозирования прекурсора, содержащего металл платиновой группы, суспензию катализатора выдерживают в течение промежутка времени от 20 мин до 60 мин, при температуре от 70 до 100°С.According to another aspect, the invention relates to a method in which, after dosing a precursor containing a platinum group metal, the catalyst suspension is maintained for a period of time from 20 minutes to 60 minutes, at a temperature of from 70 to 100 ° C.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором реагент–восстановитель включает раствор соли слабой органической кислоты и сильного основания.According to another aspect, the invention relates to a method in which the reducing agent includes a solution of a weak organic acid salt and a strong base.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором реагент–восстановитель выбран из группы, включающей формиат натрия, ацетат аммония, формиат аммония, и оксалат аммония.According to another aspect, the invention relates to a method in which the reducing agent is selected from the group comprising sodium formate, ammonium acetate, ammonium formate, and ammonium oxalate.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором после стадии выделения катализатор очищают от хлорид–ионов.According to another aspect, the invention relates to a method in which, after the isolation step, the catalyst is purified from chloride ions.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором полученный катализатор подвергают сушке при температурах от 40 до 150 ºС при атмосферном давлении и/или давлении значительно ниже атмосферного.According to another aspect, the invention relates to a method in which the resulting catalyst is dried at temperatures from 40 to 150 ° C at atmospheric pressure and / or pressure significantly lower than atmospheric.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором восстановление прекурсора до металлического состояния на поверхности катализатора осуществляют в токе водорода в трубчатой печи в течение промежутка времени от 30 до 60 минут при температурах от 100 до 200ºС, предпочтительно от 120 до 180ºС, более предпочтительно от 140 до 160ºС.According to another aspect, the invention relates to a method in which the precursor is restored to a metallic state on the surface of the catalyst in a stream of hydrogen in a tube furnace for a period of time from 30 to 60 minutes at temperatures from 100 to 200 ° C, preferably from 120 to 180 ° C, more preferably from 140 to 160 ° C.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором восстановленный катализатор охлаждают в токе инертного газа, выбранного из аргона, азота или гелия. According to another aspect, the invention relates to a method in which the reduced catalyst is cooled in a stream of an inert gas selected from argon, nitrogen or helium.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором мольное соотношение реагентов Pd:основный осадитель:реагент–восстановитель поддерживают в диапазоне 1:(10–2):(4–1), наиболее предпочтительно 1:4:1,5.According to another aspect, the invention relates to a method in which the molar ratio of reagents Pd: basic precipitant: reagent-reducing agent is maintained in the range of 1: (10–2) :( 4–1), most preferably 1: 4: 1.5.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором проводят превращение γ–Al2O3 в бемит подбором условий проведения стадий i–iii для сдвига термодинамического равновесия в сторону образования фазы бемита.According to another aspect, the invention relates to a method in which γ-Al 2 O 3 is converted into boehmite by selecting the conditions for carrying out stages i – iii to shift the thermodynamic equilibrium towards the formation of the boehmite phase.
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором для сдвига термодинамического равновесия в сторону образования фазы бемита из фазы γ–Al2O3 выдерживают γ–AL2O3 в присутствии воды при температуре от 80 до 100 °С в течение промежутка времени от 20 мин до 60 мин.According to another aspect, the invention relates to a method in which, for the thermodynamic equilibrium shift towards the formation of a boehmite phase from the γ – Al 2 O 3 phase, γ – AL 2 O 3 is maintained in the presence of water at a temperature of from 80 to 100 ° C. for a period time from 20 minutes to 60 minutes
Согласно еще одному аспекту, изобретение относится к способу, в котором содержание фазы бемита составляет от 0,5 до 7,0% масс, предпочтительно от 1,5 до 5,0% масс. According to another aspect, the invention relates to a method in which the content of the boehmite phase is from 0.5 to 7.0% of the mass, preferably from 1.5 to 5.0% of the mass.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Фиг. 1 Схема установки получения акриловой кислоты окислением пропана.FIG. 1 Installation diagram for the production of acrylic acid by propane oxidation.
Фиг. 2 РФА–спектр катализатора, полученного по примеру 1, с содержанием фазы бемита от 1,5 до 5% масс.FIG. 2 XRD spectrum of the catalyst obtained in example 1, with a boehmite phase content of from 1.5 to 5% of the mass.
Фиг. 3 РФА–спектр катализатора, полученного по примеру 2, с содержанием фазы бемита более 10% масс.FIG. 3 XRD spectrum of the catalyst obtained in example 2, with a boehmite phase content of more than 10% of the mass.
Фиг. 4 РФА–спектр катализатора, полученного по примеру 3, не содержащего фазу бемит.FIG. 4 XRD spectrum of the catalyst obtained in example 3, does not contain boehmite phase.
Фиг.5 Строение катализатора в форме гранул в поперечном сечении.Figure 5 The structure of the catalyst in the form of granules in cross section.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION
Процесс окисления монооксида углерода в диоксид углерода, согласно изобретению, осложняется следующими факторами:The process of oxidizing carbon monoxide to carbon dioxide, according to the invention, is complicated by the following factors:
а) необходимостью селективного окисления монооксида углерода в присутствии пропана и пропилена,a) the need for selective oxidation of carbon monoxide in the presence of propane and propylene,
б) проведением процесса при повышенных температурах в присутствии водяного пара, который способствует снижению активности и стабильности известных катализаторов окисления монооксида углерода. b) the process at elevated temperatures in the presence of water vapor, which helps to reduce the activity and stability of the known catalysts for the oxidation of carbon monoxide.
Таким образом, для обеспечения эффективного способа окисления монооксида углерода в диоксид углерода в присутствии газовой смеси, содержащей пропан, пропилен, водяной пар, и другие непрореагировавшие газы, необходим катализатор, обладающий высокой селективностью по монооксиду углерода, при этом характеризующийся высокой активностью и стабильностью при высоких температурах в присутствии водяного пара.Thus, to provide an effective method for the oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide in the presence of a gas mixture containing propane, propylene, water vapor, and other unreacted gases, a catalyst with high selectivity for carbon monoxide, while characterized by high activity and stability at high temperatures in the presence of water vapor.
Авторы изобретения неожиданно обнаружили, что катализатор, содержащий в качестве активного компонента частицы металлов платиновой группы, нанесенные в виде тонкого слоя на внешнюю поверхность пористого носителя, который содержит γ–Al2O3 и дополнительную фазу – бемит, обладает превосходной селективностью и повышенной стабильностью при высоких температурах в присутствии водяного пара. Предпочтительно, металлы платиновой группы выбирают из родия, рутения, платины и палладия. Наиболее предпочтительным металлом является палладий.The inventors unexpectedly found that a catalyst containing platinum group metal particles as an active component, deposited as a thin layer on the outer surface of a porous support that contains γ – Al 2 O 3 and an additional boehmite phase, has excellent selectivity and increased stability at high temperatures in the presence of water vapor. Preferably, the platinum group metals are selected from rhodium, ruthenium, platinum and palladium. The most preferred metal is palladium.
Поверхность катализатора можно разделить на внешнюю и внутреннюю. Внешняя поверхность является «наружной» поверхностью катализаторного слоя. Внутренняя поверхность образована стенками пор, трещинами и т.д. Важной особенностью катализатора, согласно настоящему изобретению, является то, что активный компонент нанесен на внешнюю поверхность носителя катализатора, формируя, таким образом, корочковый слой на поверхности носителя. The surface of the catalyst can be divided into external and internal. The outer surface is the "outer" surface of the catalyst layer. The inner surface is formed by pore walls, cracks, etc. An important feature of the catalyst according to the present invention is that the active component is deposited on the outer surface of the catalyst carrier, thereby forming a crust layer on the surface of the carrier.
В случае гранулированной формы катализатора, такая поверхность представляет собой вариант II на Фиг.5. In the case of a granular form of the catalyst, such a surface is an option II in FIG. 5.
Вследствие того, что процесс окисления монооксида углерода протекает в газовой фазе, локализация активного компонента на внешней поверхности катализатора позволяет избежать протекания реакции в его диффузионной области, которая характеризуется низкой селективностью вследствие разогрева катализатора. При локализации активного компонента в объеме катализатора скорость реакции будет определяться не скоростью самой реакции окисления, а скоростью диффузии реагента в объем катализатора. Возникновение диффузионных ограничений при локализации активного компонента в объеме катализатора приводит к снижению производительности всего процесса. Диффузия пропилена в объем порового пространства катализатора и увеличение времени контакта с катализатором будут способствовать увеличению вероятности протекания нежелательной реакции окисления пропилена.Due to the fact that the process of oxidation of carbon monoxide proceeds in the gas phase, the localization of the active component on the outer surface of the catalyst avoids the reaction in its diffusion region, which is characterized by low selectivity due to heating of the catalyst. When the active component is localized in the catalyst volume, the reaction rate will be determined not by the rate of the oxidation reaction itself, but by the diffusion rate of the reagent into the catalyst volume. The occurrence of diffusion restrictions upon localization of the active component in the catalyst volume leads to a decrease in the productivity of the entire process. Diffusion of propylene into the pore space of the catalyst and an increase in contact time with the catalyst will increase the likelihood of an undesired oxidation of propylene.
Предпочтительно в процессе окисления монооксида углерода использовать катализатор, в котором толщина слоя частиц металла платиновой группы, в частности, палладия, нанесенных на внешнюю поверхность пористого алюмооксидного носителя, составляет от 10 до 250 мкм, более предпочтительно от 50 до 150 мкм. It is preferable to use a catalyst in the oxidation of carbon monoxide in which the layer thickness of the particles of the platinum group metal, in particular palladium deposited on the outer surface of the porous alumina support, is from 10 to 250 μm, more preferably from 50 to 150 μm.
При этом количество палладия составляет от 0,5 до 3,0% масс., предпочтительно от 1,5 до 2,8% масс., более предпочтительно от 2 до 2,4 масс. %.The amount of palladium is from 0.5 to 3.0 wt. -%, preferably from 1.5 to 2.8 wt. -%, more preferably from 2 to 2.4 wt. %
Согласно изобретению, процесс окисления монооксида углерода протекает при повышенных температурах в присутствии водяного пара, в связи с чем возникает необходимость обеспечения гидротермальной стабильности катализатора. С этой целью в качестве носителя катализатора предпочтительно использовать носитель, состоящий из γ–Al2O3 и дополнительной фазы – бемит, который представляет собой соединение с химической формулой AlO(OH). Бемит является фазовым состоянием оксида алюминия и прежде всего, характеризуется орторомбической симметрией. Превращение γ–Al2O3 в бемит проводят изменением условий проведения реакции для сдвига термодинамического равновесия в сторону образования бемита. Авторами настоящего изобретения было неожиданно обнаружено, что присутствие в структуре носителя фазы бемита способствует значительному повышению стабильности катализатора в присутствии водяного пара.According to the invention, the process of oxidation of carbon monoxide occurs at elevated temperatures in the presence of water vapor, and therefore there is a need to ensure hydrothermal stability of the catalyst. To this end, it is preferable to use a catalyst carrier as a catalyst carrier consisting of γ – Al 2 O 3 and an additional phase, boehmite, which is a compound with the chemical formula AlO (OH). Boehmite is a phase state of aluminum oxide and is primarily characterized by orthorhombic symmetry. The transformation of γ – Al 2 O 3 into boehmite is carried out by changing the reaction conditions to shift the thermodynamic equilibrium to the formation of boehmite. The present inventors have unexpectedly discovered that the presence of boehmite phase in the structure of the support significantly enhances the stability of the catalyst in the presence of water vapor.
В процессе протекания реакции окисления монооксида углерода в присутствии водяного пара может происходить фазовый переход бемита в псевдобемит, который представляет собой гидратированный бемит. Но нанесение металла платиновой группы, в частности, палладия на поверхность катализатора способствует стабилизации фазы бемита вследствие взаимодействия палладия с его гидроксидными группами, что, в свою очередь, способствует предотвращению дальнейшей гидратации бемита с образованием псевдобемита и, как следствие, улучшению стабильности катализатора в условиях реакции. Содержание бемита в составе носителя катализатора составляет до 10% масс. Предпочтительное содержание бемита в составе носителя катализатора составляет от 0,5 до 7% масс., более предпочтительно от 1,5 до 5% масс. In the course of the oxidation of carbon monoxide in the presence of water vapor, a phase transition of boehmite to pseudoboehmite, which is hydrated boehmite, can occur. But the deposition of a metal of the platinum group, in particular, palladium on the catalyst surface, helps to stabilize the boehmite phase due to the interaction of palladium with its hydroxide groups, which, in turn, helps to prevent further boehmite hydration with the formation of pseudoboehmite and, as a result, to improve the stability of the catalyst under reaction conditions . The content of boehmite in the composition of the catalyst carrier is up to 10% of the mass. The preferred content of boehmite in the composition of the catalyst carrier is from 0.5 to 7 wt. -%, more preferably from 1.5 to 5% of the mass.
Таким образом, одним из преимуществ катализатора по настоящему изобретению является повышенная гидротермальная стабильность в присутствии водяного пара. Повышенная гидротермальная стабильность способствует сохранению площади поверхности, пористости и размера пор катализатора при контакте катализатора с водяным паром.Thus, one of the advantages of the catalyst of the present invention is increased hydrothermal stability in the presence of water vapor. Increased hydrothermal stability helps to preserve the surface area, porosity and pore size of the catalyst upon contact of the catalyst with water vapor.
Катализатор, согласно изобретению, характеризуется значением удельной поверхности от 220 до 280 м2/г, предпочтительно от 240 до 270 м2/г. The catalyst according to the invention is characterized by a specific surface area of 220 to 280 m 2 / g, preferably 240 to 270 m 2 / g.
При этом объем пор носителя в катализаторе составляет от 0,6 до 0,9 см3/г, предпочтительно от 0,7 до 0,8 см3/г. Объем пор менее примерно 0,6 см3/г приводит к ухудшению транспортных свойств пор носителя и увеличению внутридиффузионных торможений в процессе окисления монооксида углерода, что способствует низкой конверсии монооксида углерода в процессе его окисления до диоксида углерода. Объем пор более примерно 0,9 см3/г приводит к значительному повышению хрупкости катализатора, что в дальнейшем не позволяет его использовать в реакторах проточного типа.The pore volume of the carrier in the catalyst is from 0.6 to 0.9 cm 3 / g, preferably from 0.7 to 0.8 cm 3 / g. A pore volume of less than about 0.6 cm 3 / g leads to a deterioration in the transport properties of the pores of the carrier and an increase in intra-diffusion inhibition during the oxidation of carbon monoxide, which contributes to a low conversion of carbon monoxide during its oxidation to carbon dioxide. A pore volume of more than about 0.9 cm 3 / g leads to a significant increase in the fragility of the catalyst, which subsequently does not allow it to be used in flow-type reactors.
Средний размер пор носителя в катализаторе составляет от 7 до 14 нм. В порах размером менее примерно 7 нм наблюдается замедленная диффузия молекул пропилена, что приводит к тому, что молекулы пропилена задерживаются в поровом пространстве и вступают в реакцию с кислородом с образованием продуктов окисления. Увеличение размера пор более 14 нм также нежелательно, т.к. в этом случае наблюдается резкое снижение удельной поверхности носителя, что существенно затрудняет получение катализатора с требуемым распределением и дисперсностью активного компонента.The average pore size of the carrier in the catalyst is from 7 to 14 nm. In pores smaller than about 7 nm, there is a slow diffusion of propylene molecules, which leads to the fact that propylene molecules are retained in the pore space and react with oxygen to form oxidation products. An increase in pore size of more than 14 nm is also undesirable, because in this case, there is a sharp decrease in the specific surface area of the carrier, which substantially complicates the preparation of a catalyst with the required distribution and dispersion of the active component.
Предпочтительное содержание микропор в носителе катализатора, а именно пор размером менее 2 нм, составляет от 1 до 5% относительных (отн.), предпочтительно 1,5% отн. The preferred micropore content in the catalyst support, namely pores less than 2 nm in size, is from 1 to 5% relative (rel.), Preferably 1.5% rel.
Таким образом, катализатор, используемый в процессе селективного окисления монооксида углерода в диоксид углерода в присутствии газовой смеси, включающей монооксид углерода в количестве от 2 до 4% об., пропилен в количестве от 1 до 3% об., водяной пар в количестве от 20 до 45% об., непрореагировавшие газы, в том числе пропан – остальное, в соответствии с настоящим изобретением, характеризуется следующими параметрами:Thus, the catalyst used in the process of selective oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide in the presence of a gas mixture comprising carbon monoxide in an amount of from 2 to 4% vol., Propylene in an amount of from 1 to 3% vol., Water vapor in an amount of from 20 up to 45% vol., unreacted gases, including propane - the rest, in accordance with the present invention, is characterized by the following parameters:
Активный компонент катализатора представляет собой металл платиновой группы, предпочтительно, палладий в количестве от 0,5 до 3,0% масс., предпочтительно от 1,5 до 2,8% масс., более предпочтительно от 2,0 до 2,4% масс.;The active component of the catalyst is a platinum group metal, preferably palladium in an amount of from 0.5 to 3.0% by weight, preferably from 1.5 to 2.8% by weight, more preferably from 2.0 to 2.4% mass .;
металл платиновой группы нанесен на внешнюю поверхность носителя катализатора тонким слоем толщиной от 10 до 250 мкм, более предпочтительно от 50 до 150 мкм;a platinum group metal is deposited on the outer surface of the catalyst support with a thin layer from 10 to 250 microns thick, more preferably from 50 to 150 microns;
носитель катализатора, содержит γ–Al2O3 и дополнительную фазу – бемит в количестве от 0,5 до 7,0% масс., более предпочтительно от 1,5 до 5,0% масс.; the catalyst carrier contains γ – Al 2 O 3 and an additional phase, boehmite, in an amount of from 0.5 to 7.0% by mass, more preferably from 1.5 to 5.0% by mass .;
удельная поверхность катализатора составляет от 220 до 280 м2/г, предпочтительно от 240 до 270 м2/г;the specific surface area of the catalyst is from 220 to 280 m 2 / g, preferably from 240 to 270 m 2 / g;
объем пор носителя катализатора составляет от 0,6 до 0,9 см3/г, предпочтительно от 0,7 до 0,8 см3/г;the pore volume of the catalyst carrier is from 0.6 to 0.9 cm 3 / g, preferably from 0.7 to 0.8 cm 3 / g;
средний размер пор носителя катализатора составляет от 7 до 14 нм;the average pore size of the catalyst carrier is from 7 to 14 nm;
содержание микропор носителя катализатора, а именно пор размером менее 2 нм, составляет от 1 до 5%, предпочтительно 1,5% отн. %.the micropore content of the catalyst carrier, namely pores less than 2 nm in size, is from 1 to 5%, preferably 1.5% rel. %
Таким образом, согласно настоящему изобретению высокая эффективность катализатора, которая заключается в его стабильности в присутствии водяного пара при повышенных температурах и селективности окисления монооксида углерода в диоксид углерода, достигается за счет совокупности представленных признаков, а именно за счет:Thus, according to the present invention, the high efficiency of the catalyst, which consists in its stability in the presence of water vapor at elevated temperatures and the selectivity of the oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide, is achieved due to the combination of the presented features, namely due to:
– создания на поверхности слоя носителя катализатора оксидов алюминия требуемого фазового состояния (бемит);- creating the required phase state (boehmite) on the surface of the catalyst carrier layer of aluminum oxides;
– эффективном распределении активного компонента в виде тонкого слоя на поверхности носителя катализатора;- effective distribution of the active component in the form of a thin layer on the surface of the catalyst carrier;
– обеспечения оптимальной удельной поверхности и пористой структуры катализатора.- ensuring optimal specific surface area and porous structure of the catalyst.
Раскрытый в настоящем изобретении катализатор может быть получен способом, который включает следующие стадии, на которых: The catalyst disclosed in the present invention can be obtained by a process that includes the following steps in which:
a) предоставляют носитель катализатора, содержащий гамма–оксид алюминия и фазу бемита до 10%,a) provide a catalyst carrier containing gamma-alumina and a boehmite phase of up to 10%,
b) восстанавливают металл платиновой группы на поверхности носителя катализатора добавлением реагента–восстановителя;b) reducing the platinum group metal on the surface of the catalyst support by adding a reagent-reducing agent;
c) охлаждают полученную смесь до комнатной температуры с последующим выделением катализатора из смеси; c) cooling the resulting mixture to room temperature, followed by isolation of the catalyst from the mixture;
d) сушат катализатор. d) drying the catalyst.
e) восстанавливают полученный катализатор в токе водорода;e) restore the resulting catalyst in a stream of hydrogen;
f) пассивируют катализатор в токе инертного газа.f) passivate the catalyst in an inert gas stream.
Предпочтительно, стадия предоставления носителя катализатора содержит следующие подэтапы:Preferably, the step of providing the catalyst carrier comprises the following sub-steps:
1. Приготовление водной суспензии γ–Al2O3;1. Preparation of an aqueous suspension of γ – Al 2 O 3 ;
2. Добавление в водную суспензию γ–Al2O3 основного осадителя, обеспечивающего создание щелочной среды с pH≈9–11, предпочтительно 10; 2. Adding a basic precipitant to the aqueous suspension of γ – Al 2 O 3 , which provides the creation of an alkaline medium with a pH of 9–11, preferably 10;
3. Порционное добавление прекурсора, содержащего металл платиновой группы, в частности, палладий, с последующим перемешиванием, нагревом полученной смеси и ее выдерживанием в течение заданного времени. 3. Batch addition of a precursor containing a platinum group metal, in particular palladium, followed by stirring, heating the resulting mixture and keeping it for a predetermined time.
На стадиях 2 и 3 происходит формирование фазы бемита в составе носителя катализатора.At
В качестве основного осадителя, обеспечивающего создание щелочной среды, может быть использовано соединение, выбранное из группы, включающей: гидроксид калия, гидроксид натрия, карбонат натрия, карбонат калия и другие щелочные агенты. Предпочтительным является использование карбоната натрия. Использование в качестве основного осадителя карбоната натрия позволяет образовывать буферный раствор, обеспечивающий создание щелочной среды с постоянным значением pH≈9–11, предпочтительно равным 10, что, в свою очередь, позволяет избежать необходимости контроля за значением pH в течение всего процесса приготовления катализатора. Среда, имеющая значение pH≈9–11, необходима для формирования на поверхности носителя катализатора функциональных групп с отрицательным зарядом, наличие которых способствует лучшей адсорбции анионов металлов платиновой группы из раствора. As the main precipitant, providing the creation of an alkaline environment, can be used a compound selected from the group including: potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate and other alkaline agents. Preferred is the use of sodium carbonate. The use of sodium carbonate as the main precipitant allows the formation of a buffer solution that provides the creation of an alkaline medium with a constant pH ≈ 9–11, preferably equal to 10, which, in turn, avoids the need to control the pH during the entire preparation of the catalyst. A medium with a pH of about 9–11 is necessary for the formation of functional groups with a negative charge on the surface of the catalyst support, the presence of which contributes to better adsorption of platinum group metal anions from solution.
В предпочтительном варианте осуществления, в качестве прекурсора, содержащего металл платиновой группы, применяют палладийсодержащий прекурсор, в качестве которого могут быть использованы соединения, выбранные из [Pd(NH3)2Cl2],Pd(NO3)2, предпочтительно H2PdCl4. Палладийсодержащий прекурсор добавляют дозированно в течение промежутка времени от 10 до 30 мин при температуре от 70 до 80°С. После дозирования палладийсодержащего прекурсора суспензию катализатора выдерживают в течение промежутка времени от 20 мин до 60 мин, при температуре от 70 до 100°С.In a preferred embodiment, as a precursor containing a platinum group metal, a palladium-containing precursor is used, which can be used compounds selected from [Pd (NH 3 ) 2 Cl 2 ], Pd (NO 3 ) 2 , preferably H 2 PdCl 4 . A palladium-containing precursor is added dosed over a period of time from 10 to 30 minutes at a temperature of from 70 to 80 ° C. After dosing the palladium-containing precursor, the catalyst suspension is maintained for a period of time from 20 minutes to 60 minutes, at a temperature of from 70 to 100 ° C.
С целью получения дисперсных частиц палладия, определенного размера (1–3 нм) на поверхности катализатора, в суспензию добавляют реагент–восстановитель, в качестве которого используют раствор соли слабой органической кислоты и сильного основания, например, формиат натрия, ацетат аммония, формиат аммония, оксалат аммония. Предпочтительным является использование формиата натрия, который не содержит азот, оказывающий негативное влияние на активность катализатора. In order to obtain dispersed palladium particles of a certain size (1-3 nm) on the surface of the catalyst, a reducing agent is added to the suspension, which is used as a solution of a salt of a weak organic acid and a strong base, for example, sodium formate, ammonium acetate, ammonium formate, ammonium oxalate. It is preferable to use sodium formate, which does not contain nitrogen, which adversely affects the activity of the catalyst.
После охлаждения раствора до комнатной температуры катализатор выделяют любым известным из уровня техники способом, например, центрифугированием, фильтрацией, декантацией. After cooling the solution to room temperature, the catalyst is isolated by any method known in the art, for example, centrifugation, filtration, decantation.
После стадии выделения катализатор очищают от хлорид–ионов, наличие которых в составе катализатора приводит к снижению адсорбции кислорода на его поверхности, что в свою очередь приводит к снижению активности катализатора. Контроль за полнотой удаления хлорид–ионов осуществляют с помощью качественной реакции промывочного раствора с нитратом серебра. After the separation stage, the catalyst is purified from chloride ions, the presence of which in the composition of the catalyst leads to a decrease in the adsorption of oxygen on its surface, which in turn leads to a decrease in the activity of the catalyst. Monitoring the completeness of removal of chloride ions is carried out using a qualitative reaction of the washing solution with silver nitrate.
Полученный катализатор подвергают сушке при температурах от 40 до 150 °С при атмосферном давлении и/или давлении значительно ниже атмосферного, например, осуществляют сушку вакуумированием при 100–150 °С.The resulting catalyst is dried at temperatures from 40 to 150 ° C at atmospheric pressure and / or pressure much lower than atmospheric, for example, vacuum drying is carried out at 100-150 ° C.
Восстановление активного компонента до металлического состояния на поверхности катализатора осуществляют в токе водорода в трубчатой печи в течение промежутка времени от 30 до 60 минут при температурах от 100 до 200°С, предпочтительно от 120 до 180°С, более предпочтительно от 140 до 160°С. Восстановленный катализатор затем охлаждают в токе инертного газа, выбранного из аргона, азота или гелия. Предпочтительно использование гелия, в атмосфере которого не протекают процессы образования неактивных поверхностных паладийсодержащих структур. В процессе приготовления катализатора выдерживают мольные соотношение реагентов Pd:Na2CO3:HCOONa в диапазоне 1:(10–2):(4–1), наиболее предпочтительно 1:4:1,5.The recovery of the active component to a metallic state on the surface of the catalyst is carried out in a stream of hydrogen in a tube furnace for a period of time from 30 to 60 minutes at temperatures from 100 to 200 ° C, preferably from 120 to 180 ° C, more preferably from 140 to 160 ° C . The recovered catalyst is then cooled in a stream of inert gas selected from argon, nitrogen or helium. It is preferable to use helium, in the atmosphere of which processes of formation of inactive surface paladium-containing structures do not proceed. During the preparation of the catalyst, the molar ratio of Pd: Na 2 CO 3 : HCOONa reagents is maintained in the range of 1: (10–2) :( 4–1), most preferably 1: 4: 1.5.
Другим объектом настоящего изобретения является способ селективного окисления монооксида углерода в диоксид углерода в присутствии газовой смеси, содержащей пропан, пропилен, водяной пар, с использованием представленного выше катализатора. При этом состав газовой смеси включает монооксид углерода в количестве от 2 до 4% об., пропилен в количестве от 1 до 3% об., водяной пар в количестве от 20 до 45% об., непрореагировавшие газы, в том числе пропан – остальное.Another object of the present invention is a method for the selective oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide in the presence of a gas mixture containing propane, propylene, steam using the above catalyst. The composition of the gas mixture includes carbon monoxide in an amount of from 2 to 4% vol., Propylene in an amount of from 1 to 3% vol., Water vapor in an amount of from 20 to 45% vol., Unreacted gases, including propane - the rest .
В процессе селективного окисления монооксида углерода в диоксид углерода существует необходимость в организации эффективного отвода значительного количества тепла, выделяющегося при реакции каталитического окисления в газовой фазе, в которой газовая смесь взаимодействует с кислородом в присутствии катализатора. Такой эффективный отвод тепла предохраняет катализатор от локальных перегревов, и, как следствие, от разрушения и превышения допустимой для селективной реакции окисления температуры.In the process of selective oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide, there is a need to organize the efficient removal of a significant amount of heat released during the catalytic oxidation reaction in the gas phase, in which the gas mixture interacts with oxygen in the presence of a catalyst. Such an effective heat removal protects the catalyst from local overheating, and, as a consequence, from destruction and exceeding the temperature acceptable for the selective oxidation reaction.
Таким образом, согласно изобретению с целью эффективного отвода большого количества тепла реакции, выделяемого реакцией газофазного каталитического окисления, процесс окисления монооксида углерода осуществляют с использованием трубчатого реактора, в трубки которого загружен неподвижный слой катализатора. Предпочтительно использовать трубчатый реактор с диаметром трубок в диапазоне от 10 до 60 мм, предпочтительно от 20 до 50 мм. В случае использования трубок с диаметром более 50 мм наблюдается возникновения локального перегрева слоя катализатора вследствие неэффективного отвода тепла. При использовании трубок диаметром менее 20 мм с одной стороны будут возникать технические трудности с загрузкой и выгрузкой катализатора, с другой стороны возрастет гидродинамическое сопротивление слоя катализатора потоку сырья, это приведет к возникновению градиента давления по длине трубки, что нежелательно для процесса прямого окисления пропана в акриловую кислоту. Thus, according to the invention, in order to efficiently remove a large amount of reaction heat generated by a gas-phase catalytic oxidation reaction, the carbon monoxide oxidation process is carried out using a tubular reactor, in which tubes a fixed catalyst bed is loaded. It is preferable to use a tubular reactor with a tube diameter in the range from 10 to 60 mm, preferably from 20 to 50 mm. In the case of using tubes with a diameter of more than 50 mm, a local overheating of the catalyst layer occurs due to inefficient heat removal. When using tubes with a diameter of less than 20 mm, on the one hand, technical difficulties will arise with loading and unloading the catalyst, on the other hand, the hydrodynamic resistance of the catalyst layer will increase the flow of raw materials, this will lead to a pressure gradient along the length of the tube, which is undesirable for the process of direct oxidation of propane to acrylic acid.
При этом с целью достижения максимального отвода тепла трубки реактора располагаются вертикально, и реакционная масса подается сверху вниз. В качестве теплоносителя, циркулирующего в реакторе, могут быть использованы растворы одно– двухатомных спиртов, вода и силиконовые масла. In this case, in order to achieve maximum heat dissipation, the reactor tubes are arranged vertically, and the reaction mass is fed from top to bottom. As a coolant circulating in the reactor, solutions of monohydroxy alcohols, water and silicone oils can be used.
Также для обеспечения эффективного отвода тепла катализатор загружают в реактор слоями, чередующимися со слоями инертного материала, таким образом, чтобы слой инертного материала был в 1,1–2 раза больше по объему, чем слой катализатора. При этом в качестве инертного материала можно использовать стекло, кварц и другие термостойкие материалы, не снижающие показателей целевой реакции.Also, to ensure efficient heat removal, the catalyst is loaded into the reactor in layers alternating with layers of inert material, so that the inert material layer is 1.1–2 times larger in volume than the catalyst layer. At the same time, glass, quartz and other heat-resistant materials that do not reduce the target reaction can be used as an inert material.
Для проведения реакции селективного окисления монооксид углерода может быть использован катализатор, в виде гранул с формой, выбранной из сферической, цилиндрической, колец, и их комбинаций. For carrying out the selective oxidation reaction of carbon monoxide, a catalyst can be used in the form of granules with a shape selected from spherical, cylindrical, rings, and combinations thereof.
Температура проведения реакции селективного окисления СО согласно изобретению, составляет от 60 до 160°С, предпочтительно от 80 до 140°С, более предпочтительно от 80 до 120°С. Проведение реакции при температуре меньше 60°С не целесообразно вследствие низкой конверсии монооксида углерода, при температурах выше 160°С – вследствие высокой конверсии пропилена. The temperature of the selective CO oxidation reaction according to the invention is from 60 to 160 ° C, preferably from 80 to 140 ° C, more preferably from 80 to 120 ° C. Carrying out the reaction at a temperature of less than 60 ° C is not advisable due to the low conversion of carbon monoxide, at temperatures above 160 ° C - due to the high conversion of propylene.
Целесообразное избыточное давление в реакторе находится в интервале от 0,1 до 0,5 бар, предпочтительно от 0,1 до 0,3 бар. A suitable overpressure in the reactor is in the range from 0.1 to 0.5 bar, preferably from 0.1 to 0.3 bar.
Время контакта при проведении реакции составляет от 0,5 до 10 с, предпочтительно от 1 до 3 с. Проведение реакции при большем времени контакта экономически нецелесообразно вследствие необходимости большой загрузки катализатора. При меньшем времени контакта наблюдается разогрев слоя катализатора выше 160°С, который способствует протеканию нежелательных реакций окисления пропилена и пропана. The contact time during the reaction is from 0.5 to 10 s, preferably from 1 to 3 s. Carrying out the reaction with a longer contact time is not economically feasible due to the need for a large catalyst load. With a shorter contact time, a heating of the catalyst layer is observed above 160 ° C, which contributes to the occurrence of undesired oxidation reactions of propylene and propane.
Также объектом настоящего изобретения является способ получения акриловой кислоты, в котором обеспечивается рециркуляция потока газа, содержащего ценные непрореагировавшие компоненты, такие как пропилен и пропан, включающая стадию селективного окисления монооксида углерода в диоксид углерода, в соответствии с которым:Another object of the present invention is a method for producing acrylic acid, which provides for the recirculation of a gas stream containing valuable unreacted components, such as propylene and propane, comprising the step of selectively oxidizing carbon monoxide to carbon dioxide, in accordance with which:
1. Сырьевой поток газов, содержащий пропан, водяной пар и окисляющий агент, подают в реактор окисления пропана, в котором находится катализатор селективного окисления пропана в акриловую кислоту при температуре от 320 до 420°С;1. A feed gas stream containing propane, water vapor and an oxidizing agent is fed to a propane oxidation reactor in which a catalyst for selective oxidation of propane to acrylic acid is located at a temperature of from 320 to 420 ° C;
2. Полученную на выходе из реактора окисления пропана газовую смесь, содержащую акриловую кислоту, пропан и пропилен, оксиды углерода, а также необязательно незначительные количества акролеина и уксусной кислоты, подают на стадию разделения жидких и газообразных продуктов с последующим выделением акриловой кислоты;2. The gas mixture obtained at the outlet of the propane oxidation reactor containing acrylic acid, propane and propylene, carbon oxides, as well as optional minor amounts of acrolein and acetic acid, is fed to the stage of separation of liquid and gaseous products, followed by separation of acrylic acid;
3. Поток газообразных продуктов, содержащий пропан, пропилен, водяной пар, оксиды углерода, подают в реактор селективного окисления монооксида углерода в диоксид углерода при температуре от 80 до 100°С;3. The stream of gaseous products containing propane, propylene, water vapor, carbon oxides, is fed into the reactor for the selective oxidation of carbon monoxide in carbon dioxide at a temperature of from 80 to 100 ° C;
4. Выходящая из реактора селективного окисления монооксида углерода газовая смесь поступает на стадию отделения воды и очистки от диоксида углерода, после чего оставшуюся газовую смесь, обогащенную пропаном и пропиленом, возвращают на рецикл.4. The gas mixture leaving the selective carbon monoxide reactor goes to the stage of water separation and carbon dioxide purification, after which the remaining gas mixture enriched in propane and propylene is recycled.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения до ввода сырьевого потока газов в реактор окисления пропана, указанный поток газов подают в реактор, в котором находится катализатор селективного окисления пропилена в акролеин.In a preferred embodiment of the invention, before the feed gas stream is introduced into the propane oxidation reactor, said gas stream is fed to the reactor in which the catalyst for selective oxidation of propylene to acrolein is located.
В качестве окисляющего агента, согласно изобретению, используют молекулярный кислород, который можно добавлять к реакционной газовой смеси, например, в чистом виде или в смеси с газами, преимущественно инертными.As the oxidizing agent, according to the invention, molecular oxygen is used, which can be added to the reaction gas mixture, for example, in pure form or in a mixture with gases, mainly inert.
Поскольку процесс получения акриловой кислоты сопровождается большим выделением тепла, исходное углеводородное сырье, подаваемое в реактор окисления пропана, разбавляют газом, который, благодаря своей теплоемкости, способен поглощать выделяющееся в процессе реакции тепло. В качестве такого газа используют, по меньшей мере, один газообразный инертный разбавитель, выбранный из N2, H2O, CO2, Не, Ar, насыщенных С1–С5–углеводородов (например, согласно DE 924431 A1 и EP 293224 А и т.п.).Since the process of producing acrylic acid is accompanied by a large heat release, the hydrocarbon feed to the propane oxidation reactor is diluted with gas, which, due to its heat capacity, is capable of absorbing the heat released during the reaction. As such a gas, at least one gaseous inert diluent selected from N 2 , H 2 O, CO 2 , He, Ar, saturated C 1 –C 5 hydrocarbons (for example, according to DE 924431 A1 and EP 293224 A) is used. etc.).
С целью отвода тепла и контролируемого проведения реакции, согласно настоящему изобретению, используют водяной пар, который способствует поглощению теплоты реакции и уменьшению градиента температур по слою катализатора. Теплоемкость воды позволяет, с одной стороны, компенсировать температуру горячих точек реактора, с другой стороны, разбавление водяным паром снижает парциальное давление исходного и конечного продукта. Также применение водяного пара способствует увеличению срока службы катализатора окисления пропана и снижению его коксообразования. Кроме того, проведение процесса в присутствии водяного пара обеспечивает безопасность осуществления всего процесса, поскольку состав газовой смеси в этом случае находится вне взрывоопасного диапазона. In order to remove heat and to conduct the reaction in accordance with the present invention, water vapor is used which absorbs the heat of reaction and decreases the temperature gradient across the catalyst bed. The heat capacity of water allows, on the one hand, to compensate for the temperature of the hot spots of the reactor, on the other hand, dilution with water vapor reduces the partial pressure of the initial and final product. The use of water vapor also helps to increase the service life of the catalyst for the oxidation of propane and reduce its coke formation. In addition, carrying out the process in the presence of water vapor ensures the safety of the entire process, since the composition of the gas mixture in this case is outside the explosive range.
Содержание водяного пара согласно изобретению может составлять от 20 до 45% об., предпочтительно от 20 до 35% об., более предпочтительно от 20 до 30% об. The water vapor content according to the invention can be from 20 to 45% vol., Preferably from 20 to 35% vol., More preferably from 20 to 30% vol.
Согласно настоящему изобретению имеет преимущество такое выполнение процесса, при котором достигается конверсия пропана в диапазоне от 5 мол.% до 30 мол.%, предпочтительно от 20 до 25 мол.%. Это связано с тем, что оставшееся количество непрореагировавшего пропана в последующей, по меньшей мере, одной зоне окисления в основном действует как газообразный инертный разбавитель и позже может без потерь возвращаться в зону окисления. According to the present invention, it is advantageous to carry out a process in which propane conversion is achieved in the range from 5 mol% to 30 mol%, preferably from 20 to 25 mol%. This is due to the fact that the remaining amount of unreacted propane in the subsequent at least one oxidation zone mainly acts as a gaseous inert diluent and can later be returned to the oxidation zone without loss.
Для реализации вышеприведенной конверсии пропана требуется преимущественно проводить его гетерогенное катализируемое окисление при рабочем давлении от 0,5 до 5 бар, предпочтительно от 1 до 3 бар.To realize the above conversion of propane, it is preferable to carry out its heterogeneous catalyzed oxidation at an operating pressure of from 0.5 to 5 bar, preferably from 1 to 3 bar.
Процесс окисления пропана с целью получения акриловой кислоты осуществляют при температуре от 320 до 420 °С, предпочтительно от 350 до 390 °С в реакторе со стационарным слоем катализатора. Расход смеси через катализаторы окисления составляет от 1,6 до 2,2 м3/час, предпочтительно от 1,8 до 2,2 м3/час.The process of oxidation of propane in order to obtain acrylic acid is carried out at a temperature of from 320 to 420 ° C, preferably from 350 to 390 ° C in a reactor with a stationary catalyst bed. The flow rate of the mixture through the oxidation catalysts is from 1.6 to 2.2 m 3 / h, preferably from 1.8 to 2.2 m 3 / h.
С целью увеличения выхода акриловой кислоты окисление пропана может осуществляться не в одном реакторе, а в двух или более последовательно, или параллельно соединенных реакторах.In order to increase the yield of acrylic acid, the oxidation of propane can be carried out not in one reactor, but in two or more series or in parallel connected reactors.
Согласно изобретению, каталитическое окисление в паровой фазе предпочтительно осуществляют в трубчатом реакторе. Проведение процессов окисления в трубчатых реакторах позволяет регулировать температуру реакции за счет эффективного отвода значительного количества тепла, выделяющегося при реакции каталитического окисления в паровой фазе, в которой окисляемое вещество контактирует с молекулярным кислородом в присутствии твердого катализатора. Такой способ предохраняет катализатор от разрушения, возникающего вследствие местного перегрева каталитического слоя (образование горячих точек).According to the invention, the catalytic oxidation in the vapor phase is preferably carried out in a tubular reactor. Carrying out oxidation processes in tubular reactors allows the reaction temperature to be controlled by efficiently removing a significant amount of heat generated during the catalytic oxidation reaction in the vapor phase, in which the oxidizable substance is in contact with molecular oxygen in the presence of a solid catalyst. This method protects the catalyst from destruction resulting from local overheating of the catalytic layer (formation of hot spots).
Тепло, образующееся за счет протекающей на катализаторе реакции окисления, передается через стенку трубки реактора кипящему теплоносителю, что необходимо для поддержания равномерной температуры в слое катализатора. Пары теплоносителя через соединительный патрубок поступают в обратный холодильник, охлаждаемый водой. В обратном холодильнике пары теплоносителя конденсируются и самотеком возвращаются в реактор. В верхней части обратного холодильника создается азотная подушка с непрерывной подачей азота через регулируемый ротаметр. Давление азотной подушки и, соответственно, паров теплоносителя регулируется регулятором давления. Таким образом, температура кипения теплоносителя регулируется автоматически заданием давления. Во избежание градиента температур в теплоносителе осуществляется электрообогрев линии подачи конденсата теплоносителя, обеспечивающий его вскипание. Изотермичность жидкого слоя теплоносителя контролируется термопарами.The heat generated due to the oxidation reaction proceeding on the catalyst is transferred through the wall of the reactor tube to a boiling coolant, which is necessary to maintain a uniform temperature in the catalyst bed. The coolant vapor through the connecting pipe enters the return refrigerator, cooled by water. In the reflux condenser, the coolant vapors condense and by gravity return to the reactor. A nitrogen pad is created in the upper part of the return cooler with a continuous supply of nitrogen through an adjustable rotameter. The pressure of the nitrogen pad and, accordingly, the coolant vapor is regulated by a pressure regulator. Thus, the boiling point of the coolant is automatically controlled by setting the pressure. In order to avoid a temperature gradient in the coolant, the heating of the coolant condensate supply line is electrically heated, which ensures its boiling. The isothermality of the liquid coolant layer is controlled by thermocouples.
В качестве теплоносителя используют, прежде всего, жидкие термостатирующие среды. Предпочтительным является использование расплавов солей, таких как нитрат калия, нитрит калия, нитрит натрия и/или нитрат натрия, или легкоплавких металлов, а также дифенильные смеси, например, состоящие из смеси дифенила и дифенилового эфира («Даутерм» или «DOWTHERM»).As a heat carrier, primarily liquid thermostatic media are used. It is preferable to use molten salts, such as potassium nitrate, potassium nitrite, sodium nitrite and / or sodium nitrate, or low-melting metals, as well as diphenyl mixtures, for example, consisting of a mixture of diphenyl and diphenyl ether (Dauterm or DOWTHERM).
Температура теплоносителя составляет от 260 до 310°С. The temperature of the coolant is from 260 to 310 ° C.
Максимальная температура в слое катализатора превышает температуру теплоносителя на 40–60°С.The maximum temperature in the catalyst bed exceeds the coolant temperature by 40–60 ° С.
Катализаторами, пригодными для гетерогенного каталитического газофазного окисления пропана до акриловой кислоты, являются смеси оксидов металлов общей формулы MoVaAbBcOn, в котором Мо – молибден, V – ванадий, Ab является теллуром (Te) или сурьмой (Sb), Bc является по меньшей мере, одним элементом из группы, включающий ниобий (Nb), тантал (Ta), вольфрам (W), титан (Ti), алюминий (Al), цирконий (Zr), хром (Cr), марганец (Mn), галлий (Ga), железо (Fe), рутений (Ru), кобальт (Co), рений (Rh), никель (Ni), палладий (Pd), платина (Pt), лантан (La), висмут (Bi), бор (B), цезий (Cs), олово (Sn), цинк (Zn), кремний (Si) и индий (In), О – кислород. Catalysts suitable for the heterogeneous catalytic gas-phase oxidation of propane to acrylic acid are metal oxide mixtures of the general formula MoV a A b B c O n in which Mo is molybdenum, V is vanadium, A b is tellurium (Te) or antimony (Sb) , B c is at least one element from the group comprising niobium (Nb), tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), aluminum (Al), zirconium (Zr), chromium (Cr), manganese (Mn), gallium (Ga), iron (Fe), ruthenium (Ru), cobalt (Co), rhenium (Rh), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), lanthanum (La), bismuth (Bi), boron (B), cesium (Cs), tin (Sn), zinc (Zn), silicon (Si) and indium (In), O is oxygen.
Смеси оксидов металлов, состав которых соответствует вышеуказанной формуле, известны в заявках на патент EP 0608838, EP 0529853, JP–A 7–232071, JP–A 10–57813, JP–A 2000–37632, JP–A 10–36311, WO 00/29105, в патентах RU 2495720, RU 2285690.Mixtures of metal oxides whose composition corresponds to the above formula are known in patent applications EP 0608838, EP 0529853, JP – A 7–232071, JP – A 10–57813, JP – A 2000–37632, JP – A 10–36311, WO 00/29105, in patents RU 2495720, RU 2285690.
Для предотвращения накапливания высокого содержания пропилена в рецикле (более 5–10% об.), а также с целью повышения выхода акриловой кислоты, до ввода сырьевого потока газов в реакционную зону окисления пропана, указанный поток газов подают в реактор, в котором находится катализатор селективного окисления пропилена в акролеин.To prevent the accumulation of high propylene content in the recycle (more than 5–10% vol.), As well as to increase the yield of acrylic acid, before the feed gas stream is introduced into the propane oxidation reaction zone, this gas stream is fed to the reactor in which the selective catalyst is located oxidation of propylene to acrolein.
В реакторе, в котором протекает реакция окисления пропилена в акролеин, используют любой известный из уровня техники катализатор окисления пропилена, содержащий оксиды металлов, выбранных из висмута (Bi), молибдена (Mo), кобальта (Co), никеля (Ni), железа (Fe), калия (K), фосфора (P), кремния (Si) и т.д. (SU1141627, RU2568636).In the reactor in which the oxidation of propylene to acrolein takes place, any propylene oxidation catalyst known in the art is used, containing metal oxides selected from bismuth (Bi), molybdenum (Mo), cobalt (Co), nickel (Ni), iron ( Fe), potassium (K), phosphorus (P), silicon (Si), etc. (SU1141627, RU2568636).
Особое значение имеет способ согласно изобретению тогда, когда он применяется в рециркуляционном режиме. В этом случае от газовой смеси, выходящей из реакционной зоны окисления пропана, отделяют целевой продукт, а оставшийся в этой газовой смеси непрореагировавший пропан, как правило, совместно с содержащимся в ней непрореагировавшим пропиленом, рециркулируют на стадию окисления, предварительно удалив из него побочно образующийся монооксид углерода согласно способу селективного удаления монооксида углерода в диоксид углерода, описанному в настоящем изобретении.Of particular importance is the method according to the invention when it is used in recirculation mode. In this case, the target product is separated from the gas mixture leaving the propane oxidation reaction zone, and the remaining unreacted propane remaining in this gas mixture, as a rule, together with the unreacted propylene contained therein, is recycled to the oxidation stage, having previously removed from it the side-formed monoxide carbon according to the method of selectively removing carbon monoxide to carbon dioxide described in the present invention.
Рециркулируемый в реакционную среду газ, содержащий непрореагировавший пропан и пропилен, вводят в то же место реакционной зоны, в которое вводят другие, содержащие пропан сырьевые потоки газов, то есть в качестве составной части исходной реакционной газовой смеси. The gas recirculated to the reaction medium containing unreacted propane and propylene is introduced into the same place in the reaction zone into which other propane-containing gas streams are introduced, that is, as an integral part of the initial reaction gas mixture.
Ниже приведено подробное описание Фиг.1, на которой проиллюстрирована схема установки получения акриловой кислоты окислением пропана (согласно предпочтительному варианту изобретения). В соответствии с предпочтительным вариантом изобретения кислородосодержащий газ с заданным расходом через предварительный подогреватель направляется в смеситель (1). Часть потока после подогревателя отводится и направляется на смешение с потоком в реактор R–1. В схеме также предусмотрена возможность подачи дополнительного количества кислорода в линию между реакторами R–2 и R–3. Пропан поступает в испаритель, испаряется и подогревается до температуры от 50 до 90 °С. Полученный поток направляется в обогреваемый смеситель (1), где смешивается с кислородсодержащим газом, газами рецикла и водяного пара. Парогазовый поток, из смесителя (1), направляют в реактор R–1, в котором находится катализатор селективного окисления пропилена в акролеин при температуре 360–400°С. Катализатор находится в трубке, охлаждаемой кипящим Даутермом. Степень превращения пропилена составляет 90–95%.Below is a detailed description of Figure 1, which illustrates a plant for the production of acrylic acid by propane oxidation (according to a preferred embodiment of the invention). In accordance with a preferred embodiment of the invention, the oxygen-containing gas at a predetermined flow rate is directed through the pre-heater to the mixer (1). Part of the stream after the heater is diverted and sent to mix with the stream in reactor R – 1. The scheme also provides for the possibility of supplying an additional amount of oxygen to the line between the reactors R – 2 and R – 3. Propane enters the evaporator, evaporates and is heated to a temperature of 50 to 90 ° C. The resulting stream is sent to a heated mixer (1), where it is mixed with an oxygen-containing gas, recycle gases and water vapor. The gas-vapor stream from mixer (1) is sent to the R – 1 reactor, in which the catalyst for selective oxidation of propylene to acrolein is located at a temperature of 360–400 ° С. The catalyst is in a tube cooled by boiling Dauterm. The degree of conversion of propylene is 90–95%.
После реактора R–1 в поток подмешивается свежий кислород и направляется последовательно в реакторы R–2 и R–3. В реакторе R–2 находится катализатор селективного окисления пропана в акриловую кислоту при температуре 360–400 °С. Катализатор находится в трубке, охлаждаемой кипящим Даутермом. Конверсия пропана в реакторе R–2 составляет 10–15%. При этом практически весь акролеин окисляется, преимущественно в акриловую кислоту. Выходящая из реактора R–2 реакционная смесь поступает в реактор R–3, в котором также находится катализатор селективного окисления пропана в акриловую кислоту при температуре 360–400°С. Катализатор находится в трубке, охлаждаемой кипящим Даутермом. Суммарная конверсия пропана в реакторах R–2 и R–3 составляет 20–25%. Кроме акриловой кислоты образуются значительные количества пропилена и оксидов углерода, а также незначительные количества уксусной кислоты и акролеина. Выходящая из реактора R–3 реакционная смесь подается в абсорбер (2) акриловой кислоты между насадочной и тарельчатой частями. Абсорбер (2) состоит из двух насадочных частей с тарельчатой частью между ними. Верхняя насадочная часть орошается с помощью насоса (3) водным раствором гидрохинона, ингибирующего полимеризацию акриловой кислоты. В дефлегматор на охлаждение подается подогретая вода, что обеспечивает остаточное содержание водяного пара в выходящем газе 30–40% об. при температуре 65–75°С. Тарельчатая часть абсорбера служит для конденсации основной части акриловой кислоты в жидкой фазе при гарантированном присутствии гидрохинона. Нижняя насадочная часть абсорбера служит для отгонки пропана, растворяющегося в конденсате. Температура куба абсорбера (2) – 103–105°С. Куб абсорбера (2), содержащий преимущественно раствор акриловой кислоты и уксусной кислоты в воде, выводят из нижней части абсорбера («продукт»). Выделение акриловой кислоты из продукта, содержащего акриловую, уксусную кислоты и примеси акролеина в воде, производится в блоке выделения акриловой кислоты (на схеме не показан). Данный блок может быть реализован любым известным способом, в том числе может представлять собой систему колонных аппаратов для выделения и концентрирования товарной акриловой кислоты. After reactor R – 1, fresh oxygen is mixed into the stream and sent sequentially to reactors R – 2 and R – 3. The reactor R – 2 contains a catalyst for the selective oxidation of propane to acrylic acid at a temperature of 360–400 ° С. The catalyst is in a tube cooled by boiling Dauterm. The propane conversion in the R – 2 reactor is 10–15%. In this case, almost all acrolein is oxidized, mainly to acrylic acid. The reaction mixture leaving the R – 2 reactor enters the R – 3 reactor, which also contains a catalyst for the selective oxidation of propane to acrylic acid at a temperature of 360–400 ° С. The catalyst is located in a tube cooled by boiling Dauterm. The total propane conversion in the R – 2 and R – 3 reactors is 20–25%. In addition to acrylic acid, significant amounts of propylene and carbon oxides are formed, as well as small amounts of acetic acid and acrolein. The reaction mixture exiting the R – 3 reactor is fed to an acrylic acid absorber (2) between the packed and plate parts. The absorber (2) consists of two nozzle parts with a disk part between them. The upper nozzle is irrigated using a pump (3) with an aqueous solution of hydroquinone that inhibits the polymerization of acrylic acid. Heated water is supplied to the reflux condenser for cooling, which ensures a residual water vapor content of 30–40% vol. at a temperature of 65–75 ° С. The dish-shaped portion of the absorber is used to condense the bulk of the acrylic acid in the liquid phase with the guaranteed presence of hydroquinone. The lower nozzle of the absorber serves to distill off the propane, which dissolves in the condensate. The temperature of the absorber cube (2) is 103–105 ° С. The absorber cube (2), containing mainly a solution of acrylic acid and acetic acid in water, is removed from the bottom of the absorber (“product”). The separation of acrylic acid from a product containing acrylic, acetic acid and acrolein impurities in water is carried out in an acrylic acid separation unit (not shown in the diagram). This unit can be implemented in any known manner, including may be a system of column apparatus for the isolation and concentration of commercial acrylic acid.
Выходящая из абсорбера (2) газовая смесь подается в реактор R–4, в котором находится катализатор селективного окисления СО в СО2 (катализатор по примеру 1) при температуре 60–100°С. Катализатор находится в трубке, охлаждаемой кипящим теплоносителем. Степень превращения СО составляет 50–90%. Из абсорбера (2) также предусмотрен в случае необходимости, отвод на дожигание части указанной газовой смеси, чтобы избежать ее неконтролируемого накопления в системе. Выходящая из реактора R–4 газовая смесь, отделенная от конденсата, подается в компрессор (4). После компрессора осуществляется сдувка части реакционной смеси. Рециркулируемая газовая смесь через измеритель расхода газа подается в абсорбер (5) щелочной очистки от СО2. Абсорбер (5) имеет такую же конструкцию, как абсорбер (2). Верхняя насадочная часть орошается раствором щелочи, подаваемым насосом (6), нижняя насадочная часть служит для отгонки пропана. Выходящая из дефлегматора газовая смесь рециркулируется на впуск смесителя (1).The gas mixture leaving the absorber (2) is fed into the R – 4 reactor, in which there is a catalyst for the selective oxidation of CO in CO 2 (the catalyst according to Example 1) at a temperature of 60–100 ° С. The catalyst is located in a tube cooled by boiling coolant. The degree of conversion of CO is 50–90%. If necessary, an absorber (2) is also provided with a tap for reburning part of the specified gas mixture in order to avoid its uncontrolled accumulation in the system. The gas mixture leaving the R – 4 reactor, separated from the condensate, is supplied to the compressor (4). After the compressor, part of the reaction mixture is purged. The recirculated gas mixture is fed through a gas flow meter to an alkali absorber (5) for CO 2 removal. The absorber (5) has the same design as the absorber (2). The upper nozzle is irrigated with an alkali solution supplied by the pump (6), the lower nozzle serves to distill off the propane. The gas mixture leaving the reflux condenser is recycled to the mixer inlet (1).
Данный способ получения акриловой кислоты, включающий стадию селективного окисления СО в СО2, позволяет получать акриловую кислоту без накопления оксидов углерода в газах рецикла, без потери углеводородного сырья (пропана и/или пропилена) за счет их окисления на катализаторе окисления СО (см. табл.9).This method of producing acrylic acid, including the stage of selective oxidation of CO in CO 2 , allows you to get acrylic acid without the accumulation of carbon oxides in the recycle gases, without loss of hydrocarbons (propane and / or propylene) due to their oxidation on the CO oxidation catalyst (see table .nine).
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Идентификацию кристаллических фаз катализатора определяли с помощью рентгенофазового анализа (РФА) методом скользящего пучка на дифрактометре Shimadzu XRD–7000C с использованием CuK α–излучения (λ = 1,5418 Å) и Ni–фильтра. Условия съемки: диапазон 10–80 2Θ, скорость сканирования 2,0 град/мин, напряжение на трубке 25 кВ, ток 20 мА.The crystalline phases of the catalyst were identified by X-ray phase analysis (XRD) using the sliding beam method on a Shimadzu XRD – 7000C diffractometer using CuK α radiation (λ = 1.5418 Å) and a Ni filter. Shooting conditions:
Удельную поверхность и пористую структуру образцов катализатора рассчитывали с использованием одно– и многоточечного метода Брунауэра, Эммета и Тейлора (БЭТ), многоточечного метода STSA (Statistical Thickness Surface Area (STSA) методом статистических толщин) ASTM D6556. The specific surface area and porous structure of the catalyst samples were calculated using the single- and multipoint Brunauer, Emmett and Taylor (BET) methods, the STSA (Statistical Thickness Surface Area (STSA) method, ASTM D6556).
Пример 1. Приготовление катализатора окисления монооксида углеродаExample 1. Preparation of a carbon monoxide oxidation catalyst
В дистилированную воду объемом 100 мл поместили 2 г γ–Al2O3. В водную суспензию γ–Al2O3 добавили карбонат натрия массой 0,192 г, растворенного в 2 мл дистилированной воды. По каплям добавили водный раствор, содержащий 0,11 г H2PdCl4, объемом 5 мл. Добавление раствора H2PdCl4 осуществляли при постоянном перемешивании и нагреве до 90 °С в течение 20 минут. Полученную суспензию выдерживали при температуре 90 °С в течение 40 мин. Затем добавили 30% водный раствор формиата натрия в количестве 0,216 г. Полученную суспензию охлаждали до 25 °С и отделяли катализатор методом фильтрации. Катализатор загружали в трубчатую печь и прокаливали в токе водорода при температуре 150 °С в течение 30 минут. Затем катализатор охлаждали в токе гелия и выгружали из трубчатой печи. 2 g of γ – Al 2 O 3 were placed in distilled water with a volume of 100 ml. Sodium carbonate weighing 0.192 g dissolved in 2 ml of distilled water was added to the aqueous suspension of γ – Al 2 O 3 . An aqueous solution containing 0.11 g of H 2 PdCl 4, 5 ml in volume , was added dropwise. Adding a solution of H 2 PdCl 4 was carried out with constant stirring and heating to 90 ° C for 20 minutes. The resulting suspension was kept at a temperature of 90 ° C for 40 minutes. Then added a 30% aqueous solution of sodium formate in an amount of 0.216 g. The resulting suspension was cooled to 25 ° C and the catalyst was separated by filtration. The catalyst was loaded into a tube furnace and calcined in a stream of hydrogen at a temperature of 150 ° C for 30 minutes. Then the catalyst was cooled in a stream of helium and discharged from the tube furnace.
В результате получен катализатор с содержанием палладия в количестве 2,2% масс., который характеризуется текстурными характеристиками (удельная поверхность и пористая структура), представленными в таблице 1. As a result, a catalyst with a palladium content of 2.2% by weight was obtained, which is characterized by texture characteristics (specific surface and porous structure) shown in Table 1.
Таблица 1 – Текстурные характеристики катализатора, полученного по примеру 1. Table 1 - Textural characteristics of the catalyst obtained in example 1.
Рентгенофазовый спектр (РФА–спектр) катализатора, полученного по примеру 1 представлен на фиг. 2.The X-ray phase spectrum (XRD spectrum) of the catalyst obtained in Example 1 is shown in FIG. 2.
Как можно увидеть из фиг. 2, в РФА–спектре катализатора, полученного по примеру 1, в основном все дифракционные пики относятся к фазе γ–Al2O3–46 º, 67 º. Кроме того на РФА–спектре присутствует дифракционный пик при 2Θ=14°, который относится к фазе бемит. Исходя из количественных расчетов, основанных на оценке интенсивности пиков на РФА–спектре, концентрация бемита в структуре катализатора составляет 1,5–5%.As can be seen from FIG. 2, in the XRD spectrum of the catalyst obtained in Example 1, basically all diffraction peaks belong to the γ – Al 2 O phase 3–46 º, 67 º. In addition, the diffraction peak at 2Θ = 14 °, which belongs to the boehmite phase, is present in the XRD spectrum. Based on quantitative calculations based on an assessment of the peak intensities in the XRD spectrum, the boehmite concentration in the catalyst structure is 1.5–5%.
Пример 2. (сравнительный). Приготовление катализатора окисления монооксида углерода с содержанием фазы бемита более 10%.Example 2. (comparative). Preparation of a carbon monoxide oxidation catalyst with a boehmite phase content of more than 10%.
В качестве катализатора сравнения использовали катализатор с содержанием палладия в количестве 2,2%, который характеризуется текстурными характеристиками (удельная поверхность и пористая структура), представленными в таблице 2.As a comparison catalyst, a catalyst with a palladium content of 2.2% was used, which is characterized by texture characteristics (specific surface and porous structure) shown in Table 2.
Для получения катализатора в дистилированную воду объемом 100 мл поместили 2 г γ–Al2O3. В водную суспензию γ–Al2O3 добавили основного карбоната натрия массой 0,192 г, растворенного в 2 мл дистилированной воды в результате чего pH суспензии составил 11–12. Порционно добавили водный раствор объемом 5 мл, в котором было растворено 0,11 г H2PdCl4. Добавление раствора H2PdCl4 происходило при перемешивании и нагреве до 90°С в течение 20 минут. Полученную суспензию выдерживали при температуре 90°С в течение 110 мин. Затем добавляли 30% водный раствор формиата натрия в количестве 0,216 г. Полученную суспензию охлаждали до 25°С и отделяли катализатор методом фильтрации. Катализатор загружался в трубчатую печь и прокаливался в токе водорода при температуре 150°С в течение 30 минут. Затем катализатор охлаждался в токе гелия и выгружался из трубчатой печи.To obtain a catalyst, 2 g of γ – Al 2 O 3 were placed in distilled water with a volume of 100 ml. To the aqueous suspension of γ – Al 2 O 3 was added basic sodium carbonate weighing 0.192 g dissolved in 2 ml of distilled water, as a result of which the pH of the suspension was 11–12. A 5 ml aqueous solution was added portionwise in which 0.11 g of H 2 PdCl 4 was dissolved. Adding a solution of H 2 PdCl 4 occurred with stirring and heating to 90 ° C for 20 minutes. The resulting suspension was kept at a temperature of 90 ° C for 110 minutes. Then was added a 30% aqueous solution of sodium formate in an amount of 0.216 g. The resulting suspension was cooled to 25 ° C and the catalyst was separated by filtration. The catalyst was loaded into a tubular furnace and calcined in a stream of hydrogen at a temperature of 150 ° C for 30 minutes. Then the catalyst was cooled in a stream of helium and discharged from the tube furnace.
Таблица 2 – Текстурные характеристики катализатора, полученного по примеру 2. Table 2 - Textural characteristics of the catalyst obtained in example 2.
РФА–спектр катализатора, представлен на фиг 3.The XRD spectrum of the catalyst is shown in FIG. 3.
Как можно увидеть из фиг. 3, в РФА–спектре катализатора, полученного по примеру 2, дифракционные пики при 2Θ, равном 14°, 18°, 42° и 49°, относятся к фазе бемита. Исходя из количественных расчетов, концентрация фазы бемита в структуре катализатора составляет более 10% масс. As can be seen from FIG. 3, in the XRD spectrum of the catalyst obtained according to example 2, diffraction peaks at 2Θ equal to 14 °, 18 °, 42 ° and 49 ° belong to the boehmite phase. Based on quantitative calculations, the concentration of boehmite phase in the structure of the catalyst is more than 10% of the mass.
Пример 3. (сравнительный) Приготовление катализатора окисления монооксида углерода, не содержащего фазы бемита. Example 3. (comparative) Preparation of a carbon monoxide oxidation catalyst not containing boehmite phase.
В качестве катализатора сравнения использовали катализатор с содержанием палладия в количестве 2,2%, который характеризуется текстурными характеристиками (удельная поверхность и пористая структура), представленными в таблице 3.As a comparison catalyst, a catalyst with a palladium content of 2.2% was used, which is characterized by the textural characteristics (specific surface and porous structure) shown in Table 3.
Для получения катализатора в дистилированную воду объемом 100 мл поместили 2 г γ–Al2O3.В водную суспензию γ–Al2O3 добавили основного карбоната натрия массой 0,192 г, растворенного в 2 мл дистилированной воды в результате чего pH суспензии составил 11–12. Порционно добавили водный раствор объемом 5 мл, в котором было растворено 0,11 г H2PdCl4. Добавление раствора H2PdCl4 происходило при перемешивании и нагреве до 90°С в течение 20 минут. Полученную суспензию выдерживали при температуре 90°С в течение 5 мин. Затем добавляли 30% водный раствор формиата натрия в количестве 0,216 г. Полученную суспензию охлаждали до 25°С и отделяли катализатор методом фильтрации. Катализатор загружался в трубчатую печь и прокаливался в токе водорода при температуре 150°С в течение 30 минут. Затем катализатор охлаждался в токе гелия и выгружался из трубчатой печи.To obtain a catalyst, 2 g of γ – Al 2 O 3 was placed in distilled water with a volume of 100 ml. Basic sodium carbonate weighing 0.192 g, dissolved in 2 ml of distilled water, was added to an aqueous suspension of γ – Al 2 O 3 , resulting in a pH of 11– 12. A 5 ml aqueous solution was added portionwise in which 0.11 g of H 2 PdCl 4 was dissolved. Adding a solution of H 2 PdCl 4 occurred with stirring and heating to 90 ° C for 20 minutes. The resulting suspension was kept at a temperature of 90 ° C for 5 minutes. Then was added a 30% aqueous solution of sodium formate in an amount of 0.216 g. The resulting suspension was cooled to 25 ° C and the catalyst was separated by filtration. The catalyst was loaded into a tubular furnace and calcined in a stream of hydrogen at a temperature of 150 ° C for 30 minutes. Then the catalyst was cooled in a stream of helium and discharged from the tube furnace.
Таблица 3 – Текстурные характеристики катализатора, полученного по примеру 3. Table 3 - Textural characteristics of the catalyst obtained in example 3.
РФА–спектр катализатора представлен на фиг. 4.The XRD spectrum of the catalyst is shown in FIG. 4.
Как можно увидеть из фиг. 4, в РФА–спектре катализатора, полученного по примеру 3, все дифракционные пики относятся к γ–Al2O3. Фазы бемита не обнаружено.As can be seen from FIG. 4, in the XRD spectrum of the catalyst obtained according to example 3, all diffraction peaks belong to γ – Al 2 O 3 . The boehmite phase was not detected.
Пример 4. Способ окисления монооксида углерода (СО)Example 4. The method of oxidation of carbon monoxide (CO)
Состав реакционной смеси (объемные %): СО – 3%, О2–8%, C3H6–2%, H2O – 30%, разбавляющий газ (N2) – 57%. В качестве катализатора был использован образец, полученный по примеру 1. Для проведения процесса был использован трубчатый реактор с внутренним диаметром 26 мм. На дно реактора загружен слой инертного материала высотой 10 мм. Слои катализатора (Mслоя =1,2 см3, Vслоя =2,02 г) чередовались с равными по объему слоями инертного материала. Диаметр гранул катализатора составлял 2,5–3,0 мм. Общая масса загруженного катализатора составила 11,9 г. Температуру в слое катализатора контролировали термопарой. Время контакта 2 с. Состав продуктов реакции контролировали методом газохроматографического анализа.The composition of the reaction mixture (volume%): СО - 3%, О 2–8% , C 3 H 6–2% , H 2 O - 30%, dilution gas (N 2 ) - 57%. As a catalyst, the sample obtained in Example 1 was used. For the process, a tubular reactor with an internal diameter of 26 mm was used. A layer of
Результаты экспериментов представлены в таблице 4, из которой следует, что при температуре в слое катализатора 102°С конверсия СО составляет 61%, а конверсия пропилена не превышает 4%. Таким образом, наибольшая конверсия СО в присутствие пропилена, пропана и воды достигается при температуре от 100°С и более.The experimental results are presented in table 4, from which it follows that at a temperature in the catalyst layer of 102 ° C, the conversion of CO is 61%, and the conversion of propylene does not exceed 4%. Thus, the highest conversion of CO to the presence of propylene, propane and water is achieved at a temperature of 100 ° C or more.
Таблица 4 – результаты экспериментов по примеру 4.Table 4 - the results of the experiments in example 4.
Пример 5. Способ окисления монооксида углерода (СО) Example 5. The method of oxidation of carbon monoxide (CO)
Способ по п. 4, в котором используется реактор диаметром 4 мм, масса загруженного катализатора составляет 0,88 г. Время контакта 1.1 с. Реакция проводится при температурах 80–140 °С. The method according to
Состав исходной реакционной массы и состав продуктов реакции находится при температурах 80–140 °С представлен в таблице 5. Из результатов эксперимента видно, что конверсия СО превышает 50% при проведении реакции при температурах больше 100 °С. Данный эксперимент показывает возможность проведения процесса на катализаторе, полученном по примеру 1, при времени контакта 1,1 с.The composition of the initial reaction mass and the composition of the reaction products are at temperatures of 80–140 ° C are presented in table 5. From the experimental results it is seen that the conversion of CO exceeds 50% when carrying out the reaction at temperatures above 100 ° C. This experiment shows the possibility of carrying out the process on the catalyst obtained in example 1, with a contact time of 1.1 s
Таблица 5 – результаты экспериментов по примеру 5.Table 5 - the results of the experiments in example 5.
Из примера 5 видно, что конверсия СО на катализаторе, полученном по примеру 1, при использовании реактора с внутренним диаметром 4 мм, составляет 58% при температуре 100 °С и увеличивается до 85% при повышении температуры до 140 °С. Окисление пропилена при этом происходит незначительно.From example 5 it is seen that the conversion of CO on the catalyst obtained according to example 1, when using a reactor with an inner diameter of 4 mm, is 58% at a temperature of 100 ° C and increases to 85% with increasing temperature to 140 ° C. The oxidation of propylene occurs slightly.
Пример 6 (сравнительный). Способ окисления монооксид углерода (СО) Example 6 (comparative). The method of oxidation of carbon monoxide (CO)
Способ по п. 4, в котором используется катализатор, полученный по примеру 2, масса загруженного катализатора составляет 11,47 г. Время контакта 2,0 с. Реакция проводится при температурах 80–280°С. The method according to
Состав исходной реакционной массы и состав продуктов реакции при температурах 80–280°С представлен в таблице 6. Из результатов эксперимента видно, что конверсия СО превышает 50% при проведении реакции при температурах больше 100°С. The composition of the initial reaction mass and the composition of the reaction products at temperatures of 80–280 ° C are presented in Table 6. From the experimental results it is seen that the conversion of CO exceeds 50% when carrying out the reaction at temperatures above 100 ° C.
Таблица 6 – результаты экспериментов по примеру 6.Table 6 - the results of the experiments in example 6.
Результаты экспериментов по примеру 6 показывают, что катализатор, полученный по примеру 2, характеризуется низкой активностью и низкой селективностью в процессе окисления СО в присутствие пропилена, пропана и воды. The results of the experiments in example 6 show that the catalyst obtained in example 2 is characterized by low activity and low selectivity in the oxidation of CO in the presence of propylene, propane and water.
Пример 7 (сравнительный). Способ окисления монооксида углерода (СО) Example 7 (comparative). The method of oxidation of carbon monoxide (CO)
Способ по примеру 4, в котором используют катализатор, полученный по примеру 3, масса загруженного катализатора составляет 0,87 г. Время контакта 1,1 с. Реакцию проводят в диапазоне температур 100–140°С. The method of example 4, in which the catalyst obtained in example 3 is used, the weight of the loaded catalyst is 0.87 g. The contact time is 1.1 s. The reaction is carried out in the temperature range 100-140 ° C.
Состав исходной реакционной массы и состав продуктов реакции при температурах 100–140°С представлен в таблице 7. The composition of the initial reaction mass and the composition of the reaction products at temperatures of 100-140 ° C are presented in table 7.
Таблица 7 – результаты экспериментов по примеру 7.Table 7 - the results of the experiments in example 7.
Результаты эксперимента показывают, что для проведения процесса окисления СО в присутствии пропилена, пропана и воды нецелесообразно использовать катализатор, полученный по примеру 3. The experimental results show that for carrying out the process of CO oxidation in the presence of propylene, propane and water, it is inappropriate to use the catalyst obtained in example 3.
Пример 8.Example 8 Способ окисления монооксид углерода (СО) (ресурсные испытания)The method of oxidation of carbon monoxide (CO) (life tests)
Способ по п. 5, в котором используется реактор диаметром 4 мм, масса загруженного катализатора составляет 0,88 г. Время контакта 1.1 с. Реакция проводится при температуре 100 °С в течение 50 часов. Результаты эксперимента показаны в таблице 8, из которой видно, что в течение эксперимента конверсия СО на катализаторе, полученном по примеру 1, составляет не менее 50%, а конверсия пропилена не превышает 1%. Данный эксперимент показывает возможность проведения процесса при достижении заявленного результата в течение длительного времени. The method according to
Таблица 8 – результаты экспериментов по примеру 8.Table 8 - the results of the experiments in example 8.
Из результатов эксперимента по примеру 8 видно, что использование катализатора, полученного по примеру 1, в процессе окисления СО, обеспечивает стабильность работы катализатора в течение более чем 50 часов.From the results of the experiment of example 8 shows that the use of the catalyst obtained in example 1, in the oxidation of CO, ensures the stability of the catalyst for more than 50 hours.
Пример 9. Сравнительный.Example 9. Comparative. Способ окисления монооксид углерода (СО) (ресурсные испытания)The method of oxidation of carbon monoxide (CO) (life tests)
Способ по примеру 5, в котором используется реактор диаметром 4 мм, масса загруженного катализатора составляет 0,92 г. Время контакта 1.1 с. Реакция проводится при температуре 140 °С в течение 0 часов. Результаты эксперимента показаны в таблице 9, из которой видно, что после 29 часов эксперимента конверсия СО на катализаторе, полученному по примеру 3, составляет менее 50%, а конверсия пропилена превышает 1%. Данный эксперимент показывает нецелесообразность проведения процесса на катализаторе, полученному по примеру 3, в течение длительного времени.The method according to example 5, in which a reactor with a diameter of 4 mm is used, the mass of the loaded catalyst is 0.92 g. The contact time is 1.1 s. The reaction is carried out at a temperature of 140 ° C for 0 hours. The experimental results are shown in table 9, which shows that after 29 hours of the experiment, the conversion of CO on the catalyst obtained in example 3 is less than 50%, and the conversion of propylene exceeds 1%. This experiment shows the inappropriateness of the process on the catalyst obtained in example 3 for a long time.
Таблица 9 – результаты экспериментов по примеру 9Table 9 - the results of the experiments in example 9
Таким образом, из результатов эксперимента видно, что для эффективного осуществления процесса окисления СО в СО2 в присутствии пропилена, пропана и воды необходимо использовать катализатор, представляющий собой металл платиновой группы, предпочтительно, палладий, нанесенный слоем на поверхность пористого носителя и который особенно предпочтительно характеризуется совокупностью следующих признаков:Thus, it can be seen from the experimental results that for the effective implementation of the process of CO oxidation in CO 2 in the presence of propylene, propane and water, it is necessary to use a catalyst that is a metal of the platinum group, preferably palladium, deposited on a surface of the porous support and which is particularly preferably characterized a combination of the following features:
носитель катализатора, состоящий из γ–Al2O3 и дополнительной фазы – бемит в количестве, не превышающем 10 мас. %, предпочтительное от 0,5 до 7% масс., более предпочтительно от 1,5 до 5% масс. a catalyst support consisting of γ – Al 2 O 3 and an additional phase — boehmite in an amount not exceeding 10 wt. %, preferably from 0.5 to 7% of the mass., more preferably from 1.5 to 5% of the mass.
развитая удельная поверхность катализатора примерно 240–270 м2/гdeveloped specific surface area of the catalyst is approximately 240-270 m 2 / g
объем пор катализатора от 0,7 до 0,8 см3/г;the pore volume of the catalyst is from 0.7 to 0.8 cm 3 / g;
средний размер пор катализатора от 7 до 14 нм;average pore size of the catalyst from 7 to 14 nm;
содержание микропор катализатора примерно 1,5–2%.the micropore content of the catalyst is approximately 1.5–2%.
При этом процесс окисления СО предпочтительно проводить при времени контакта 1–3 с и температуре 100–140°С.In this case, the oxidation of CO is preferably carried out at a contact time of 1–3 s and a temperature of 100–140 ° С.
Пример 9. Способ получения акриловой кислоты окислением пропанаExample 9. A method of producing acrylic acid by oxidation of propane
Таблица 10. Составы материальных потоков в процессе получения акриловой кислотыTable 10. The composition of the material flows in the process of obtaining acrylic acid
Продолжение таблицы 10Continuation of table 10
Продолжение таблицы 10Continuation of table 10
Продолжение таблицы 10Continuation of table 10
Таким образом, из результатов эксперимента (табл. 10) видно, что данный способ получения акриловой кислоты, включающий стадию селективного окисления СО в СО2, позволяет получать акриловую кислоту без накопления оксидов углерода в газах рецикла, без потери углеводородного сырья (пропана и/или пропилена) за счет их окисления на катализаторе окисления СО.Thus, it can be seen from the experimental results (Table 10) that this method of producing acrylic acid, including the stage of selective oxidation of CO in CO2, allows you to get acrylic acid without the accumulation of carbon oxides in the recycle gases, without loss of hydrocarbons (propane and / or propylene ) due to their oxidation on a CO oxidation catalyst.
Claims (69)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/RU2016/000739 WO2018080333A1 (en) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Process for production of acrylic acid, process for the selective oxidation of carbon monoxide, catalyst for the selective oxidation of carbon monoxide, process for producing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2724109C1 true RU2724109C1 (en) | 2020-06-22 |
Family
ID=62023848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019111668A RU2724109C1 (en) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Method of producing acrylic acid, method for selective oxidation of carbon monoxide, catalyst for selective oxidation of carbon monoxide, method for production thereof |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2724109C1 (en) |
WO (1) | WO2018080333A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114618463B (en) * | 2020-12-10 | 2023-11-17 | 中国科学院大连化学物理研究所 | Composite catalyst and preparation method and application thereof |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4051072A (en) * | 1976-04-05 | 1977-09-27 | General Motors Corporation | Method for making pellet type catalyst |
WO2001096270A2 (en) * | 2000-06-14 | 2001-12-20 | Basf Aktiengesellschaft | Method for the production of acrolein or acrylic acid or the mixture thereof from propane |
RU2430083C2 (en) * | 2005-11-24 | 2011-09-27 | Басф Се | Method of producing acrylic acid from propane |
US20130131380A1 (en) * | 2010-03-30 | 2013-05-23 | Arkema France | Process for the selective oxidation of carbon monoxide |
-
2016
- 2016-10-31 RU RU2019111668A patent/RU2724109C1/en active
- 2016-10-31 WO PCT/RU2016/000739 patent/WO2018080333A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4051072A (en) * | 1976-04-05 | 1977-09-27 | General Motors Corporation | Method for making pellet type catalyst |
WO2001096270A2 (en) * | 2000-06-14 | 2001-12-20 | Basf Aktiengesellschaft | Method for the production of acrolein or acrylic acid or the mixture thereof from propane |
RU2430083C2 (en) * | 2005-11-24 | 2011-09-27 | Басф Се | Method of producing acrylic acid from propane |
US20130131380A1 (en) * | 2010-03-30 | 2013-05-23 | Arkema France | Process for the selective oxidation of carbon monoxide |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
M.A.BARAKAT ET AL., Hydrometallurgical Recovery of Nano-Palladium from Spent Catalyst, The Open Mineral Processing Journal, 2009, 2, 31-36. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018080333A1 (en) | 2018-05-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10668441B2 (en) | Heat dissipating diluent in fixed bed reactors | |
RU2391326C1 (en) | Hydrogenation of aromatic compounds | |
RU2341327C2 (en) | Method of preparing catalyst for oxidation and ammoxidation of olefins | |
US7518015B2 (en) | Process for heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of at least one organic starting compound | |
US6746983B2 (en) | Hydrothermally synthesized MO-V-M-X oxide catalysts for the selective oxidation of hydrocarbons | |
EP1407819A2 (en) | Hydrothermally synthesized Mo-V-M-Nb-X oxide catalysts for the selective oxidation of hydrocarbons | |
EP2300447A1 (en) | Process for making ethylene oxide | |
MXPA02003871A (en) | Annealed and promoted catalyst. | |
US10308570B2 (en) | Method for dehydrogenating a hydrocarbon stream with a bimetallic catalyst | |
JP2009520748A (en) | Process for heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of propylene to form acrylic acid | |
CN102176966A (en) | Method of making mixed metal oxide catalysts for ammoxidation and/or oxidation of lower alkane hydrocarbons | |
RU2416595C2 (en) | Method of lowering flash point temperature of fixed catalyst bed during synthesis of acrolein or acrylic acid or mixture thereof via heterogeneously catalysed gas-phase partial oxidation | |
RU2724109C1 (en) | Method of producing acrylic acid, method for selective oxidation of carbon monoxide, catalyst for selective oxidation of carbon monoxide, method for production thereof | |
JP2008156351A (en) | Improved method for selective (amm)oxidation of low-molecular-weight alkanes and alkenes | |
US7417171B2 (en) | Method for preparing an aromatic dialdehyde and manufacturing system for the same | |
ZA200409898B (en) | Catalyst for production of unsaturated aldehyde and unsaturated carboxylic acid and process for its production | |
WO2018020345A1 (en) | Process for producing oxo-synthesis syngas composition by high-pressure hydrogenation of c02 over spent chromium oxide/aluminum catalyst | |
EP4222132A1 (en) | Oxidative dehydrogenation process | |
CN109153627B (en) | Method for using macroporous inert materials in monomer production | |
JPS606629A (en) | Production of formaldehyde | |
KR20220004141A (en) | Reduction of aldehyde by-products using a high-activity and high-selectivity catalyst in the production of acrylic acid | |
JPH0357906B2 (en) | ||
Lloyd et al. | Oxidation catalysts | |
WO2018015828A1 (en) | Process for high-pressure hydrogenation of carbon dioxide to syngas in the presence of used chromium oxide supported catalysts | |
WO2018020343A1 (en) | Process for producing an oxo-synthesis syngas composition by high-pressure hydrogenation over a chromium oxide/aluminum supported catalyst |