RU2751336C1 - Catalyst, method for its preparation, and method for transalkylation of benzene with diethylbenzenes using it - Google Patents

Catalyst, method for its preparation, and method for transalkylation of benzene with diethylbenzenes using it Download PDF

Info

Publication number
RU2751336C1
RU2751336C1 RU2020132683A RU2020132683A RU2751336C1 RU 2751336 C1 RU2751336 C1 RU 2751336C1 RU 2020132683 A RU2020132683 A RU 2020132683A RU 2020132683 A RU2020132683 A RU 2020132683A RU 2751336 C1 RU2751336 C1 RU 2751336C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
granules
zeolite
transalkylation
diethylbenzenes
Prior art date
Application number
RU2020132683A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Леонардович Павлов
Рашида Алмагиевна Басимова
Андрей Степанович Алябьев
Данис Хасанович Файрузов
Азамат Мансурович Хабибуллин
Айрат Зарифович Ахметшин
Антон Львович Максимов
Дамир Ахатович Шавалеев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Газпром нефтехим Салават" (ООО "Газпром нефтехим Салават")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Газпром нефтехим Салават" (ООО "Газпром нефтехим Салават") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Газпром нефтехим Салават" (ООО "Газпром нефтехим Салават")
Priority to RU2020132683A priority Critical patent/RU2751336C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2751336C1 publication Critical patent/RU2751336C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/10Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/08Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y
    • B01J29/085Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y containing rare earth elements, titanium, zirconium, hafnium, zinc, cadmium, mercury, gallium, indium, thallium, tin or lead
    • B01J29/088Y-type faujasite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/04Mixing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C6/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a different number of carbon atoms by redistribution reactions
    • C07C6/08Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a different number of carbon atoms by redistribution reactions by conversion at a saturated carbon-to-carbon bond
    • C07C6/12Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a different number of carbon atoms by redistribution reactions by conversion at a saturated carbon-to-carbon bond of exclusively hydrocarbons containing a six-membered aromatic ring
    • C07C6/123Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a different number of carbon atoms by redistribution reactions by conversion at a saturated carbon-to-carbon bond of exclusively hydrocarbons containing a six-membered aromatic ring of only one hydrocarbon
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

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

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: invention relates to methods for producing a transalkylation catalyst, including zeolite and an inorganic binder, to a catalyst and a method for transalkylating aromatic hydrocarbons to form ethylbenzene in the presence of the resulting catalyst. A catalyst containing more than 65% of the volume of meso-and macropores with a diameter of 2-50 nm is prepared by mixing, weight percentage of the resulting catalyst: 80-90 zeolite Y in H+REE form with a particle size of no more than 2 microns, 10-20 binder, 1-3 plasticizer, pellet forming, drying and calcining. Next, the granules are activated with an acid solution with a concentration of 0.1-0.3 n at 70-90°C, for 1.0-1.5 hours, the granules are washed, dried and calcined.EFFECT: invention provides increased conversion of diethylbenzenes, the yield of ethylbenzene, and increased strength of the catalyst.6 cl, 1 tbl, 10 ex

Description

Изобретение относится к способам получения катализатора трансалкилирования, включающим цеолит и неорганическое связующее вещество, к катализатору, и к способу трансалкилирования ароматических углеводородов с образованием этилбензола в присутствии полученного катализатора. Изобретение может быть использовано в нефтехимической промышленности.The invention relates to methods for producing a transalkylation catalyst comprising a zeolite and an inorganic binder, to a catalyst, and to a method for transalkylating aromatic hydrocarbons with the formation of ethylbenzene in the presence of the resulting catalyst. The invention can be used in the petrochemical industry.

Известен «Катализатор алкилирования и способ его приготовления» (пат. US 5036033 от 30.07.1991). Катализатор используется в процессах алкилирования и трансалкилирования ароматических углеводородов олефинами С24 и содержит ультрастабильный цеолит Y в кислотной Н+-форме с молярным отношением SiO2/Al2O3 менее или равным 20. В составе катализатора от 70 до 95 мас.% цеолита и 5-30 мас.% связующего - оксида алюминия. Содержание оксида натрия менее 0,6 мас.%Known "Alkylation catalyst and method for its preparation" (US Pat. US 5036033 from 30.07.1991). The catalyst is used in the processes of alkylation and transalkylation of aromatic hydrocarbons with olefins C 2 -C 4 and contains an ultrastable zeolite Y in an acidic H + -form with a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio less than or equal to 20. The catalyst contains from 70 to 95 wt. % zeolite and 5-30 wt.% binder - aluminum oxide. Sodium oxide content less than 0.6 wt%

Известен способ получения этилбензола (пат. US 4169111 от 25.09.1979). В качестве активного компонента катализатора используется парастабилизированный цеолит Y в кислотной Н+-форме с молярным отношением SiO2/Al2O3 от 4 до 12. Катализатор содержит 90 мас.% цеолита и 10 мас.% связующего - оксида алюминия (однако, чаще всего содержание связующего 30 мас.%, а цеолита 70 мас.%). Предпочтительный диаметр мезо- и макропор в гранулах катализатора от 30 до 100 нм. Содержание оксида натрия менее 0,5 мас.%A known method of producing ethylbenzene (US Pat. US 4169111 from 25.09.1979). As an active component of the catalyst, parastabilized zeolite Y is used in the acidic H + form with a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 from 4 to 12. The catalyst contains 90 wt.% Zeolite and 10 wt.% Binder - alumina (however, more often total binder content 30 wt.%, and zeolite 70 wt.%). The preferred diameter of meso- and macropores in the catalyst granules is from 30 to 100 nm. Sodium oxide content less than 0.5 wt%

Известен способ алкилирования и трансалкилирования с использованием цеолитсодержащих катализаторов (пат. US 5324877 от 28.06.1994). В патенте приведен способ приготовления катализатора, который содержит 90 мас.% ультрастабильного цеолита Y в кислотной Н+-форме и 10 мас.% связующего - оксида алюминия. Молярное отношение SiO2/Al2O3 в цеолите составляет от 6 до 12. Содержание Na2O в катализаторе менее или равно 0,6 мас.%The known method of alkylation and transalkylation using zeolite catalysts (US Pat. US 5324877 from 28.06.1994). The patent describes a method for preparing a catalyst that contains 90 wt.% Of ultrastable zeolite Y in acidic H + -form and 10 wt.% Of a binder — alumina. The molar ratio SiO 2 / Al 2 O 3 in the zeolite is from 6 to 12. The content of Na 2 O in the catalyst is less than or equal to 0.6 wt.%

Известны «Процессы жидкофазного алкилирования и трансалкилирования» (пат. US 4459426 от 12.07.1982) ароматических углеводородов олефинами С24. Катализатор для этих процессов содержит цеолит Y в кислотной Н+-форме и связующее - оксид алюминия при их массовом соотношении от 75/25 до 90/10. Предпочтительный диаметр мезо- и макропор в гранулах катализатора составляет от 30 до 100 нм. Содержание Na2O в катализаторе менее или равно 0,7 мас.%, кроме того в катализаторах содержится 0,5-5,0 мас.% оксидов металлов II группы.Known "Processes of liquid-phase alkylation and transalkylation" (US Pat. US 4459426 from 12.07.1982) of aromatic hydrocarbons with olefins C 2 -C 4 . The catalyst for these processes contains zeolite Y in an acidic H + -form and a binder - alumina at a weight ratio of 75/25 to 90/10. The preferred diameter of the meso- and macropores in the catalyst granules is from 30 to 100 nm. The content of Na 2 O in the catalyst is less than or equal to 0.7 wt.%, In addition, the catalysts contain 0.5-5.0 wt.% Of Group II metal oxides.

В качестве катализаторов жидкофазного алкилирования или трансалкилирования ароматических углеводородов используются и другие катализаторы, активными компонентами которых служат цеолиты типов бета или морденит.As catalysts for liquid-phase alkylation or transalkylation of aromatic hydrocarbons, other catalysts are also used, the active components of which are zeolites of the beta or mordenite types.

Известен способ жидкофазного алкилирования или трансалкилирования на катализаторе, содержащем цеолит типа бета (пат. US 5081323 от 14.01.1992). Катализатор содержит 60-80 мас.% цеолита с молярным отношением SiO2/Al2O3 от 5 до 50 в кислотной Н+-форме и связующее - оксид алюминия.The known method of liquid-phase alkylation or transalkylation on a catalyst containing a zeolite of the beta type (US Pat. US 5081323 from 14.01.1992). The catalyst contains 60-80 wt.% Zeolite with a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 from 5 to 50 in the acidic H + -form and the binder is aluminum oxide.

Известны «Каталитическая композиция для алкилирования ароматических соединений, способ их алкилирования и трансалкилирования» (пат. RU 2147929 от 15.06.1995), «Каталитическая композиция и способ алкилирования и/или переалкилирования ароматических соединений» (пат. RU 2189859 от 11.12.1997). Катализаторы содержат 50-90 мас.% цеолита бета в кислотной Н+-форме, а остальное - связующее (оксид алюминия). При этом экстрацеолитовая (мезо- и макро-) пористость гранул - объем пор радиусом более 10 нм составляет не менее 35% от всего объема пор. В способах алкилирования и трансалкилирования ароматических соединений используется один и тот же катализатор. В пат. RU 2189859 приведена типовая блок-схема приготовления катализатора трансалкилирования, состоящего из цеолита и связующего вещества.Known "Catalyst composition for the alkylation of aromatic compounds, a method for their alkylation and transalkylation" (US Pat. RU 2147929 from 15.06.1995), "Catalyst composition and a method of alkylation and / or transalkylation of aromatic compounds" (US Pat. RU 2189859 from 11.12.1997). The catalysts contain 50-90 wt.% Zeolite beta in the acidic H + -form, and the rest is a binder (aluminum oxide). In this case, the extrazeolite (meso- and macro-) porosity of the granules - the pore volume with a radius of more than 10 nm is at least 35% of the total pore volume. The processes for the alkylation and transalkylation of aromatic compounds use the same catalyst. In US Pat. RU 2189859 shows a typical block diagram of the preparation of a transalkylation catalyst consisting of a zeolite and a binder.

Известен «Катализатор для процессов алкилирования и трансалкилирования ароматических углеводородов» (пат. US 4849570 от 11/03/1988). Катализатор содержит от 75 до 90 мас.%) цеолита морденит в кислотной Н+-форме и связующее (оксид алюминия) - остальное. Катализатор производят в виде сферических, экструдированных или зернистых гранул. В примерах приведено описание способа приготовления катализатора.Known "Catalyst for the processes of alkylation and transalkylation of aromatic hydrocarbons" (US Pat. US 4849570 from 11/03/1988). The catalyst contains from 75 to 90 wt.%) Mordenite zeolite in acidic H + -form and a binder (aluminum oxide) - the rest. The catalyst is produced in the form of spherical, extruded or granular granules. The examples describe a method for preparing a catalyst.

Известен способ получения катализатора трансалкилирования и способ трансалкилирования бензола диэтилбензолами с его использованием (пат. RU 2478429 от 28.07.2011). Получают катализатор трансалкилирования бензола диэтилбензолами в виде цилиндрических гранул правильной формы, содержащий 100 мас.% цеолита Y в кислотной Н+-форме, который со степенью замещения ионов Na+ на Н+ не менее 0,95 и при этом более 80% объема транспортных пор гранул составляют поры диаметром больше 100 нм. Способ получения катализатора включает последовательные обработки водными растворами солей аммония с концентрацией 20-25 г/дм3 (в пересчете на NH4 +) при соотношении масса гранул: объем раствора, равном (1:6)-(1:7) и температурах 80-90°С в течение 1,0-1,5 ч, чередуя три или четыре стадии указанной обработки с двумя или тремя промежуточными прокалками соответственно при температурах 540-600°С в течение 3-4 ч. С использованием указанного выше катализатора осуществляют трансалкилирование бензола диэтилбензолами при повышенных температуре и давлении.A known method for producing a catalyst for transalkylation and a method for transalkylating benzene with diethylbenzenes with its use (US Pat. RU 2478429 from 28.07.2011). A catalyst for the transalkylation of benzene with diethylbenzenes is obtained in the form of cylindrical granules of regular shape, containing 100 wt.% Of zeolite Y in acid H + -form, which with a degree of substitution of Na + ions by H + not less than 0.95 and more than 80% of the volume of transport pores the granules are pores with a diameter greater than 100 nm. The method for preparing the catalyst includes sequential treatment with aqueous solutions of ammonium salts with a concentration of 20-25 g / dm 3 (in terms of NH 4 + ) at a ratio of the mass of granules: solution volume equal to (1: 6) - (1: 7) and temperatures of 80 -90 ° C for 1.0-1.5 hours, alternating three or four stages of said treatment with two or three intermediate calcinations, respectively, at temperatures of 540-600 ° C for 3-4 hours. Using the above catalyst, transalkylation is carried out benzene with diethylbenzenes at elevated temperature and pressure.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является «Каталитическая композиция и способ трансалкилирования ароматических углеводородов» (пат. RU 2351393 от 15.12.2003, кл. B01J 29/04; B01J 35/10; B01J 37/04; С07С 6/12; C10G 29/20), который и выбран за прототип.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention is "Catalytic composition and method of transalkylation of aromatic hydrocarbons" (US Pat. RU 2351393 from 15.12.2003, class B01J 29/04; B01J 35/10; B01J 37/04; С07С 6 / 12; C10G 29/20), which was chosen as the prototype.

Согласно прототипу каталитическая композиция содержит деалюминированный цеолит Y в кислотной Н+-форме с молярным отношением SiO2/Al2O3 от 10 до 20 и связующее вещество γ - оксид алюминия. Массовое соотношение цеолит/связующее находится в пределах от 1:1 до 4:1.According to the prototype, the catalytic composition contains dealuminated zeolite Y in acidic H + -form with a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 from 10 to 20 and a binder γ - aluminum oxide. The mass ratio of zeolite / binder is in the range from 1: 1 to 4: 1.

Каталитическая композиция представляет собой цилиндрические гранулы правильной формы диаметром не менее 1,8 мм. Гранулы обладают развитой структурой транспортных пор и по меньшей мере 30% объема мезо- и макропор приходится на поры, диаметр которых больше 100 нм.The catalytic composition is cylindrical granules of regular shape with a diameter of at least 1.8 mm. Granules have a well-developed structure of transport pores and at least 30% of the volume of meso- and macropores falls on pores with a diameter greater than 100 nm.

Прочность таких гранул составляет 1,7 кг/мм (прочность на раздавливание/длина гранулы) или 0,8 кг/мм2 (прочность на раздавливание/площадь поперечного сечения гранулы).The strength of these granules is 1.7 kg / mm (crushing strength / granule length) or 0.8 kg / mm 2 (crushing strength / granule cross-sectional area).

Способ приготовления каталитической композиции в соответствии с прототипом включает следующие стадии:The method for preparing the catalytic composition in accordance with the prototype includes the following stages:

- приготовление смеси, состоящей из цеолита Y в кислотной Н+-форме и предшественника связующего вещества, выбранного из бемита или псевдобемита, путем механического смешения компонентов в высокоскоростном смесителе;- preparation of a mixture consisting of zeolite Y in acidic H + -form and a binder precursor selected from boehmite or pseudoboehmite by mechanical mixing of the components in a high-speed mixer;

- медленное добавление к этой смеси (при постоянном перемешивании) раствора уксусной кислоты с концентрацией не более 0,5 мас.% в таком количестве, чтобы конечное отношение массы кислоты к общей массе смеси составляло от 0,25 до 0,50%;- slowly adding to this mixture (with constant stirring) a solution of acetic acid with a concentration of not more than 0.5 wt.% in such an amount that the final ratio of the mass of acid to the total mass of the mixture is from 0.25 to 0.50%;

- экструзионное формование смеси;- extrusion molding of the mixture;

- высушивание полученных гранул в токе воздуха при температуре не выше 30°С в течение не менее 48 ч;- drying the obtained granules in a stream of air at a temperature not exceeding 30 ° C for at least 48 hours;

- ступенчатый подъем температуры (22 ч) до конечной температуры прокаливания (550-600°С) и выдержку при этой температуре в течение 8 ч.- a stepwise rise in temperature (22 h) to the final calcination temperature (550-600 ° C) and holding at this temperature for 8 h.

Способ трансалкилирования ароматических углеводородов включает взаимодействие бензола с диэтилбензолами в присутствии каталитической композиции, содержащей не более 80 мас.% цеолита Y в кислотной Н+-форме с молярным отношением SiO2/Al2O3 в интервале от 11 до 17. Реакцию проводят в жидкой или в газожидкой фазе при температуре 150-300°С; давлении 20-50 атм; объемной скорости подачи сырья 0,5-10 ч-1, молярном отношении бензол: диэтилбензол, равном (3-30):1.The method of transalkylation of aromatic hydrocarbons involves the interaction of benzene with diethylbenzenes in the presence of a catalyst composition containing not more than 80 wt.% Of zeolite Y in acidic H + -form with a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 in the range from 11 to 17. The reaction is carried out in liquid or in the gas-liquid phase at a temperature of 150-300 ° C; pressure 20-50 atm; volumetric feed rate of the raw material 0.5-10 h -1 , molar ratio benzene: diethylbenzene, equal to (3-30): 1.

Известная каталитическая композиция (прототип), способ ее получения и способ трансалкилирования ароматических углеводородов с ее использованием имеет следующие недостатки:The known catalytic composition (prototype), a method for its production and a method for transalkylation of aromatic hydrocarbons with its use has the following disadvantages:

- низкое содержание цеолита Y в кислотной Н+-форме (не более 80 мас.%) в составе катализатора, что приводит к недостаточно высокой активности катализатора в реакции трансалкилирования бензола диэтилбензолами, а именно низким показателям конверсии диэтилбензолов и выхода целевого продукта-этилбензола;- a low content of zeolite Y in the acidic H + -form (no more than 80 wt.%) in the composition of the catalyst, which leads to insufficiently high activity of the catalyst in the reaction of transalkylation of benzene with diethylbenzenes, namely, low conversion rates of diethylbenzenes and the yield of the target product, ethylbenzene;

- каталитическая композиция обладает недостаточно развитой вторичной пористой структурой гранул, что осложняет доставку реагирующих веществ к активным центрам катализатора и отвод продуктов реакции и, в конечном итоге, снижает активность композиций за счет их преждевременной дезактивации;- the catalytic composition has an insufficiently developed secondary porous structure of granules, which complicates the delivery of reactants to the active centers of the catalyst and the removal of reaction products and, ultimately, reduces the activity of the compositions due to their premature deactivation;

- низкая механическая прочность каталитической композиции, что приводит к образованию пыли и крошки на стадиях производства, транспортировки, а также при эксплуатации и регенерации катализатора.- low mechanical strength of the catalytic composition, which leads to the formation of dust and crumbs at the stages of production, transportation, as well as during operation and regeneration of the catalyst.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение упрощение способа получения катализатора обладающего высокой активностью в реакциях трансалкилирования бензола диэтилбензолами и высокой прочностью гранул.The technical problem to be solved by the claimed invention is to simplify the method for producing a catalyst with high activity in the reactions of transalkylation of benzene with diethylbenzenes and high strength of the granules.

Цель предлагаемого изобретения заключается в совершенствовании способа жидкофазного трансалкилирования бензола диэтилбензолами, а именно повышении конверсии диэтилбензолов, выхода этилбензола, повышении прочности катализатора и исключении образования крошки и пыли при производстве, транспортировке, эксплуатации и регенерации катализатора.The purpose of the present invention is to improve the method of liquid-phase transalkylation of benzene with diethylbenzenes, namely, to increase the conversion of diethylbenzenes, the yield of ethylbenzene, to increase the strength of the catalyst and to eliminate the formation of crumbs and dust during the production, transportation, operation and regeneration of the catalyst.

Поставленная цель достигается за счет использования в способе трансалкилирования катализатора в виде механически прочных гранул, содержащих более 65% объема мезо- и макропор диаметром 2-50 нм. Катализатор получают путем смешения 80-90 мас.% порошка цеолита Y в Н+РЗЭ - форме с размером частиц не более 2 мкм, 10-20 мас.% связующего, пластификатора в количестве 1-3 мас.% на получаемый катализатор, экструзионного формования гранул, сушки и прокалки. Далее гранулы активируют раствором кислоты с концентрацией 0,1-0,3 н при температуре 70-90°С, в течение 1,0-1,5 ч, гранулы промывают деминерализованной водой, высушивают и прокаливают.This goal is achieved through the use in the method of transalkylation of a catalyst in the form of mechanically strong granules containing more than 65% of the volume of meso- and macropores with a diameter of 2-50 nm. The catalyst is obtained by mixing 80-90 wt% of zeolite Y powder in H + REE - form with a particle size of not more than 2 μm, 10-20 wt% of a binder, a plasticizer in an amount of 1-3 wt% for the resulting catalyst, extrusion molding granules, drying and calcining. Next, the granules are activated with an acid solution with a concentration of 0.1-0.3 n at a temperature of 70-90 ° C, for 1.0-1.5 hours, the granules are washed with demineralized water, dried and calcined.

Наиболее оптимально получать катализатор при следующих условиях:It is most optimal to obtain a catalyst under the following conditions:

- высушивание гранул при температуре 120-150°С в течение 3-4 ч, прокаливание гранул при температуре 540-600°С в течение 6 ч;- drying the granules at a temperature of 120-150 ° C for 3-4 hours, calcining the granules at a temperature of 540-600 ° C for 6 hours;

- активация раствором кислоты при соотношение масса гранул (г): объем раствора (мл), равно от 1:6 до 1:7;- activation with an acid solution at the ratio of the mass of the granules (g): the volume of the solution (ml), equal to from 1: 6 to 1: 7;

- использование порошка цеолита Y с молярным отношением SiO2/Al2O3 от 5 до 11 и содержанием РЗЭ 5-6 мас.%.- the use of powder of zeolite Y with a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 from 5 to 11 and a REE content of 5-6 wt.%.

В качестве пластификатора может применются крахмал, карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), метилцеллюлоза, полиэфиры (например, полиэтиленгликоль).As a plasticizer, starch, carboxymethyl cellulose (CMC), methyl cellulose, polyesters (for example, polyethylene glycol) can be used.

В качестве кислоты может применятся органические (например, лимонная) и неорганические (например, соляная) кислоты.As an acid, organic (for example, citric) and inorganic (for example, hydrochloric) acids can be used.

Полученный катализатор используется для трансалкилирования бензола диэтилбензолами в жидкой фазе при повышенных температуре и давлении.The resulting catalyst is used for the transalkylation of benzene with diethylbenzenes in the liquid phase at elevated temperatures and pressures.

Сущность изобретения иллюстрируется примерами 2-5. Примеры 6-10 являются сравнительными.The essence of the invention is illustrated by examples 2-5. Examples 6-10 are comparative.

Пример 1 (прототип).Example 1 (prototype).

80 г (в пересчете на абсолютно сухое вещество) цеолита Y CBV 712 (молярное отношение SiO2/Al2O3, содержание РЗЭ 5,5 мас.%) в порошкообразной форме и 20 г (в пересчете на абсолютно сухое вещество) псевдобемита Versal V-250 в порошкообразной форме загружают в турбомиксер (число оборотов мешалки - 1000 об/мин). Затем добавляют 58 см3 водного раствора ледяной уксусной кислоты 0,5 мас.% с постоянной скоростью в течение 36 минут при скорости вращения мешалки 400 об/мин. Затем смесь дополнительно перемешивают при скорости вращения мешалки 400 об/мин в течение 12 мин. Полученную массу подвергают экструзии. Экструдированный продукт в форме правильных цилиндров диаметром 2,1 мм помещают в сушильную печь и высушивают при температуре 25°С в течение 48 ч. Затем гранулы прокаливают по ступенчатому температурному режиму. Температуру поднимают от комнатной до 120°С в течение 360 мин, выдерживают при этой температуре в течение 120 мин, от 120 до 350°С - в течение 360 мин, выдерживают при этой температуре 240 мин, от 350 до 550°С - в течение 240 мин, выдерживают при этой температуре в течение 480 мин. Готовый катализатор анализируют.80 g (in terms of absolutely dry matter) zeolite Y CBV 712 (molar ratio SiO 2 / Al 2 O 3 , REE content 5.5 wt.%) In powder form and 20 g (in terms of absolutely dry matter) pseudoboehmite Versal V-250 in powder form is loaded into a turbomixer (the number of revolutions of the mixer is 1000 rpm). Then add 58 cm 3 aqueous solution of glacial acetic acid 0.5 wt.% At a constant rate for 36 minutes at a speed of rotation of the mixer 400 rpm. The mixture is then further stirred at a stirrer speed of 400 rpm for 12 minutes. The resulting mass is subjected to extrusion. The extruded product in the form of regular cylinders with a diameter of 2.1 mm is placed in a drying oven and dried at a temperature of 25 ° C for 48 hours. Then the granules are calcined in a stepwise temperature regime. The temperature is raised from room temperature to 120 ° C within 360 min, held at this temperature for 120 min, from 120 to 350 ° C - for 360 min, held at this temperature for 240 min, from 350 to 550 ° C - for 240 min, kept at this temperature for 480 min. The finished catalyst is analyzed.

Определение механической прочности на раздавливание проводят согласно ОСТ 38.01134-77. Катализаторы и адсорбенты. - 1978.The determination of the mechanical crushing strength is carried out according to OST 38.01134-77. Catalysts and adsorbents. - 1978.

Пористую структуру гранул исследуют методом ртутной порометрии на ртутном поромере «Porosimeter-2000» по измерению кривых вдавливания ртути. Пенетрацию ртути в поры диаметром от 8 до 2000 нм осуществляют при давлении от 0,1 до 200 МПа. Свойства катализатора приведены в таблице 1.The porous structure of the granules is investigated by the method of mercury porosimetry on a mercury porosimeter "Porosimeter-2000" by measuring the curves of indentation of mercury. The penetration of mercury into pores with a diameter of 8 to 2000 nm is carried out at a pressure of 0.1 to 200 MPa. The properties of the catalyst are shown in Table 1.

Пример 2.Example 2.

Перемешивают в турбомиксере при скорости вращения мешалки 400 об/мин, следующие увлажненные компоненты:Stir in a turbomixer at a stirrer rotation speed of 400 rpm, the following wetted components:

- 80 г (в пересчете на абсолютно сухое вещество) цеолита Y в Н+РЗЭ - форме (молярное отношение SiO2/Al2O3=7) в порошкообразной форме со размером частиц 1 мкм;- 80 g (in terms of absolutely dry matter) zeolite Y in H + REE - form (molar ratio SiO 2 / Al 2 O 3 = 7) in powder form with a particle size of 1 micron;

- 20 г (в пересчете на абсолютно сухое вещество) псевдобемита Versal V-250 в порошкообразной форме;- 20 g (in terms of absolutely dry matter) pseudoboehmite Versal V-250 in powder form;

- 2 г (в пересчете на абсолютно сухое вещество) крахмала (пластификатор).- 2 g (in terms of absolutely dry matter) starch (plasticizer).

Полученную массу подвергают экструзии. Экструдированный продукт в форме правильных цилиндров диаметром 2,1 мм высушивают при температуре 120-150°С в течение 3-4 ч. Затем гранулы прокаливают при температуре 540-600°С в течение 6 ч. Далее осуществляют активацию гранул обработкой раствором лимонной кислоты с концентрацией 0,2 н при температуре 80°С, в течение 1,0 ч и соотношении масса гранул (г): объем раствора (мл), равном (1:6). Осуществляют промывку деминерализованной водой, высушивание при температуре 120-150°С в течение 4 ч и прокаливание при температуре 540-600°С в течение 6 ч.The resulting mass is subjected to extrusion. The extruded product in the form of regular cylinders 2.1 mm in diameter is dried at a temperature of 120-150 ° C for 3-4 hours. Then the granules are calcined at a temperature of 540-600 ° C for 6 hours. concentration of 0.2 N at a temperature of 80 ° C, for 1.0 h and the ratio of the mass of granules (g): solution volume (ml), equal to (1: 6). Washing is carried out with demineralized water, drying at a temperature of 120-150 ° C for 4 hours and calcination at a temperature of 540-600 ° C for 6 hours.

Свойства катализатора приведены в таблице 1.The properties of the catalyst are shown in Table 1.

Пример 3-5. Опыты осуществлялись в соответствии с примером 2.Example 3-5. The experiments were carried out in accordance with example 2.

Сравнительные примеры 6-10 выполнялись аналогично примеру 2, со следующими отличиями.Comparative examples 6-10 were performed similarly to example 2, with the following differences.

В примере 6 содержание пластификатора выше требуемого.In example 6, the content of the plasticizer is higher than required.

В примерах 7, 10 содержание соотношение цеолит / связующее отличается от требуемого.In examples 7, 10, the content of the ratio of zeolite / binder is different from the required.

В примере 8 условия активации раствором кислоты отличаются от требуемого.In example 8, the activation conditions with an acid solution differ from the required one.

В примере 9 дисперсность порошка цеолита отличается от требуемой.In example 9, the fineness of the zeolite powder differs from the required one.

Каталитические свойства известного и синтезированных катализаторов (примеры 1-10) оценивают в изотермическом режиме на установке проточного типа. В реактор загружают 30 см3 катализатора, который предварительно измельчают для получения однородной (по длине гранул) фракции 2,5-3 мм. Пространство под и над слоем катализатора заполняют битым кварцем (насадкой) фракции 2,5-3 мм. Высота загруженного слоя катализатора и насадки - 75-80 мм, внутренний диаметр реактора - 25 мм.The catalytic properties of the known and synthesized catalysts (examples 1-10) are evaluated in isothermal mode in a flow-through unit. The reactor is charged with 30 cm 3 of the catalyst, which is pre-crushed to obtain a uniform (along the length of the granules) fraction of 2.5-3 mm. The space under and above the catalyst bed is filled with broken quartz (packing) of 2.5-3 mm fraction. The height of the loaded catalyst bed and packing is 75-80 mm, the inner diameter of the reactor is 25 mm.

Перед началом испытаний проводят герметизацию системы. Включают обогрев печи и поднимают температуру в реакторе до 150-160°С со скоростью не более 20 град/ч. При этой температуре катализатор сушат в токе азота в течение 3-4 ч, затем температуру поднимают до 220°С и при этой температуре дополнительно выдерживают катализатор в течение 1 ч. Температуру реакции поддерживают автоматически. Устанавливают давление в реакторе 2,5 МПа и начинают подачу сырья.Before starting the tests, the system is sealed. The furnace is heated and the temperature in the reactor is raised to 150-160 ° C at a rate of no more than 20 deg / h. At this temperature, the catalyst is dried in a stream of nitrogen for 3-4 hours, then the temperature is raised to 220 ° C and the catalyst is additionally kept at this temperature for 1 hour. The reaction temperature is maintained automatically. The pressure in the reactor is set to 2.5 MPa and the feed is started.

В качестве сырья используют смесь бензола по ГОСТ 9572-93 и диэтилбензолов по ТУ 2414-135-05766575-2007.A mixture of benzene according to GOST 9572-93 and diethylbenzenes according to TU 2414-135-05766575-2007 is used as raw material.

Условия проведения испытаний полученных катализаторов:Test conditions for the obtained catalysts:

температура, °Сtemperature, ° С 210210 давление, МПаpressure, MPa 2,52.5 объемная скорость по сырью, ч-1 space velocity for raw materials, h -1 1,01.0 массовое соотношение бензол/диэтилбензолыmass ratio benzene / diethylbenzenes 5/15/1 продолжительность эксперимента, чexperiment duration, h 5656

Состав сырья и продукты реакции анализируют хроматографическим методом на приборе Кристаллюкс -4000М на капиллярной колонке длиной 60 м, обработанной ZB WAX в режиме программированного подъема температуры с использованием пламенно-ионизационного детектора. Идентификацию компонентов проводят сравнением времени их удерживания с эталонными индивидуальными веществами. Расчет хроматограмм проводят методом «внутренней нормализации».The composition of the raw material and the reaction products are analyzed by chromatography on a Kristallux-4000M device on a 60 m long capillary column treated with ZB WAX in a programmed temperature rise mode using a flame ionization detector. Components are identified by comparing their retention times with reference individual substances. Calculation of chromatograms is carried out by the "internal normalization" method.

Конверсию диэтилбензолов (ДЭБ) рассчитывают по формуле, (X), %:The conversion of diethylbenzenes (DEB) is calculated by the formula, (X),%:

Figure 00000001
Figure 00000001

где С1 - массовая доля ДЭБ в сырье, мас.%;where C 1 is the mass fraction of DEB in the raw material, wt%;

С2 - массовая доля ДЭБ в катализате, мас.%.С 2 - mass fraction of DEB in catalysis, wt%.

Выход этилбензола (мас.%) принимается из данных хроматограмм. Каталитические свойства катализаторов, полученных по примерам 1-10, приведены в таблице 1.The ethylbenzene yield (wt%) is taken from these chromatograms. The catalytic properties of the catalysts obtained in examples 1-10 are shown in table 1.

Как показывают сравнительные примеры отклонения от заявляемого изобретения не позволяют решить техническую задачу.As the comparative examples show, deviations from the claimed invention do not allow solving the technical problem.

Таким образом, заявленный технический результат достигается лишь в совокупности признаков, приведенных в формуле изобретения. Thus, the claimed technical result is achieved only in the totality of the features given in the claims.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (6)

1. Способ получения катализатора для трансалкилирования бензола диэтилбензолами, включающий приготовление цилиндрических гранул путем смешения цеолита и связующего, экструзионного формования гранул, сушки и прокалки гранул, отличающийся тем, что смешивают 10-20 мас.% связующего, 80-90 мас.% порошка цеолита Y в Н+РЗЭ-форме с размером частиц не более 2 мкм, пластификатор в количестве 1-3 мас.% на получаемый катализатор, сформованные гранулы высушивают и прокаливают, гранулы активируют раствором кислоты с концентрацией 0,1-0,3 н при температуре 70-90°С, в течение 1,0-1,5 ч, гранулы промывают деминерализованной водой, высушивают и прокаливают.1. A method of obtaining a catalyst for the transalkylation of benzene with diethylbenzenes, including the preparation of cylindrical granules by mixing zeolite and a binder, extrusion molding of granules, drying and calcining the granules, characterized in that 10-20 wt.% Binder, 80-90 wt.% Zeolite powder are mixed Y in H + REE-form with a particle size of no more than 2 microns, plasticizer in an amount of 1-3 wt.% For the resulting catalyst, the formed granules are dried and calcined, the granules are activated with an acid solution with a concentration of 0.1-0.3 N at a temperature 70-90 ° C, for 1.0-1.5 hours, the granules are washed with demineralized water, dried and calcined. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высушивание гранул осуществляют при температуре 120-150°С в течение 3-4 ч, прокаливание гранул - при температуре 540-600°С в течение 6 ч.2. The method according to claim 1, characterized in that the drying of the granules is carried out at a temperature of 120-150 ° C for 3-4 hours, the calcination of the granules is carried out at a temperature of 540-600 ° C for 6 hours. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при активации раствором кислоты соотношение масса гранул (г):объем раствора (мл), равно от 1:6 до 1:7.3. A method according to claim 1, characterized in that upon activation with an acid solution, the ratio of the mass of the granules (g): the volume of the solution (ml) is from 1: 6 to 1: 7. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют порошок цеолита Y с молярным отношением SiO2/Al2O3 от 5 до 11 и содержанием РЗЭ 5-6 мас.%.4. The method according to claim 1, characterized in that the powder of zeolite Y is used with a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 from 5 to 11 and a REE content of 5-6 wt.%. 5. Катализатор для трансалкилирования бензола диэтилбензолами в виде гранул, отличающийся тем, что катализатор получен по пп. 1-4 и содержит более 65% объема мезо- и макропор диаметром 2-50 нм.5. Catalyst for transalkylation of benzene with diethylbenzenes in the form of granules, characterized in that the catalyst is obtained according to PP. 1-4 and contains more than 65% of the volume of meso- and macropores with a diameter of 2-50 nm. 6. Способ трансалкилирования бензола диэтилбензолами, включающий взаимодействие бензола с диэтилбензолами в жидкой фазе на цеолитсодержащем катализаторе при повышенных температуре и давлении, отличающийся тем, что используют катализатор по п. 5.6. A method for the transalkylation of benzene with diethylbenzenes, comprising the interaction of benzene with diethylbenzenes in the liquid phase on a zeolite-containing catalyst at elevated temperature and pressure, characterized in that the catalyst according to claim 5 is used.
RU2020132683A 2020-10-02 2020-10-02 Catalyst, method for its preparation, and method for transalkylation of benzene with diethylbenzenes using it RU2751336C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020132683A RU2751336C1 (en) 2020-10-02 2020-10-02 Catalyst, method for its preparation, and method for transalkylation of benzene with diethylbenzenes using it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020132683A RU2751336C1 (en) 2020-10-02 2020-10-02 Catalyst, method for its preparation, and method for transalkylation of benzene with diethylbenzenes using it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2751336C1 true RU2751336C1 (en) 2021-07-13

Family

ID=77020033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020132683A RU2751336C1 (en) 2020-10-02 2020-10-02 Catalyst, method for its preparation, and method for transalkylation of benzene with diethylbenzenes using it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2751336C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU187735A1 (en) * М. Миначев, Я. И. Исаков , В. И. Гаранин METHOD FOR PREPARING CATALYSTS FOR CONVERSION OF AROMATIC HYDROCARBONS
WO2005077866A1 (en) * 2004-02-09 2005-08-25 Abb Lummus Global Inc. Hydrocarbon alklyation using a nanocrystalline zeolite y catalyst
RU2351393C2 (en) * 2002-12-20 2009-04-10 Полимери Эуропа С.П.А. Catalyst composition and method of aromatic hydrocarbon transalkylation
RU2478429C1 (en) * 2011-07-28 2013-04-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Catalyst, method for production thereof and method for transalkylation of benzene with diethylbenzenes using said catalyst
RU2510293C2 (en) * 2008-12-22 2014-03-27 Тоталь Рафинаж Маркетинг Modified zeolites y with trimodal intracrystalline structure, method for production thereof and use thereof
RU2552645C2 (en) * 2009-12-03 2015-06-10 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Method of preparing faujasite zeolite
CN111099615A (en) * 2018-10-25 2020-05-05 中国石油化工股份有限公司 Preparation method of mesoporous Y molecular sieve
WO2020127664A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-25 Zeopore Technologies Nv Method for generating new faujasite zeolites

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU187735A1 (en) * М. Миначев, Я. И. Исаков , В. И. Гаранин METHOD FOR PREPARING CATALYSTS FOR CONVERSION OF AROMATIC HYDROCARBONS
RU2351393C2 (en) * 2002-12-20 2009-04-10 Полимери Эуропа С.П.А. Catalyst composition and method of aromatic hydrocarbon transalkylation
WO2005077866A1 (en) * 2004-02-09 2005-08-25 Abb Lummus Global Inc. Hydrocarbon alklyation using a nanocrystalline zeolite y catalyst
RU2510293C2 (en) * 2008-12-22 2014-03-27 Тоталь Рафинаж Маркетинг Modified zeolites y with trimodal intracrystalline structure, method for production thereof and use thereof
RU2552645C2 (en) * 2009-12-03 2015-06-10 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Method of preparing faujasite zeolite
RU2478429C1 (en) * 2011-07-28 2013-04-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Catalyst, method for production thereof and method for transalkylation of benzene with diethylbenzenes using said catalyst
CN111099615A (en) * 2018-10-25 2020-05-05 中国石油化工股份有限公司 Preparation method of mesoporous Y molecular sieve
WO2020127664A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-25 Zeopore Technologies Nv Method for generating new faujasite zeolites

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
И.М. Колесников. Катализ в газонефтяной отрасли.− М., 2012. Технология катализаторов, И.П. Мухленов, Е.И. Добкина, В.И. Дерюжкина, В.Е. Сороко; Под ред. Проф. И.П. Мухленова, 3-е изд., перераб. - Л.: Химия, 1989. *
Шавалеев Д.А., Павлов М.Л. и др. "Синтез катализатора и изучение его свойств в реакции трансалкилирования бензола диэтилбензолами", Нефтегазовое дело, 2019, т. 17, номер 6, с.117-121. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11547988B2 (en) Catalytic composition and structures made thereof
AU663621B2 (en) Process for extruding crystalline aluminosilicates
Blasco et al. Supported heteropolyacid (HPW) catalysts for the continuous alkylation of isobutane with 2-butene: The benefit of using MCM-41 with larger pore diameters
RU2561100C2 (en) Method of obtaining titanium zeolite-based catalyst
RU2565599C2 (en) Binder-free molecular sieve-based catalyst and method for production thereof
RU2563648C2 (en) Improved method of producing zeolite-based catalyst for converting methanol into olefins
UA113633C2 (en) METHOD OF PREPARATION OF CATALYST BASED ON MODIFIED PHOSPHORUS OF ZEOLITE AND APPLICATION OF SUCH CATALYST
RU2563649C2 (en) Method of producing zeolite-based catalyst for converting methanol into olefins
RU2698458C2 (en) Dehydration-hydrolysis methods and catalysts therefor
US20030171631A1 (en) Solid base catalyst and use thereof in base catalysis
IL23341A (en) Process for preparing zeolites
JP2017527536A (en) Alkylation process using cerium-rich rare earth-containing zeolite and catalyst containing metal hydride
RU2751336C1 (en) Catalyst, method for its preparation, and method for transalkylation of benzene with diethylbenzenes using it
RU2478429C1 (en) Catalyst, method for production thereof and method for transalkylation of benzene with diethylbenzenes using said catalyst
KR100569655B1 (en) Dealuminated nu-86 zeolite and conversion method of hydrocarbons using it
US9758442B2 (en) Method for dehydrating and isomerising alcohols using a non-zeolite aluminosilicate solid
BR112017000254B1 (en) paraffin isomerization catalyst, and, process for preparing an isomerization catalyst and for isomerizing a hydrocarbon feed
EP0309048A1 (en) Silica extrudates
US9511361B2 (en) Spherical zeolitic catalyst for converting methanol into olefins
JP4830944B2 (en) Bifunctional catalysts for ethylbenzene dealkylation and xylene isomerization
RU2306979C2 (en) Paraffin hydrocarbon isomerization catalyst (embodiments)
Butruille et al. Propene alkylation of biphenyl catalyzed by alumina pillared clays and related acidic oxides
RU2772462C1 (en) Catalyst for transalkylation of diisopropylbenzenes with benzene into isopropylbenzene and method for its preparation
RU2553256C1 (en) Method of producing catalyst and method for transalkylation of benzene with diethylbenzenes using same
RU2097129C1 (en) Catalyst for alkylation of benzene with propylene and method for its production