RU2782893C1 - Method for producing a metathesis catalyst for lower olefins, catalyst and application thereof - Google Patents
Method for producing a metathesis catalyst for lower olefins, catalyst and application thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2782893C1 RU2782893C1 RU2021134932A RU2021134932A RU2782893C1 RU 2782893 C1 RU2782893 C1 RU 2782893C1 RU 2021134932 A RU2021134932 A RU 2021134932A RU 2021134932 A RU2021134932 A RU 2021134932A RU 2782893 C1 RU2782893 C1 RU 2782893C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- carrier
- molybdenum
- oxide
- moo
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 169
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000005649 metathesis reaction Methods 0.000 title claims description 62
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 title description 12
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N al2o3 Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 83
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 79
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims abstract description 47
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 239000012072 active phase Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims abstract description 13
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 150000002752 molybdenum compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000005865 alkene metathesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 150000003658 tungsten compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims abstract description 4
- VVRQVWSVLMGPRN-UHFFFAOYSA-N oxotungsten Chemical class [W]=O VVRQVWSVLMGPRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229910015621 MoO Inorganic materials 0.000 claims description 54
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 30
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 15
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 10
- 229910004018 SiF Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000005078 molybdenum compound Substances 0.000 claims description 2
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 claims description 2
- VLAPMBHFAWRUQP-UHFFFAOYSA-L Molybdic acid Chemical compound O[Mo](O)(=O)=O VLAPMBHFAWRUQP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- CMPGARWFYBADJI-UHFFFAOYSA-L Tungstic acid Chemical compound O[W](O)(=O)=O CMPGARWFYBADJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 27
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 abstract description 3
- 229910004074 SiF6 Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 abstract description 2
- -1 olefin hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 2
- 229910001884 aluminium oxide Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 35
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 28
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 28
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 20
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 9
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Inorganic materials [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N Ammonium fluoride Chemical compound [NH4+].[F-] LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 description 5
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 5
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 5
- IAQRGUVFOMOMEM-ONEGZZNKSA-N trans-but-2-ene Chemical compound C\C=C\C IAQRGUVFOMOMEM-ONEGZZNKSA-N 0.000 description 5
- QGAVSDVURUSLQK-UHFFFAOYSA-N Ammonium heptamolybdate Chemical compound N.N.N.N.N.N.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Mo].[Mo].[Mo].[Mo].[Mo].[Mo].[Mo] QGAVSDVURUSLQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910015711 MoOx Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DYIZHKNUQPHNJY-UHFFFAOYSA-N oxorhenium Chemical compound [Re]=O DYIZHKNUQPHNJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910003449 rhenium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N Rhenium Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 2
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- PUOAETJYKQITMO-FYJGNVAPSA-N (3E)-1-[1-(4-fluorophenyl)ethyl]-3-[[3-methoxy-4-(4-methylimidazol-1-yl)phenyl]methylidene]piperidin-2-one Chemical compound C=1C=C(N2C=C(C)N=C2)C(OC)=CC=1\C=C(C1=O)/CCCN1C(C)C1=CC=C(F)C=C1 PUOAETJYKQITMO-FYJGNVAPSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229910004573 CdF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000024881 catalytic activity Effects 0.000 description 1
- 238000006471 dimerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N isobutene Chemical group CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к методам получения и модифицирования катализаторов метатезиса олефиновых углеводородов путем изменения кислотных свойств носителя активной фазы катализатора. Описанные здесь катализаторы могут успешно применяться для синтеза пропилена и этилена путем метатезиса непредельных углеводородов.The present invention relates to methods for preparing and modifying olefinic hydrocarbon metathesis catalysts by modifying the acidic properties of the catalyst active phase support. The catalysts described here can be successfully used for the synthesis of propylene and ethylene by the metathesis of unsaturated hydrocarbons.
Известен способ метатезиса олефинов с этиленом на катализаторе, состоящем из 0,1-25,0 % масс. SnO2, MoO3, 0,01-1,00 % масс. - фтор, носитель SiO2 - остальное (US 3923920, 1975).A known method of metathesis of olefins with ethylene on a catalyst consisting of 0.1-25.0% of the mass. SnO 2 , MoO 3 , 0.01-1.00% wt. - fluorine, carrier SiO 2 - the rest (US 3923920, 1975).
Недостатком способа приготовления катализаторов в известном способе является использование в качестве носителя чистого SiO2, что ухудшает взаимодействия активной фазы с носителем и, как следствие, требует повышенных температур при проведении процесса метатезиса (>200°С) для достижения максимальной конверсии.The disadvantage of the method of preparing catalysts in the known method is the use of pure SiO 2 as a carrier, which worsens the interaction of the active phase with the carrier and, as a result, requires elevated temperatures during the metathesis process (>200°C) to achieve maximum conversion.
Известен способ модифицирования катализаторов метатезиса с активным компонентом в виде оксидов Mo, W или Re ионами фтора. Массовое отношение содержания фтора к оксиду активного компонента в катализаторе составляет (0,065-0,20):1. Фтор входит в состав катализатора в виде растворимых неорганических солей, таких как NaF, KF, CdF2 и т.д. Предложено использование полученного катализатора для метатезиса смеси изобутилена с фракцией олефинов C3-C20 (US 3697613, 1972).A known method of modifying metathesis catalysts with an active component in the form of oxides of Mo, W or Re with fluorine ions. The mass ratio of the content of fluorine to the oxide of the active component in the catalyst is (0.065-0.20):1. Fluorine enters the catalyst in the form of soluble inorganic salts such as NaF, KF, CdF 2 , etc. The use of the resulting catalyst for the metathesis of a mixture of isobutylene with a fraction of olefins C 3 -C 20 is proposed (US 3697613, 1972).
Известен способ приготовления рений-оксидных катализаторов на подложке из γ-оксида алюминия, содержащей фтор в качестве аниона. Содержании компонентов в катализаторе в расчете на γ-оксид алюминия, составляет в масс.%: Re2O7 - 0,1-10,0; фтор - 0,2-4,0 Согласно способу, твердый носитель, содержащий фтор, обрабатывают раствором ренийсодержащих соединений и прокаливают при 600-900°С(RU 2292951, 2007).A known method of preparing rhenium oxide catalysts on a substrate of γ-alumina containing fluorine as an anion. The content of the components in the catalyst in terms of γ-alumina, is in wt.%: Re 2 O 7 - 0.1-10.0; fluorine - 0.2-4.0 According to the method, a solid carrier containing fluorine is treated with a solution of rhenium-containing compounds and calcined at 600-900°C (RU 2292951, 2007).
Недостатком способа является использование дорогого и легколетучего рения в качестве активного компонента, а также неконтролируемое распределение фтора на носителе, которым является γ-Al2O3.The disadvantage of this method is the use of expensive and highly volatile rhenium as an active component, as well as uncontrolled distribution of fluorine on the carrier, which is γ-Al 2 O 3 .
Известен способ получения пропилена из этилена путем одновременной димеризации и метатезиса последнего на катализаторе. Катализатор состоит из оксида рения, оксида вольфрама и палладия на оксидном носителе, в качестве которого используют оксид алюминия. Состав катализатора в масс. %: оксид рения 0,5-2,0; оксид вольфрама 5,0-10,0; палладий 0,01-0,25; оксидный носитель - остальное. Согласно способу, оксид алюминия может быть обработан растворами неорганических кислот, что позволит увеличить селективность катализатора к образованию пропилена (RU 2370314, 2009).A known method for producing propylene from ethylene by simultaneous dimerization and metathesis of the latter on a catalyst. The catalyst consists of rhenium oxide, tungsten oxide and palladium on an oxide carrier, which is aluminum oxide. The composition of the catalyst in wt. %: rhenium oxide 0.5-2.0; tungsten oxide 5.0-10.0; palladium 0.01-0.25; oxide carrier - the rest. According to the method, aluminum oxide can be treated with solutions of inorganic acids, which will increase the selectivity of the catalyst to the formation of propylene (RU 2370314, 2009).
Недостатками способа является необходимость обработки носителя кислотами, что значительно увеличивает требования к оборудованию, а также введение дорогостоящего палладия при приготовлении катализатора.The disadvantages of this method are the need to treat the carrier with acids, which significantly increases the requirements for equipment, as well as the introduction of expensive palladium in the preparation of the catalyst.
Из уровня техники известны промышленно используемые катализаторы процесса метатезиса низших олефинов на основе MoO3, WO3, нанесенные на подложку. Установлено, что активная фаза (MoO3) на носителе может быть представлена различными типами групп: изолированными MoO4, олигомерными MoO5/6 группами и кристаллическими MoO3 наночастицами. В литературе сделано предположение, что стабильность и активность упомянутых выше групп значительно различаются. Изолированные MoO4 поверхностные группы являются стабильными, но неактивными в процессе метатезиса низших олефинов при 25-200°С. Олигомерные MoO5/6 поверхностные группы, напротив, превращаются в активные для метатезиса центры при более низкой температуре. Способность поверхностных MoOx групп к активации находится во взаимосвязи с кислотностью носителя. Более активные формы MoO5/6 вероятно образуются на более кислых HO-Al(IV) гидроксильных группах, в то время как MoO4 по-видимому образуются на более основных HO-Al(V/VI). Кристаллические MoO3 наночастицы являются неактивными в метатезисе олефинов и их присутствие уменьшает способность пропилена к активации MoOx групп. Отмечено что, кислотность носителя является важным фактором, влияющим на количество каталитически активных олигомерных форм MoOx, поэтому на носителе с оптимальной кислотностью можно добиться высокой доли олигомерных групп и, как следствие, большой доли легкоактивирующихся MeOx фрагментов. (Chakrabarti A., Wachs I.E. Molecular Structure-Reactivity Relationships for Olefin Metathesis by Al2O3-Supported Surface MoOx Sites // ACS Catal. 2018. Т. 8, № 2. С. 949-959, см. главы 4.1 и 2.1).The prior art known industrially used catalysts for the process of metathesis of lower olefins based on MoO 3 , WO 3 deposited on a substrate. It has been found that the active phase (MoO 3 ) on a support can be represented by various types of groups: isolated MoO 4 , oligomeric MoO 5/6 groups, and crystalline MoO 3 nanoparticles. It has been suggested in the literature that the stability and activity of the groups mentioned above differ significantly. The isolated MoO 4 surface groups are stable but inactive during the metathesis of lower olefins at 25-200°C. Oligomeric MoO 5/6 surface groups, on the contrary, are converted into centers active for metathesis at a lower temperature. The ability of surface MoOx groups to activate is related to the acidity of the support. The more active forms of MoO 5/6 probably form on the more acidic HO-Al(IV) hydroxyl groups, while the MoO 4 appears to form on the more basic HO-Al(V/VI). Crystalline MoO 3 nanoparticles are inactive in olefin metathesis and their presence reduces the ability of propylene to activate MoOx groups. It was noted that the acidity of the support is an important factor affecting the amount of catalytically active oligomeric forms of MoOx; therefore, a high proportion of oligomeric groups and, as a consequence, a large proportion of easily activated MeOx fragments can be achieved on a support with optimal acidity. (Chakrabarti A., Wachs IE Molecular Structure-Reactivity Relationships for Olefin Metathesis by Al 2 O 3 -Supported Surface MoOx Sites // ACS Catal. 2018. Vol. 8, No. 2. P. 949-959, see chapters 4.1 and 2.1).
Способ получения катализатора, описанный в вышеупомянутой статье, и принятый нами за прототип, заключается в следующем. Берут 2 типа промышленных носителей из оксида алюминия с различной кислотностью поверхности. Согласно способу, описанному в статье, осуществляют прокаливание носителя из оксида алюминия на воздухе при 500°С в течение 16 часов, проводят пропитку раствором парамолибдата аммония, сушат при 120°С в течение 2 часов, поднимают температуру до 500°С со скоростью 1°С/мин, выдерживают при конечной температуре 4 часа. Таким способом получены катализаторы, содержащие 13, 18, 20% масс.% MoO3 на алюмооксидной подложке.The method of obtaining the catalyst described in the above article, and adopted by us as a prototype, is as follows. Take 2 types of commercial carriers of aluminum oxide with different acidity of the surface. According to the method described in the article, the aluminum oxide support is calcined in air at 500°C for 16 hours, impregnated with a solution of ammonium paramolybdate, dried at 120°C for 2 hours, the temperature is raised to 500°C at a rate of 1° C/min, held at final temperature for 4 hours. In this way, catalysts containing 13, 18, 20 wt % MoO 3 on an alumina support were obtained.
Методом Рамановской спектроскопии установлено наличие на поверхности испытанных алюмооксидных носителей как изолированных MoO4, так и олигомерных MoO5/6 групп. Однако в указанном источнике информации отсутствуют сведения о методах, позволяющих получить катализатор на алюмооксидном носителе, содержащий преимущественно олигомерные поверхностные MoO5/6 группы.Raman spectroscopy revealed the presence on the surface of the tested alumina carriers of both isolated MoO 4 and oligomeric MoO 5/6 groups. However, in this source of information there is no information about the methods that make it possible to obtain a catalyst on an alumina carrier containing predominantly oligomeric surface MoO 5/6 groups.
В уровне техники нами не обнаружены способы, позволяющие повысить кислотность носителя таким образом, чтобы при дальнейшем введении в катализатор каталитической фазы из оксидов молибдена и вольфрама, указанные оксиды присутствовали на поверхности носителя преимущественно в виде олигомерных MoO5/6 или WO5/6 групп.In the prior art, we have not found methods that make it possible to increase the acidity of the support in such a way that, upon further introduction of the catalytic phase of molybdenum and tungsten oxides into the catalyst, these oxides are present on the surface of the support mainly in the form of oligomeric MoO 5/6 or WO 5/6 groups.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения высокоактивных и селективных гетерогенных катализаторов метатезиса низших олефинов за счет модифицирования исходного носителя, содержащего оксид алюминия, которое обеспечивает повышенное образование на поверхности носителя высокоактивных олигомерных MeOx форм (Me = Mo, W), и как следствие, улучшает каталитические свойства целевого продукта.The objective of the present invention is to develop a method for obtaining highly active and selective heterogeneous catalysts for the metathesis of lower olefins by modifying the initial support containing alumina, which provides an increased formation of highly active oligomeric MeOx forms (Me = Mo, W) on the surface of the support, and as a result, improves catalytic properties of the target product.
Поставленная задача решается описываемым способом получения оксидного катализатора метатезиса низших олефиновых углеводородов, который включает нанесение каталитически активной фазы в виде оксидов молибдена или вольфрама на алюмооксидный носитель, в котором в качестве алюмооксидного носителя берут оксид алюминия или алюминийсодержащий цеолит, или глину. Носитель предварительно пропитывают по влагоемкости модифицирующим раствором солей, содержащих анионы, выбранные из ряда: F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, SiF6 -, SO4 2-, PO4 3-, BO3 3 в течение времени, достаточном для замены поверхностных OH- групп носителя на упомянутые анионы модифицирующих солей, обеспечивая введение анионов модификатора в количестве от 0,1 до 15 мас. %, выдерживание полученной массы не менее 24 часов, высушивание и прокаливание при 450-550°С, обработку модифицированного носителя водным раствором соединений молибдена или вольфрама, способных при термообработке к разложению до соответствующего оксида, после чего проводят сушку и термообработку при 450-550°С в окислительной или инертной среде с образованием на носителе каталитически активной фазы оксидов Mo или W, содержащей олигомерные MoO5/6 или WO5/6 поверхностные группы.The problem is solved by the described method for obtaining an oxide catalyst for the metathesis of lower olefinic hydrocarbons, which includes the deposition of a catalytically active phase in the form of molybdenum or tungsten oxides on an alumina carrier, in which aluminum oxide or an aluminum-containing zeolite, or clay is taken as an alumina carrier. The carrier is pre-impregnated according to its moisture capacity with a modifying solution of salts containing anions selected from the series: F-, Cl-, Br-, I-, bffour -, SiF6 -, SOfour 2-, POfour 3-, BO3 3 for a period of time sufficient to replace the surface OH- carrier groups on the mentioned anions of modifying salts, providing the introduction of modifier anions in an amount of from 0.1 to 15 wt. %, maintaining the resulting mass for at least 24 hours, drying and calcining at 450-550 ° C, processing the modified carrier with an aqueous solution of molybdenum or tungsten compounds capable of decomposing to the corresponding oxide during heat treatment, after which drying and heat treatment are carried out at 450-550 ° С in an oxidizing or inert atmosphere with the formation of a catalytically active phase of oxides of Mo or W containing oligomeric MoO5/6 or WO5/6 surface groups.
Предпочтительно, в качестве соединений молибдена и вольфрама, способных при термообработке к разложению, используют четырехвалентные оксиды молибдена или вольфрама, парамолибдат или паравольфрамат аммония, или молибденовую, или вольфрамовую кислоты, при этом водный раствор указанных соединений берут из расчета образования на носителе 1-15 масс.% оксида Mo или W.Preferably, as compounds of molybdenum and tungsten capable of decomposition during heat treatment, tetravalent oxides of molybdenum or tungsten, paramolybdate or ammonium paratungstate, or molybdic or tungstic acids are used, while an aqueous solution of these compounds is taken based on the formation of 1-15 masses on the carrier .% oxide Mo or W.
Поставленная задача решается также катализатором, полученным вышеописанным способом, предназначенным для метатезиса низших олефиновых углеводородов, содержащим 1-15 мас. % оксида Mo или W на алюмоксидном носителе, в котором каталитически активная фаза содержит олигомерные формы, MoO5/6 или WO5/6, доля которых составляет 25-40%.The problem is also solved by the catalyst obtained as described above, intended for the metathesis of lower olefinic hydrocarbons, containing 1-15 wt. % oxide Mo or W on alumina carrier, in which the catalytically active phase contains oligomeric forms, MoO 5/6 or WO 5/6 , the proportion of which is 25-40%.
Поставленная задача решается также применением полученного катализатора для синтеза пропилена, включающего реакцию метатезиса смеси олефиновых углеводородов С2-С4 в присутствии катализатора, соответствующего данному изобретению, а также применением полученного катализатора для синтеза этилена, включающего реакцию метатезиса смеси олефиновых углеводородов С2-С4 или только одного пропилена в присутствии катализатора, соответствующего данному изобретению.The problem is also solved by using the obtained catalyst for the synthesis of propylene, including the metathesis reaction of a mixture of olefinic hydrocarbons C 2 -C 4 in the presence of a catalyst corresponding to this invention, as well as using the obtained catalyst for the synthesis of ethylene, including the reaction of metathesis of a mixture of olefinic hydrocarbons C 2 -C 4 or propylene alone in the presence of a catalyst according to the invention.
Применение катализаторов, полученных заявленным способом, позволяет без изменения условий протекания реакции метатезиса значительно повысить относительно прототипа показатели конверсии исходного сырья в метатезисе низших олефинов с сохранением селективности на высоком уровне.The use of catalysts obtained by the claimed method allows, without changing the conditions of the metathesis reaction, to significantly increase, relative to the prototype, the conversion rates of the feedstock in the metathesis of lower olefins while maintaining selectivity at a high level.
Возможность осуществления изобретения иллюстрируется ниже конкретными примерами получения заявленного катализатора и сведениями о его эффективности, приведенными в таблицах 1-3.The possibility of carrying out the invention is illustrated below by specific examples of obtaining the claimed catalyst and information about its effectiveness, shown in tables 1-3.
На фигуре 1 схематически изображены 3 типа фрагментов активной фазы, которые при различных условиях проведения процесса получения катализатора, способны образоваться на носителе.Figure 1 schematically depicts 3 types of fragments of the active phase, which, under different conditions of the process of obtaining a catalyst, are able to form on a carrier.
Пример 1. (сравнительный - по прототипу).Example 1. (comparative - according to the prototype).
Молибденсодержащий оксидный катализатор сравнения получают пропиткой 10 г. γ-оксида алюминия водным раствором парамолибдата аммония (NH4)6Mo7O24 при 30°С в течение 24 часов, сушат при 110°С и проводят температурную обработку в атмосфере воздуха при 550°С в течение 3 часов. Итоговый катализатор содержит 9 масс. % MoO3 в расчете на γ-оксид алюминия. Перед проведением каталитических экспериментов здесь и во всех описываемых ниже случаях катализатор продувается азотом при 500°С со скоростью 30 мл/мин. в течение 1 часа.The reference molybdenum oxide catalyst is prepared by impregnating 10 g of γ-alumina with an aqueous solution of ammonium paramolybdate (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 at 30°C for 24 hours, dried at 110°C, and heat treated in air at 550° C within 3 hours. The final catalyst contains 9 wt. % MoO 3 based on γ-alumina. Before carrying out catalytic experiments, here and in all cases described below, the catalyst is purged with nitrogen at 500°C at a rate of 30 ml/min. within 1 hour.
Результаты тестирования предложенных оксидных катализаторов в реакции метатезиса пропилена в этилен и бутилены раскрываются в дальнейших примерах, информация о которых объединена в таблице 1 и таблице 2. В описываемых примерах параметры экспериментов следующие: m катализатора = 3 г, фракция 0,5-1 мм. Скорость подачи пропилена = 30 мл/мин., T реакции = 100°С, давление в реакторе 9 атм. Пробу для анализа продуктов на хроматографе и масс-спектрометре отбирали через 60 и 120 минут после установления заявленного режима протекания реакции.The results of testing the proposed oxide catalysts in the reaction of propylene metathesis to ethylene and butylenes are disclosed in further examples, information about which is combined in Table 1 and Table 2. In the described examples, the experimental parameters are as follows: m catalyst = 3 g, fraction 0.5-1 mm. Propylene feed rate = 30 ml/min., T reaction = 100°C, reactor pressure 9 atm. A sample for analysis of products on a chromatograph and mass spectrometer was taken 60 and 120 minutes after the establishment of the declared reaction mode.
Пример 2.Example 2
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 1, однако перед стадией обработки носителя соединениями молибдена, проводят стадию модифицирования носителя. Стадия модифицирования включает пропитку по влагоемкости фракции 0,5-1 мм носителя раствором соли модификатора в необходимом количестве (анионы и их количество приведены в таблицах ниже). После пропитки выдерживают образовавшеюся смесь в течение суток, высушивают при 110°С в течение 3 часов и прокаливают в течение 5 часов при температурах, указанных в таблицах ниже. В качестве модификатора носителя в примере 2 используют раствор фторида аммония в количестве, обеспечивающем массовую долю фтора в катализаторе 0,1 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена в условиях примера 1, соответствующего прототипу.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 1, however, before the stage of processing the carrier with molybdenum compounds, the stage of modifying the carrier is carried out. The modification stage includes impregnation of a 0.5-1 mm fraction of the carrier with a modifier salt solution in the required amount (anions and their amount are given in the tables below). After impregnation, the resulting mixture is kept for a day, dried at 110°C for 3 hours and calcined for 5 hours at the temperatures indicated in the tables below. As a carrier modifier in example 2, an ammonium fluoride solution is used in an amount that provides a mass fraction of fluorine in the catalyst of 0.1 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the reaction of propylene metathesis under the conditions of example 1 corresponding to the prototype.
Конкретные условия способа получения по всем примерам сведены в таблицы 1-3.The specific conditions of the production method for all examples are summarized in tables 1-3.
Пример 3.Example 3
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют раствор фторида аммония так, что в конечном катализаторе массовая доля фтора составляет 2 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.The preparation of a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an ammonium fluoride solution is used as a carrier modifier so that the mass fraction of fluorine in the final catalyst is 2 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 4.Example 4
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют раствор фторида аммония так, что в конечном катализаторе массовая доля фтора составляет 3 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.The production of a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an ammonium fluoride solution is used as a carrier modifier so that the mass fraction of fluorine in the final catalyst is 3 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 5.Example 5
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют раствор фторида аммония так, что в конечном катализаторе массовая доля фтора составляет 6 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.The production of a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an ammonium fluoride solution is used as a carrier modifier so that the mass fraction of fluorine in the final catalyst is 6 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 6.Example 6
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют раствор фторида аммония так, что в конечном катализаторе массовая доля фтора составляет 15 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.The production of a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an ammonium fluoride solution is used as a carrier modifier so that the mass fraction of fluorine in the final catalyst is 15 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 7.Example 7
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор NH4BF4 так, что в конечном катализаторе массовая доля аниона BF4 - составляет 0,1 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but as a carrier modifier, an aqueous solution of NH 4 BF 4 is used so that in the final catalyst the mass fraction of the anion BF 4 - is 0.1 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 8.Example 8
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор NH4BF4 так, что в конечном катализаторе массовая доля аниона BF4 - составляет 15 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an aqueous solution of NH 4 BF 4 is used as a carrier modifier so that in the final catalyst the mass fraction of the anion BF 4 - is 15 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 9.Example 9
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор NaCl так, что в конечном катализаторе массовая доля хлора составляет 0,1 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an aqueous solution of NaCl is used as a carrier modifier so that the mass fraction of chlorine in the final catalyst is 0.1 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 10.Example 10
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор NaCl так, что в конечном катализаторе массовая доля хлора составляет 1 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an aqueous solution of NaCl is used as a carrier modifier so that the mass fraction of chlorine in the final catalyst is 1 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 11.Example 11.
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор NH4Br так, что в конечном катализаторе массовая доля брома составляет 1 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an aqueous solution of NH 4 Br is used as a carrier modifier so that the mass fraction of bromine in the final catalyst is 1 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 12.Example 12.
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор NH4Br так, что в конечном катализаторе массовая доля брома составляет 15 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.The production of a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an aqueous solution of NH 4 Br is used as a carrier modifier so that the mass fraction of bromine in the final catalyst is 15 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 13.Example 13
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор NH4I так, что в конечном катализаторе массовая доля йода составляет 1 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an aqueous solution of NH 4 I is used as a carrier modifier so that in the final catalyst the mass fraction of iodine is 1 mass. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 14.Example 14
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор NH4I так, что в конечном катализаторе массовая доля йода составляет 15 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an aqueous solution of NH 4 I is used as a carrier modifier so that in the final catalyst the mass fraction of iodine is 15 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 15.Example 15
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но во-первых, массу парамолибдата аммония берут такую, чтобы катализатор содержал 15 масс. % MoO3 в расчете на γ-оксид алюминия. Во-вторых, в качестве модификатора носителя используют раствор фторида аммония так, что в катализаторе массовая доля фтора составляет 1 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.The production of a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but first, the mass of ammonium paramolybdate is taken such that the catalyst contains 15 wt. % MoO 3 based on γ-alumina. Secondly, an ammonium fluoride solution is used as a carrier modifier so that the mass fraction of fluorine in the catalyst is 1 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 16.Example 16
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор (NH4)2SiF6 так, что в конечном катализаторе массовая доля аниона SiF6 2- составляет 0,1 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an aqueous solution of (NH 4 ) 2 SiF 6 is used as a carrier modifier so that in the final catalyst the mass fraction of the SiF 6 2- anion is 0.1 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 17.Example 17.
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор (NH4)2SiF6 так, что в конечном катализаторе массовая доля аниона SiF6 2- составляет 15 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an aqueous solution of (NH 4 ) 2 SiF 6 is used as a carrier modifier so that in the final catalyst the mass fraction of the SiF 6 2- anion is 15 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 18.Example 18.
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор Na2SO4 так, что в конечном катализаторе массовая доля аниона SO4 2- составляет 1 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an aqueous solution of Na 2 SO 4 is used as a carrier modifier so that in the final catalyst the mass fraction of the SO 4 2- anion is 1 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 19.Example 19.
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор Na2SO4 так, что в конечном катализаторе массовая доля аниона SO4 2- составляет 15 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an aqueous solution of Na 2 SO 4 is used as a carrier modifier so that in the final catalyst the mass fraction of the SO 4 2- anion is 15 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 20.Example 20.
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор Na3PO4 так, что в конечном катализаторе массовая доля аниона PO4 3- составляет 1 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an aqueous solution of Na 3 PO 4 is used as a carrier modifier so that in the final catalyst the mass fraction of the PO 4 3- anion is 1 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 21.Example 21.
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор Na3PO4 так, что в конечном катализаторе массовая доля аниона PO4 3- составляет 15 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an aqueous solution of Na 3 PO 4 is used as a carrier modifier so that in the final catalyst the mass fraction of the PO 4 3- anion is 15 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 22.Example 22.
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор H3BO3 так, что в конечном катализаторе массовая доля аниона BO3 3- составляет 0,1 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an aqueous solution of H 3 BO 3 is used as a carrier modifier so that in the final catalyst the mass fraction of the BO 3 3- anion is 0.1 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 23.Example 23.
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор H3BO3 так, что в конечном катализаторе массовая доля аниона BO3 3- составляет 15 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but an aqueous solution of H 3 BO 3 is used as a carrier modifier so that in the final catalyst the mass fraction of the BO 3 3- anion is 15 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 24. (сравнительный, проведен в условиях прототипа без стадии модифицирования носителя, носитель-цеолит, каталитическая фаза- WO3).Example 24 (comparative, carried out under the conditions of the prototype without the stage of modifying the support, the support is zeolite, the catalytic phase is WO 3 ).
Вольфрамсодержащий оксидный катализатор сравнения получают пропиткой 10 г. Na-формы цеолита ZSM-5 (Si/Al=40) водным раствором паравольфрамата аммония (NH4)10H2W12O42 при 30°С в течение 24 часов, сушат при 110°С и проводят температурную обработку в инертной атмосфере при 500°С в течение 5 часов. Итоговый катализатор содержит 9 масс. % WO3 в расчете на оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в Примере 1, за исключением температуры реакции, которая составляет 200°С.The reference tungsten oxide catalyst is obtained by impregnating 10 g of the Na-form of zeolite ZSM-5 (Si/Al=40) with an aqueous solution of ammonium paratungstate (NH 4 ) 10 H 2 W 12 O 42 at 30°C for 24 hours, dried at 110 °C and carry out heat treatment in an inert atmosphere at 500°C for 5 hours. The final catalyst contains 9 wt. % WO 3 in terms of aluminum oxide. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1, except for the reaction temperature, which is 200°C.
Пример 25.Example 25.
Получение вольфрамсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 24, Однако предварительно носитель пропитывают раствором модифицирующей соли. В качестве модификатора носителя используют раствор фторида натрия в количестве, обеспечивающем в катализаторе содержание фтора 0,1 масс. % в расчете на Na- форму цеолита ZSM-5. После чего массу выдерживают в течении суток, высушивают, и термообрабатывают при условиях, указанных в таблице. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена аналогично примеру 1, за исключением температуры реакции, которая составляет 200°С.The preparation of a tungsten-containing oxide catalyst is carried out as in example 24, however, the support is pre-impregnated with a modifying salt solution. As a carrier modifier, a solution of sodium fluoride is used in an amount that provides a fluorine content of 0.1 wt. % based on Na- form of zeolite ZSM-5. After that, the mass is kept for a day, dried, and heat-treated under the conditions indicated in the table. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction analogously to example 1, except for the reaction temperature, which is 200°C.
Пример 26.Example 26.
Получение вольфрамсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 24, но в качестве носителя активной фазы используют глину - каолинит (Si/Al=0,6). В качестве модификатора носителя используют раствор фторида натрия так, что в конечном катализаторе массовая доля фтора составляет 1 масс. % в расчете на носитель. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1, за исключением температуры реакции, которая составляет 200°С.Getting tungsten-containing oxide catalyst is carried out as in example 24, but as the carrier of the active phase using clay - kaolinite (Si/Al=0.6). A solution of sodium fluoride is used as a carrier modifier so that the mass fraction of fluorine in the final catalyst is 1 wt. % based on the media. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in example 1, except for the reaction temperature, which is 200°C.
Пример 27.Example 27.
Получение вольфрамсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 24, но в качестве носителя активной фазы используют каолинит (Si/Al=0,6). В качестве модификатора носителя используют раствор фторида натрия так, что в конечном катализаторе массовая доля фтора составляет 15 масс. % в расчете на носитель. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1, за исключением температуры реакции, которая составляет 200°С.The production of a tungsten-containing oxide catalyst is carried out as in example 24, but kaolinite (Si/Al=0.6) is used as the carrier of the active phase. A solution of sodium fluoride is used as a carrier modifier so that the mass fraction of fluorine in the final catalyst is 15 wt. % based on the media. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in example 1, except for the reaction temperature, which is 200°C.
Пример 28.Example 28.
Получение вольфрамсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 24, но в качестве носителя активной фазы используют Na-форму цеолита MOR (Si/Al=5). В качестве модификатора носителя используют раствор хлорида натрия так, что в конечном катализаторе массовая доля хлора составляет 2 масс. % в расчете на цеолитный носитель. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1, за исключением температуры реакции, которая составляет 200°С.The preparation of a tungsten-containing oxide catalyst is carried out as in example 24, but the Na-form of MOR zeolite (Si/Al=5) is used as the carrier of the active phase. A solution of sodium chloride is used as a carrier modifier so that the mass fraction of chlorine in the final catalyst is 2 wt. % based on the zeolite carrier. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in example 1, except for the reaction temperature, which is 200°C.
Пример 29.Example 29.
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2, но молибден наносят в расчете 1 масс. % MoO3 на носителе, и в качестве модификатора носителя используют раствор фторида аммония так, что в конечном катализаторе массовая доля фтора составляет 2 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1.Obtaining a molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2, but molybdenum is applied at the rate of 1 wt. % MoO3 on the carrier, and ammonium fluoride solution is used as the carrier modifier so that the mass fraction of fluorine in the final catalyst is 2 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1.
Пример 30.Example 30.
Получение вольфрамсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 24, но в качестве носителя активной фазы используют глину - каолинит (Si/Al=0,6) и вольфрам наносят в расчете 1 масс. % WO3 на носителе. В качестве модификатора носителя используют раствор фторида натрия так, что в конечном катализаторе массовая доля фтора составляет 1 масс. % в расчете на носитель. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1, за исключением температуры реакции, которая составляет 200°С.The preparation of a tungsten-containing oxide catalyst is carried out as in example 24, but clay - kaolinite (Si/Al=0.6) is used as the carrier of the active phase, and tungsten is applied at the rate of 1 wt. % WO 3 on the media. A solution of sodium fluoride is used as a carrier modifier so that the mass fraction of fluorine in the final catalyst is 1 wt. % based on the media. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in example 1, except for the reaction temperature, which is 200°C.
Пример 31.Example 31.
Приготовление катализатора аналогично примеру 2. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена и условиях, аналогичных примеру 1, кроме давления, которое было равно 1 атм.The preparation of the catalyst is analogous to example 2. The catalyst was tested in the reaction of propylene metathesis and conditions similar to example 1, except for the pressure, which was equal to 1 atm.
Пример 32.Example 32.
Приготовление катализатора аналогично примеру 4. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена и условиях, аналогичных примеру 1, кроме давления, которое было равно 1 атм.The preparation of the catalyst is analogous to example 4. The catalyst was tested in the reaction of propylene metathesis and conditions similar to example 1, except for the pressure, which was equal to 1 atm.
Пример 33.Example 33.
Молибденсодержащий оксидный катализатор получают пропиткой 10 г. Na-формы цеолита ZSM-5, которую предварительно модифицируют раствором фторида аммония так, что в конечном катализаторе массовая доля фтора составляет 3 масс. % в расчете на носитель (Si/Al=40). Модифицированный носитель пропитывают водным раствором парамолибдата аммония (NH4)6Mo7O24 при 30°С в течение 24 часов, сушат при 110°С и проводят температурную обработку в атмосфере воздуха при 550°С в течение 5 часов. Итоговый катализатор содержит 9 масс. % MoO3 в расчете на носитель. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена и условиях, аналогичных примеру 1, кроме давления, которое было равно 1 атм.A molybdenum-containing oxide catalyst is obtained by impregnating 10 g of the Na-form of ZSM-5 zeolite, which is preliminarily modified with an ammonium fluoride solution so that the mass fraction of fluorine in the final catalyst is 3 wt. % based on the carrier (Si/Al=40). The modified carrier is impregnated with an aqueous solution of ammonium paramolybdate (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 at 30°C for 24 hours, dried at 110°C and heat treated in air at 550°C for 5 hours. The final catalyst contains 9 wt. % MoO 3 based on the media. The catalyst was tested in a propylene metathesis reaction under conditions analogous to Example 1, except for the pressure, which was 1 atm.
Пример 34.Example 34.
Получение вольфрамсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 9, но в качестве носителя активной фазы используют каолинит (Si/Al=0,6). В качестве модификатора носителя используют раствор хлорида натрия так, что в конечном катализаторе массовая доля хлора составляет 1 масс. % в расчете на носитель. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1, за исключением температуры реакции, которая составляла 200°С и давления, которое было равно 1 атм.Obtaining a tungsten-containing oxide catalyst is carried out as in example 9, but kaolinite (Si/Al=0.6) is used as the carrier of the active phase. A solution of sodium chloride is used as a carrier modifier so that the mass fraction of chlorine in the final catalyst is 1 wt. % based on the media. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1, except for the reaction temperature, which was 200° C. and the pressure, which was 1 atm.
Пример 35.Example 35.
Получение вольфрамсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 25, но в качестве модификатора носителя используют водный раствор (NH4)2SiF6 так, что в конечном катализаторе массовая доля аниона SiF6 2- составляет 0,1 масс. % в расчете на γ-оксид алюминия. Катализатор испытан в реакции метатезиса пропилена как в примере 1, за исключением температуры реакции, которая составляла 200°С и давления, которое было равно 1 атм.Obtaining a tungsten-containing oxide catalyst is carried out as in example 25, but an aqueous solution of (NH 4 ) 2 SiF 6 is used as a carrier modifier so that in the final catalyst the mass fraction of the SiF 6 2- anion is 0.1 wt. % based on γ-alumina. The catalyst was tested in the propylene metathesis reaction as in Example 1, except for the reaction temperature, which was 200° C. and the pressure, which was 1 atm.
Пример 36.Example 36.
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 2. Катализатор испытан в реакции метатезиса этилена и бутилена-2. Мольное соотношение олефинов в исходном потоке = 1:1, остальные параметры процесса как в примере 1.Getting molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 2. The catalyst was tested in the reaction of metathesis of ethylene and butylene-2. Molar ratio of olefins in the feed stream = 1:1, other process parameters as in example 1.
Пример 37.Example 37.
Получение молибденсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 7. Катализатор испытан в реакции метатезиса этилена и бутилена-2. Мольное соотношение олефинов в исходном потоке = 1:1, остальные параметры процесса как в примере 1.Getting molybdenum-containing oxide catalyst is carried out as in example 7. The catalyst was tested in the reaction of metathesis of ethylene and butylene-2. Molar ratio of olefins in the feed stream = 1:1, other process parameters as in example 1.
Пример 38.Example 38.
Получение вольфрамсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 28. Катализатор испытан в реакции метатезиса этилена и бутилена-2. Мольное соотношение олефинов в исходном потоке = 1:1, остальные параметры процесса как в примере 1, за исключением температуры, которая была 200°С.Obtaining tungsten-containing oxide catalyst is carried out as in example 28. The catalyst was tested in the reaction of metathesis of ethylene and butylene-2. The molar ratio of olefins in the original stream = 1:1, the rest of the process parameters as in example 1, except for the temperature, which was 200°C.
Пример 39.Example 39.
Получение вольфрамсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 26. Катализатор испытан в реакции метатезиса этилена и бутилена-2. Мольное соотношение олефинов в исходном потоке = 1:1, остальные параметры процесса как в примере 1, за исключением температуры, которая была 200°С.Obtaining tungsten-containing oxide catalyst is carried out as in example 26. The catalyst was tested in the reaction of metathesis of ethylene and butylene-2. The molar ratio of olefins in the original stream = 1:1, the rest of the process parameters as in example 1, except for the temperature, which was 200°C.
Пример 40.Example 40.
Получение вольфрамсодержащего оксидного катализатора проводят как в примере 35. Катализатор испытан в реакции метатезиса этилена и бутилена-2. Мольное соотношение олефинов в исходном потоке = 1:1, остальные параметры процесса как в примере 1, за исключением температуры, которая была 200°С.Obtaining tungsten-containing oxide catalyst is carried out as in example 35. The catalyst was tested in the reaction of metathesis of ethylene and butylene-2. The molar ratio of olefins in the original stream = 1:1, the rest of the process parameters as in example 1, except for the temperature, which was 200°C.
Структура поверхности катализаторов, полученных по вышеприведенным примерам, была нами исследована методом Рамановской спектроскопии.The structure of the surface of the catalysts obtained according to the above examples was investigated by us by the method of Raman spectroscopy.
Данный метод показал, что на поверхности катализаторов доля каталитически активной фазы, представленной олигомерными формами MoO5/6 или WO5/6 составляет 25-40 %. Аналогичные исследования катализаторов, полученных по способу-прототипу с использованием промышленных алюмооксидных подложек, показали, что доля образующихся на носителе олигомерных форм MoO5/6 составляет менее 25 %.. This method showed that on the surface of the catalysts, the proportion of the catalytically active phase represented by the oligomeric forms of MoO 5/6 or WO 5/6 is 25-40%. Similar studies of catalysts obtained by the prototype method using industrial alumina substrates showed that the proportion of MoO 5/6 oligomeric forms formed on the support is less than 25%. .
Вышеприведенные примеры 1-40 показали возможность осуществления изобретения в объеме формулы. Результаты по испытаниям катализаторов в реакциях метатезиса, приведенные в таблицах, показали достижение заявленного технического результата в части повышения каталитической активности целевого продукта, а именно повышение степени конверсии при высокой степени селективности. (Примеры 1 и 24 относятся к способу, соответствующему прототипу).The above examples 1-40 have shown the possibility of carrying out the invention within the scope of the formula. The results of testing catalysts in metathesis reactions, shown in the tables, showed the achievement of the claimed technical result in terms of increasing the catalytic activity of the target product, namely, increasing the degree of conversion with a high degree of selectivity. (Examples 1 and 24 refer to the method corresponding to the prototype).
Таким образом, поставленная задача решена в объеме совокупности признаков формулы изобретения и заявленный технический результат достигнут. Нами разработан новый способ получения оксидного катализатора метатезиса низших олефиновых углеводородов, в котором каталитически активная фаза на носителе представлена олигомерными формами MoO5/6 или WO5/6. Доля олигомерных форм на катализаторе, полученным заявленным способом, выше, чем на катализаторе, полученном известным способом. Кроме того, изобретение расширяет ассортимент способов приготовления катализаторов метатезиса низших олефиновых и, соответственно, ассортимент эффективных катализаторов данного назначения.Thus, the task is solved in the scope of the totality of the features of the claims and the claimed technical result is achieved. We have developed a new method for producing an oxide catalyst for the metathesis of lower olefinic hydrocarbons, in which the catalytically active phase on a support is represented by oligomeric forms of MoO 5/6 or WO 5/6 . The proportion of oligomeric forms on the catalyst obtained by the claimed method is higher than on the catalyst obtained by the known method. In addition, the invention expands the range of methods for the preparation of lower olefin metathesis catalysts and, accordingly, the range of effective catalysts for this purpose.
Claims (6)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2782893C1 true RU2782893C1 (en) | 2022-11-07 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995029755A1 (en) * | 1994-05-03 | 1995-11-09 | Dsm N.V. | Heterogeneous metathesis catalyst |
US6639031B1 (en) * | 1998-01-26 | 2003-10-28 | Merck Gmbh | Coreactive supporting materials for heterogenization of catalysts, cocatalysts and ligands |
US10322983B2 (en) * | 2015-07-31 | 2019-06-18 | IFP Energies Nouvelles | Olefin metathesis method using a catalyst containing aluminum and molybdenum |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995029755A1 (en) * | 1994-05-03 | 1995-11-09 | Dsm N.V. | Heterogeneous metathesis catalyst |
US6639031B1 (en) * | 1998-01-26 | 2003-10-28 | Merck Gmbh | Coreactive supporting materials for heterogenization of catalysts, cocatalysts and ligands |
US10322983B2 (en) * | 2015-07-31 | 2019-06-18 | IFP Energies Nouvelles | Olefin metathesis method using a catalyst containing aluminum and molybdenum |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Chakrabarti A., Wachs I.E. "Molecular Structure-Reactivity Relationships for Olefin Metathesis by Al2O3-Supported Surface MoOx Sites", ACS Catalysis, 2018, Т. 8, n. 2. pp. 949-959. Гордеев Александр Вячеславович "Формирование активной поверхности молибденсодержащих катализаторов метатезиса легких олефинов", Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук, Томск, 2014. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3317014B1 (en) | Propylene production using a mesoporous silica foam metathesis catalyst | |
EP3571178B1 (en) | Multiple-stage catalyst system for self-metathesis with controlled isomerization and cracking | |
US7582805B2 (en) | Supported catalyst for the selective hydrogenation of alkynes and dienes | |
Corma et al. | Isobutane/2-butene alkylation on zeolite beta: Influence of post-synthesis treatments | |
TWI450878B (en) | Ethylene oligomerization catalyst and use thereof | |
US7754647B2 (en) | Activated metathesis catalysts | |
US11286218B2 (en) | Hydrocarbon conversion process | |
JPH05103995A (en) | Catalyst for disproportionating olefin and olefin disproportionation method using the same | |
US20140296605A1 (en) | Catalyst composition for the dehydrogenation of alkanes | |
EP3050621A1 (en) | Metathesis catalyst and process for producing olefin | |
RU2782893C1 (en) | Method for producing a metathesis catalyst for lower olefins, catalyst and application thereof | |
NL2021397B1 (en) | A process for preparing a hierarchical zeolite catalyst for aromatization of C5-C9 alkane | |
KR102464447B1 (en) | Catalyst system and process for conversion of hydrocarbon feed using the catalyst system | |
JPH04228418A (en) | Zeolite containing metal and its manufacture as well as use of said zeolite in contact reaction process | |
US6034020A (en) | Zeolite-based catalyst material, the preparation thereof and the use thereof | |
DE69205234T2 (en) | Catalyst for metathesis of olefins. | |
WO2018108544A1 (en) | Hydrocarbon conversion catalyst system | |
JP4493997B2 (en) | Hydrodesulfurization catalyst for hydrocarbon oil and method for producing the same | |
KR102351691B1 (en) | Method for preparing spray-dried metathesis catalyst and method for using same | |
RU2792590C1 (en) | High-silicon zeolite-containing oligomerization catalyst, method for its preparation and use | |
EP3335793B1 (en) | Catalyst for the conversion of a hydrocarbon feed comprising a saturated hydrocarbon compound to olefin products | |
RU2463109C1 (en) | Dehydrogenation catalyst, production method thereof and method of producing c2-c5 olefin hydrocarbons using said catalyst | |
JP4198208B2 (en) | Manufacturing method of low branching octene | |
EP1479664A2 (en) | Process for preparing olefins by metathesis in the presence of a carbide or oxycarbide of a transition metal | |
US20210039077A1 (en) | Bimetal-incorporated mesoporous silicates for alcohol dehydration and related methods |