Молибденсодержащий катализатор для получения бензола

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Изобретение относится к нефтехимической и химической промышленности, в част­ности, к созданию катализаторов неокислительной конверсии природного газа, состоящего преимущественно из метана, для получения бензола.
Известный высококремнеземный цеолитный катализатор для одностадийного про­цесса неокислительной конверсии метана, включающий в свой состав молибден и второй модифицирующий элемент- никель недостаточно активен и стабилен: через 8 час от на­чала реакции конверсия метана снижается or 1 1.1- 14.2 до 3,5-10,9%. Суммарный выход ароматических углеводородов в первые 60 мин составляет 11.6 %, через 6-8 час - снижа­ется до 10.9-7.2% в зависимости от состава катализатора. Следует отмстить сложность приготовления и высокую стоимость используемых катализаторов, обусловленные тем. что их получают путем сухого механического смешения цеолита и наноразмерных по­рошков Мо и Ni, синтезированных методом электрического взрыва проволоки металлов в среде аргона.
Благодаря тому, что предлагаемый молибденсодержащий катализатор для получения бензола путем неокислительной конверсии природного газа дополнительно содержит лантан или цинк и оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: неолит- ZSM -60.0%; молибден - 5,0; лантан - 0.5-1,0 или цинк - 1.0% и оксид алюминия значительно возрастает активность, стабильность и селективность катализатора. В зави­симости от состава катализатора в течение 18-24 часов от начала реакции конверсия при­родного газа равна 20.0- 20.5%. выход бензола достигает 21.3%.
Предложенные катализаторы позволяют расширить ассортимент катализаторов не- окислительной конверсии метана и повысить выход бензола

Текст

Смотреть все

(51) 01 23/28 (2006.01) 01 29/04 (2006.01) 07 15/04 (2006.01) 07 2/84 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ Следует отметить сложность приготовления и высокую стоимость используемых катализаторов,обусловленные тем, что их получают путем сухого механического смешения цеолита и наноразмерных порошков Мо и , синтезированных методом электрического взрыва проволоки металлов в среде аргона. Благодаря тому,что предлагаемый молибденсодержащий катализатор для получения бензола путем неокислительной конверсии природного газа дополнительно содержит лантан или цинк и оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. цеолит-60,0 молибден - 5,0 лантан - 0,5-1,0 или цинк 1,0 и оксид алюминия значительно возрастает активность,стабильность и селективность катализатора. В зависимости от состава катализатора в течение 18-24 часов от начала реакции конверсия природного газа равна 20,020,5, выход бензола достигает 21,3. Предложенные катализаторы позволяют расширить ассортимент катализаторов неокислительной конверсии метана и повысить выход бензола.(72) Туктин Балга Туктинович Шаповалова Лариса Борисовна Егизбаева Райкуль Иксановна Кубашева Алма Жолдасовна(73) Акционерное общество Институт топлива,катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского(54) МОЛИБДЕНСОДЕРЖАЩИЙ КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БЕНЗОЛА(57) Полезная модель относится к нефтехимической и химической промышленности, в частности, к созданию катализаторов неокислительной конверсии природного газа,состоящего преимущественно из метана, для получения бензола. Известный высококремнеземный цеолитный катализатор для одностадийного процесса неокислительной конверсии метана, включающий в свой состав молибден и второй модифицирующий элемент - никель недостаточно активен и стабилен через 8 час от начала реакции конверсия метана снижается от 11,1-14,2 до 3,5-10,9. Суммарный выход ароматических углеводородов в первые 60 мин составляет 11,6, через 6-8 час - снижается до 10,9-7,2 в зависимости от состава катализатора. Полезная модель относится к нефтехимической и химической промышленности, в частности, к созданию катализаторов неокислительной конверсии природного газа для получения бензола. Казахстан обладает большими запасами природного газа, состоящего преимущественно из метана (до 90). Значительная часть природного газа сжигается из-за отсутствия системы утилизации. Однако ценность природного газа как химического сырья существенно выше, чем в качестве энергоносителя. Природный газ может стать базой для производства большинства органических соединений,получаемых при переработке нефти. Разработка и внедрение современных каталитических технологий переработки природного газа является стратегической задачей для Казахстана. Ароматические углеводороды, в особенности бензол,являются важными химическими продуктами массового производства в нефтехимической промышленности. В настоящее время ароматические соединения в основном получают из фракций нефти, используя процессы каталитического риформинга. Однако по мере того как мировые запасы нефти уменьшаются, возрастает потребность альтернативных источников ароматических углеводородов. Одним возможным альтернативным источником получения ароматических углеводородов служит метан,который является основным компонентом природного газа. Известны катализаторы неокислительной конверсии метана в ароматические углеводороды состава 4 Мо/носитель Коробицина Л.Л.,Козлов В.В., Восмериков А.В. Неокислительная конверсия метана на Мо-содержащих катализаторах.// Известия Томского технического университета. Химия и химические технологии. 2014, Т.325, 3, С 71-79. В качестве носителя использованы цеолиты с мольным отношением 2//23, равным 40, синтезированные с использованием различных темплатов. Катализаторы готовили методом сухого механического смешения цеолита с наноразмерным порошком молибдена, полученным методом электрического взрыва проводника в среде аргона. Смешение осуществляли в шаровой вибромельнице. Процесс неокислительного превращения метана(степень чистоты 99,9) проводили в установке проточного типа с неподвижным слоем катализатора при температуре 750 С и атмосферном давлении, объемная скорость подачи метана составляла 1000 ч 1. Объм загружаемого в трубчатый кварцевый реактор катализатора составлял 1,0 см 3, размер его гранул - 0,5-1,0 мм. Наиболее активным и стабильным являлся катализатор, полученный на основе цеолита,синтезированного с темплатом гексаметилендиамином. Недостатком этого способа является высокая сложность и стоимость используемых катализаторов, а также сравнительно низкая каталитическая активность. В первые моменты 2 реакции конверсия метана составляет 16,0, выход бензол - 8,0 масс, этилена -0,3 масс и нафталина -5 масс. Стабильность катализатора очень низкая через 100-120 мин от начала реакции конверсия метана и выход бензола снижаются почти в 2 раза. Кроме того, используется метан высокой чистоты. Известен катализатор и способ получения ароматических продуктов из смеси, содержащей по меньшей мере 50 метана и С 2-С 4 - алканов(остальное) путем неокислительной конверсии Патент США 6552243 В 2,. Дата публикации 22.04.2003. Авторы. , ,,-.. . Катализатор представляет собой композицию, состоящую из 0,5-4,0 молибдена (в виде карбида или оксикарбида), нанесенного на 4/-5 с соотношением О 2 / 23501. Процесс проводят по меньшей мере в двух параллельных ректорах при температуре 600-800 С,давлении 5,0 атм, скорости подачи сырья 0,1-10 ч-1. Образуется до 30 смеси ароматических соединений, включая бензол, толуол, ксилолы и нафталин. Недостатком этого способа является высокая сложность и стоимость используемых катализаторов, многоступенчатость и достаточно жесткие технологические условия, в частности,проведение процесса в нескольких реакторах и при давлении 5 атм. Активацию катализатора проводят в смеси Н 2 СН 4 11. Для получения индивидуальных ароматических соединений необходимы специальные способы разделения полученной смеси. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является высококремнеземный цеолитный катализатор для одностадийного процесса неокислительной конверсии метана, включающий в свой состав молибден и второй модифицирующий элемент никель, при этом содержание молибдена в катализаторе составляет не более 4,0 мас., и никеля от 0,1 до 0,5 мас. Патент РФ. 2296009 Цеолитный катализатор, способ его приготовления и способ неокислительной конверсии метана. Дата публикации 27.03.2007. Авторы Восмериков А. В.,Коробицына Л. Л., Арбузова Н. В., Ечевский Г. В.,Коденев Е. Г., Козлов В. В., Ануфриенко В. Ф. Испытания образцов катализаторов проводят в проточной установке при температуре реакции 750 С, объемных скоростях подачи метана 8001000 ч-1 и атмосферном давлении. Степень чистоты метана составляет 99,9. Анализ продуктов конверсии метана проводится через 60 мин работы катализатора методом газовой хроматографии. Конверсия метана при объемной скорости 800 ч-1 после 60 мин работы катализатора составляет 11,114,2 в зависимости от состава катализатора. Исследования влияния времени реакции на активность катализаторов показывают,что конверсия сохраняется практически постоянной (1314) в течение 6 час работы катализатора, затем наблюдается постепенное ее снижение, и за время реакции 8 час она уменьшается до 10,9-7,2. Максимальный выход аренов 8,5-11,6 Недостатками этого способа являются- высокая сложность приготовления и стоимость используемых катализаторов, обусловленная тем,что -/-5 катализаторы получают путем сухого механического смешения цеолита -5 с мольным отношением 2/2340 (М 40) и наноразмерных порошков (НРП) Мо и ,полученных методом электрического взрыва проволоки металлов в среде аргона.- используется метан высокой чистоты- низкая стабильность и активность катализатора через 8 час от начала реакции конверсия метана снижается от 11,1-14,2 до 3,5-10,9. Суммарный выход ароматических углеводородов в первые 60 мин составляет 11,6, через 6-8 час - снижается до 10,9-7,2 в зависимости от состава катализатора- для получения индивидуальных ароматических соединений необходимы специальные способы разделения полученной смеси Технической задачей предлагаемой полезной модели является получение катализаторов,обеспечивающих превращение природного газа в бензол, и увеличение срока стабильного действия/-5 катализатора путем добавления оксида алюминия, цинка или лантана в качестве промотирующих элементов. Поставленная техническая задача достигается предлагаемым составом катализатора, включающим цеолит, отличительной особенностью которого является то,что он,кроме молибдена,дополнительно содержит цинк или лантан и оксид алюминия, а в качестве цеолита - цеолитв Н-форме(2/2335,5) при следующем соотношении компонентов, ма.молибден - 5,0,цинк - 1,0 или лантан - 0,5-1, цеолит- 60,0 оксид алюминия - остальное. Полученные катализаторы испытаны в процессе неокислительной конверсии природного газа в проточной установке при атмосферном давлении,при варьировании температуры опыта в пределах 700-750 С, объемная скорость подачи природного газа 200 ч-1. Катализатор в количестве 10 мл помещают в кварцевый трубчатый реактор. Перед началом реакции катализатор нагревают в токе аргона до 700-750 С и выдерживают при этой температуре в течение 20 мин, затем в реактор подают природный газ в смеси с аргоном. Соотношение природный газаргон 11. Состав природного газа метан - 88,4, этан - 8,5,пропанпропилен - 2,6, изобутанбутан остальное. Состав исходных и образующихся соединений анализируют на хроматографе ЛХМ-80, колонка 3500,5 см, заполненная полисорбом-115 ПЭГ(20 000). Каталитическая активность и стабильность приготовленных контактов выше,чем катализаторов, разработанных в наиболее близком прототипе Патент РФ 2296009 Цеолитный катализатор, способ его приготовления и способ неокислительной конверсии метана. Сущность полезной модели иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. 34,0 г оксида алюминия смешивают с 60,0 г цеолита(2/2335,5), добавляют 100 мл воды и тщательно перемешивают. Затем в смесь,содержащую 23 и цеолит , вносят 50 мл водного раствора смеси солей (4)2 МоО 4 2 Н 2 О и а(О 3)2 6 Н 2, содержащего в пересчете на металл 5,0 г молибдена и 1,0 г лантана. Смесь тщательно перемешивают и упаривают на водяной бане до пастообразного состояния. Затем пастообразную смесь формируют в виде гранул. Гранулы подсушивают и подвергают термической обработке в атмосфере воздуха, последовательно выдерживая 5 часов при 150 С, и 3 часа при 500 С. В результате получают катализатор состава,мас. молибден - 5,0 лантан - 1,0 цеолит 60,0 оксид алюминия - 34,0. Полученный катализатор испытывают в процессе неокислительной конверсии природного газа в проточной установке при атмосферном давлении и при температуре опыта 750 С. Объемная скорость подачи природного газа - 200 ч-1. Катализатор в количестве 10 мл помещают в кварцевый трубчатый реактор. Перед началом реакции катализатор нагревают в токе аргона до 750 С и выдерживают при этой температуре в течение 20 мин, затем в реактор подают природный газ в смеси с аргоном. Соотношение природный газаргон 11. Состав природного газа метан - 88,4, этан - 8,5,пропанпропилен - 2,6, изобутанбутан остальное. Состав исходных и образующихся соединений анализируют на хроматографе ЛХМ-80 (колонка 3500,5 см, заполненная полисорбом-115 ПЭГ-20 000). В указанных условиях конверсия природного газа в течение первых 9 часов равна 21,8, выход бензола - 17,4. Через 22 часа от начала реакции конверсия природного газы снижается до 14,0,выход бензола - 16,0. Пример 2. Катализатор Примера 1, температура опыта 700 С В течение 20 часов от начала реакции конверсия природного газы равна 21,0, выход бензола 11,0. Пример 3. 34,5 г оксида алюминия смешивают с 60,0 г цеолита(2/2335,5), добавляют 100 мл воды и тщательно перемешивают. Затем в смесь,содержащую 23 и цеолит , вносят 50 мл водного раствора смеси солей (4)2 МоО 4 2 Н 2 О и а(О 3)2 6 Н 2, содержащего в пересчете на металл 5,0 г молибдена и 0,5 г лантана. Смесь тщательно перемешивают и упаривают на водяной бане до пастообразного состояния. Затем пастообразную смесь формируют в виде гранул. Гранулы подсушивают и подвергают термической обработке в атмосфере воздуха, последовательно выдерживая 5 часов при 150 С, и 3 часа при 500 С. В результате получают катализатор состава,мас. молибден - 5,0 лантан - 0,5 цеолит 60,0 оксид алюминия - 34,5. Полученный катализатор испытывают в процессе неокислительной конверсии природного газа в проточной установке при атмосферном давлении и при температуре опыта 750 С. Объемная скорость подачи природного газа - 200 ч-1. Катализатор в количестве 10 мл помещают в кварцевый трубчатый реактор. Перед началом реакции катализатор нагревают в токе аргона до 750 С и выдерживают при этой температуре в течение 20 мин, затем в реактор подают природный газ в смеси с аргоном. Соотношение природный газаргон 11. Состав природного газа метан - 88,4, этан - 8,5,пропанпропилен - 2,6, изобутанбутан остальное. Состав исходных и образующихся соединений анализируют на хроматографе ЛХМ-80 (колонка 3500,5 см, заполненная полисорбом-115 ПЭГ-20 000). В течение 18 часов от начала реакции конверсия природного газа равна 20,0, выход бензола 13,5. Через 24 часа от начала реакции конверсия бензола равна 19,1 выход бензола - 10,9. Пример 4. 34,0 г оксида алюминия смешивают с 60,0 г цеолита(2/2335,5), добавляют 100 мл воды и тщательно перемешивают. Затем в смесь,содержащую 23 и цеолит , вносят 50 мл водного раствора смеси солей (4)2 МоО 4 2 Н 2 О и(О 3)2 6 Н 2, содержащего в пересчете на металл 5,0 г молибдена и 1,0 г цинка. Смесь тщательно перемешивают и упаривают на водяной бане до пастообразного состояния. Затем пастообразную смесь формируют в виде гранул. Гранулы подсушивают и подвергают термической обработке в атмосфере воздуха, последовательно выдерживая 5 часов при 150 С, и 3 часа при 500 С. В результате получают катализатор состава,мас. молибден - 5,0 цинк - 1,0 цеолит 60,0 оксид алюминия - 34,0. Полученный катализатор испытывают в процессе неокислительной конверсии природного газа в проточной установке при атмосферном давлении,при температуры опыта 750 С. Объемная скорость подачи природного газа - 200 ч-1. Катализатор в количестве 10 мл помещают в кварцевый трубчатый реактор. Перед началом реакции катализатор нагревают в токе аргона до 750 С и выдерживают при этой температуре в течение 20 мин, затем в реактор подают природный газ в смеси с аргоном. Соотношение природный газаргон 11. Состав природного газа метан - 88,4, этан - 8,5,пропанпропилен - 2,6, изобутанбутан остальное. Состав исходных и образующихся соединений анализируют на хроматографе Л-80 (колонка 3500,5 см, заполненная полисорбом-115 ПЭГ-20 000). В течение 23 часов от начала реакции конверсия природного газа равна 20,5, выход бензола 21,3. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Молибденсодержащий катализатор для получения бензола путем неокислительной конверсии природного газа в реакторе проточного типа в присутствии катализатора, содержащего молибден и цеолит , отличающийся тем, что используют катализатор,дополнительно содержащий лантан или цинк и оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. цеолит -- 60,0 молибден - 5,0 лантан - 0,51,0 или цинк - 1,0 оксид алюминия - остальное,процесс ведут при 700-750 С, атмосферном давлении, объмном соотношении природный газаргон, равном 11, скорости подачи реакционной смеси 200 час-1.

МПК / Метки

МПК: B01J 23/28, C07C 15/04, C07C 2/84, B01J 29/04

Метки: бензола, получения, катализатор, молибденсодержащий

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/4-u1477-molibdensoderzhashhijj-katalizator-dlya-polucheniya-benzola.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Молибденсодержащий катализатор для получения бензола</a>

Похожие патенты