Способ получения углеродного носителя для катализатора

 

Изобретение касается каталитической химии, в частности получения углеродного носителя для разных катализаторов, например палладиевого, используемого в нефтехимии. Процесс ведут из высокоструктурной сажи с показателем адсорбции по дибутилфталату, равным 110 -190 мл на 100 г сажи. Сажу сначала обрабатывают газообразными углеводородами при 750 - 1200^oC и перемешивании до образования уплотненного материала, т.е. до увеличения массы на 220 - 400%, а затем - паровоздушной смесью до снижения массы на 7 - 60%. Эти условия увеличивают стабильность полученного носителя к физико-механическому воздействию, например к вибрационно-ударной обработке Pd-катализатора на носителе. Потеря активности катализатора снижается в 3 - 10 раз меньше, чем в известном случае, т.е. с 7,9 до 34,1%, против 83,6%. 1 табл.

Изобретение относится к получению углеродных материалов и может найти применение в нефтехимической и химической промышленности для получения углеродных носителей катализаторов и сорбентов. Целью изобретения является получение носителя с увеличенной стабильностью по отношению к физико-механическому воздействию за счет использования сажи определенной структуры и изменения одного из параметров обработки. П р и м е р 1. В кварцевый реактор внутренним диаметром 90 мм загружают 100 см³ высокотемпературной сажи с адсорбцией по дибутилфталату (АДБФ) 110 мл/100 г, реактор приводят во вращение с угловой скоростью 2π рад/мин. Внешним нагревателем реактор разогревают до температуры 900^oC и в слой непрерывно перемешиваемой сажи подают 170 л/ч пропан-бутановой смеси с содержанием 50% пропана и 50% бутана. После уплотнения сажи до привеса 220% вместо пропан-бутановой подают паровоздушную смесь с содержанием 0,2 мас.ч. воздуха на 1 мас. ч. водяного пара с удельным расходом 0,8 кг/кг уплотненного углеродного материала и проводят активацию углеродного материала до потери массы на 22% Приготовленный на этом носителе катализатор содержит 0,5 мас. палладия. Палладий распределен во внешнем слое носителя с полушириной кривой распределения палладия 20 мкм. Начальная активность исходного катализатора в реакции гидрирования 2,6-диметилфенола составляет 2,40 моль/л·ч. Начальная активность подвергнутого вибрационно-ударной обработке катализатора составляет 1,58 моль/л·ч. Потеря активности катализатора 34,1% П р и м е р 2. Носитель получают в условиях примера 1. Для уплотнения используют сажу с адсорбцией по дибутилфталату 190 мл/100 г. Уплотнение производят до привеса 400% от массы сажи и обработку паровоздушной смесью до убыли массы на 21% Приготовленный на носителе катализатор содержит 0,5 мас. палладия. Палладий распределен во внешнем слое носителя с полушириной кривой распределения 20 мкм. Начальная активность исходного катализатора составляет 2,39 моль/л·ч. Начальная активность подвергнутого вибрационно-ударной обработке катализатора составляет 2,20 моль/л·ч. Потеря активности катализатора 7,9% П р и м е р 3. Носитель получают в условиях примера 1. Для уплотнения используют сажу с адсорбцией по дибутилфталату 110 мл/100 г. Уплотнение проводят до привеса 280 мас. от массы сажи и обработку паровоздушной смесью до убыли массы на 22% Начальная активность исходного катализатора на основе данного носителя составляет 2,39 моль/л·ч. Начальная активность подвернутого вибрационно-ударной обработке катализатора составляет 1,95 моль/л·ч. Потеря активности катализатора 18,5% П р и м е р 4. Носитель получают в условиях примера 1. Для уплотнения используют сажу с адсорбцией по дибутилфталату 190 мл/100 г. Уплотнение проводят до привеса 220 мас. от массы сажи и обработку паровоздушной смесью до убыли массы на 20% Начальная активность исходного катализатора на основе данного носителя составляет 2,35 моль/л·ч. Начальная активность подвергнутого вибрационно-ударной обработке катализатора составляет 1,73 моль/л·ч. Потеря активности катализатора 26,4% П р и м е р 5. Носитель получают в условиях примера 1. Для уплотнения используют сажу с адсорбцией по дибутилфталату 150 мл/100 г. Уплотнение проводят до привеса 360 мас. от массы сажи и обработку паровоздушной смесью до убыли массы на 22% Приготовленный на носителе катализатор содержит 0,5 мас. палладия. Начальная активность исходного катализатора составляет 2,37 моль/л·ч. Начальная активность подвергнутого вибрационно-ударной обработке катализатора составляет 2,05 моль/л·ч. Потеря активности катализатора составляет 13,3% В приведенных примерах степени уплотнения и активации определяются весовым методом. Катализаторы готовят известным способом путем пропитки носителя смесью растворов палладия, хлористоводородной кислоты и карбоната натрия и последующим восстановлением палладия водородом. Содержание палладия на катализаторах во всех примерах составляет 0,5 мас. Распределение палладия по объему гранулы в катализаторах определяют методом электронного зонда и оценивают полушириной кривой распределения. Испытание катализатора проводят в трубчатом реакторе диаметром 10 мм. В реактор загружают 5 г катализатора, устанавливают поток водорода 45 мл/мин, нагревают реактор до 210^oC и подают в реактор 2,6-диметилфенол со скоростью 0,02 г/мин. Продукты гидрирования 2,6-диметилциклогексанон и 2,6-диметилциклогексанол анализируют хроматографическим методом. Стабильность катализатора определяют по методике, моделирующей процесс длительной эксплуатации катализатора. Определяют активность свежеприготовленного катализатора в модельной реакции гидрирования 2,6-диметилфенола. Катализатор подвергают вибрационно-ударному воздействию в потоке воздуха в цилиндрическом аппарате с вращающимся внутри него ротором. Для этого в аппарат загружают 46 см³ исследуемого катализатора, устанавливают объемную скорость подачи воздуха для обдува катализатора 200 л/ч и приводят во вращение ротор со скоростью 2800 об/мин. Продолжительность вибрационно-ударной обработки катализатора 1 ч. Определяют активность обработанного катализатора в модельной реакции (гидрирование 2,6-диметилфенола), определяют потерю активности обработанного катализатора, которая характеризует стабильность. Использование сажи с адсорбцией по дибутилфталату ниже 110 мл/100 г не позволяет получить носители с высокой стабильностью вследствие низкой прочности удерживания активного компонента на их поверхности. Использование сажи с адсорбцией по дибутилфталату более 190 мл/100 г не позволяет существенно повысить стабильность катализаторов, при этом значительно возрастают затраты на производство сажи. Уплотнение сажи до привеса менее 220 мас. не позволяет получить высокостабильные катализаторы на углеродном носителе. Верхний предел уплотнения сажи 400 мас. определяется в основном межчастичным пространством в грануле сажи и для указанного уровня структурности сажи приближается к предельно возможному. Для приготовления носителей могут быть использованы сажи с удельной поверхностью до 400 м²/г. В таблице дана сравнительная характеристика предлагаемого и известного способов. Как видно из представленных данных стабильность катализатора, полученного предложенным способом, в 3 10 раз выше стабильности катализатора, полученного известным способом.

Формула изобретения

Способ получения углеродного носителя для катализатора путем обработки сажи газообразными углеводородами при перемешивании и температуре 750-1200^oС до образования уплотненного углеродного материала с последующей его обработкой паровоздушной смесью до снижения массы на 7-60% отличающийся тем, что, с целью получения носителя с увеличенной стабильностью по отношению к физико-механическому воздействию, в качестве сажи используют высокоструктурную сажу с показателем адсорбции по дибутилфталату, равным 110-190 мл на 100 г сажи, и обработку сажи ведут до увеличения ее массы на 220-400 мас.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---