Катализатор для окисления этанола в ацетон

 

Использование: каталитическая химия, в частности производство катализаторов для окисления этанола в ацетон. Сущность изобретения: катализатор содержит оксид цинка 96,5 8 - 97,9 мас. % БФ ZnO, оксид церия 2,1 - 3,42 мас. % БФ CeO₂. Катализатор получают смешением раствора оксида церия в воде с раствором оксида цинка в гидроксиде аммония. Полученную суспензию сушат и прокаливают. 2 табл.

Изобретение может быть использовано для получения ацетона ценного продукта нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к созданию нового высокоактивного катализатора превращения этанола в ацетон.

Ацетон, как известно, получают из изопропилового спирта. И только в последние годы стали появляться работы по получению ацетона непосредственно из этанола.

Известны катализаторы получения ацетона из этанола, включающие цинкоксидные, железооксидные, кальцийоксидные [1-3] Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является получение ацетона из этанола на катализаторе состава Fe₂O₃:CaO1:1 [2] На этом катализаторе при 450^оС выход ацетона составляет 52% при конверсии этанола 57,8% Этот способ выбран заявителем за прототип.

Целью изобретения является катализатор, обеспечивающий более высокую активность и селективность в процессе превращения этанола в ацетон.

Поставленная задача достигается превращением этанола на Zn-Cе-оксидном катализаторе, имеющим атомное соотношение компонентов Zn:Ce:O 9:0,1:(9,2 ± 0,02), содержание оксидов следующее, в мас. ZnO 97,71; CeO₂ 2,29.

Использование этого катализатора позволяет достичь 100% степени превращения этанола при 73%-ном выходе ацетона.

Данный катализатор позволяет увеличить выход ацетона по сравнению с прототипом.

Таким образом, отличительной особенностью изобретения является то, что разработан новый катализатор процесса превращения этанола в ацетон.

При проведении патентного поиска в литературе не обнаружено использование указанного катализаторе в процессе превращения этанола в ацетон, что позволяет заявителю считать предлагаемый катализатор данного процесса соответствующим критерию изобретения "новый катализатор".

Ниже приводятся примеры, иллюстрирующие изобретение.

Во всех примерах процесса превращения этанола в ацетон изучали при следующих условиях: объемная скорость подачи реагентов 780 ±0 ч^-1, соотношение этанол:азот:водяной пар 1:2:10, при атмосферном давлении и температуре процесса 400-500^оС, времени контакта, равном ≈2 с.

П р и м е р 1. Процесс превращения этанола проводят на Zn-Ce-оксидном катализаторе с содержанием оксидов, ZnO 97,71% СеО₂ 2,29% Катализатор готовили следующим образом. 24,31 г ZnO растворяют в 150 мл NH₄OH, 0,57 г СеО₂ растворяют в 20 мл дистиллированной воды. Затем при перемешивании раствор СеО₂ в воде добавляют в раствор ZnO в NH₄OH. Образующуюся суспензию сушат при 110^оС и прокаливают 2 ч при 300^оС, затем 4 ч при 550^оС.

П р и м е р 2. Превращение этанола проводят на Zn-Ce-оксидном катализаторе с содержанием оксидов, ZnO 97,43; СеО₂ 2,57.

Катализатор готовили следующим образом. 24,24 г ZnO растворяют в 150 мл NH₄OH, 0,64 г СеО₂ растворяют в 20 мл дистиллированной воды. Затем при перемешивании раствор СеО₂ в воде добавляют в раствор ZnO в NH₄OH. Образующуюся суспензию сушат при 110^оС и прокаливают 2 ч при 300^оС, затем 4 ч при 550^оС.

П р и м е р 3. Этанол превращают на Zn-Ce-оксидном катализаторе с содержанием оксидов, ZnO 97,9; СеО₂ 2,1.

Для приготовления катализатора 24,37 г ZnO растворяют в 150 мл NH₄OH, 0,52 г СеО₂ растворяют в 20 мл дистиллированной воды. Затем при перемешивании раствор СеO₂ в воде добавляют в раствор ZnO в NH₄OH. Образующуюся суспензию сушат при 110^оС и прокаливают 2 ч при 300^оС, затем 4 ч при 550^оС.

П р и м е р 4. Превращение этанола проводили на Zn-Ce-оксидном катализаторе с составом оксидов, ZnO 98,83, СеО₂ 1,17.

24,6 г ZnO растворяют в 150 мл NH₄OH; 0,29 г СеО₂ растворяют в 20 мл дистиллированной воды. Затем при перемешивании раствор СеО₂ в воде добавляют в раствор ZnO в NH₄OH. Образующуюся суспензию сушат при 110^оС и прокаливают 2 ч при 300^оС, затем 4 ч при 550^оС.

П р и м е р 5. Этанол превращали на Zn-Ce-оксидном катализаторе с содержанием оксидов, ZnO 96,58; СеО₂ 3,42.

24,0 г ZnO растворяют в 150 мл NH₄OH, 0,85 г. СеО₂ растворяют в 20 мл дистиллированной воды. Затем при перемешивании раствор СеО₂ в воде добавляют в раствор ZnO в NH₄OH. Образующуюся суспензию сушат при 110^оС и прокаливают 2 ч при 300^оС, затем 4 ч при 550^оС.

П р и м е р 6. Превращение этанола проводили на Zn-Ce-оксидном катализаторе с содержанием оксидов, ZnO 79,73; СеО₂ 20,27.

Для приготовления катализатора 20,1 г ZnO растворяют в 150 мл NH₄OH, 5,11 г СеО₂ растворяют в 50 мл дистиллированной воды. Затем при перемешивании раствор СеО₂ в воде добавляют в раствор ZnO в NH₄OH. Образующуюся суспензию сушат при 110^оС и прокаливают 2 ч при 300^оС, затем 4 ч при 550^оС.

Результаты испытаний образов катализатора представлены в табл. 1.

В табл. 2 приводятся примеры (7-11) испытании Zn-Ce-оксидного катализатора состава, ZnO 97,71; СеО₂ 2,29, в интервале температур проведения процесса от 400 до 500^оС. Остальные условия проведения процесса те же, что и в примерах, представленных в табл. 1.

Таким образом, из примеров видно, что цинк-церий-оксидный катализатор с содержанием ZnO 97,71% СеО₂ 2,29% обеспечивает выход ацетона до 73% при конверсии этанола 100% при температуре процесса 480^оС.

Формула изобретения

КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ЭТАНОЛА В АЦЕТОН на основе оксидов металлов, отличающийся тем, что в качестве оксидов металлов он содержит оксид цинка и оксид церия при следующем содержании компонентов, мас.%: Оксид цинка - 96,58 - 97,9 Оксид церия - 2,1 - 3,42

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2