Катализатор для пиролиза углеводородного сырья

 

Описывается катализатор для пиролиза углеводородного сырья, включающий активный компонент и носитель. В качестве активного компонента он содержит оксид стронция, а в качестве носителя - каолин и шамотный порошок при следующем соотношении компонентов, мас. %: оксид стронция 3,0-8,0, каолин 12,0-35,0, шамотный порошок - остальное. Предлагаемый катализатор позволяет увеличить активность катализатора, снизить стоимость катализатора в 4 раза и уменьшить потерю напора в слое катализатора. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к катализаторам пиролиза углеводородного сырья и может найти применение для получения ненасыщенных углеводородов, являющихся сырьем для производства полимеров, каучуков и т.п.

Известен катализатор для пиролиза углеводородного сырья, содержащий ванадат калия, промотор и синтетический корунд, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ванадат калия - 5,0 - 6,5 Окись бора - 1,0 - 3,0 Синтетический корунд - остальное (Авт. свид. 1011236, B 01 J 11/02, C 07 C 11/02, 1983 г.).

Недостатком этого катализатора являются недостаточно высокая активность, а также дефицитность, дороговизна использованного импортного носителя (синтетический корунд), а также высокое гидравлическое сопротивление в слое, а именно потеря напора в слое носителя составляет 0,2 МПа/м.

Задача изобретения - разработка катализатора для пиролиза углеводородного сырья, обладающего повышенной активностью, низким гидравлическим сопротивлением и изготовленного из доступного и дешевого сырья по простой технологии.

Указанная задача достигается катализатором пиролиза углеводородного сырья, содержащим в качестве активной массы оксид стронция, а в качестве носителя каолин и шамотный порошок при следующем содержании компонентов, мас.%: Оксид стронция - 3,0-8,0 Каолин - 12,0-35,0 Шамотный порошок - остальное Использование предлагаемого катализатора дает возможность реализовать следующие его преимущества: активность катализатора увеличивается, о чем свидетельствует повышение выхода суммы ненасыщенных углеводородов C₂-C₄ до 60-61 (против 54-55 мас.% известного катализатора);
снижается стоимость катализатора в 4 раза;
снижается потеря напора с 0,2 до 0,032 МПа/м.

Катализатор готовят следующим образом:
Шамот, имевший состав, мас.%:
Окись железа - 0,8-0,9
Окись титана - 1,0-2,0
Окись кальция - 0,2-0,3
Окись щелочных металлов - 0,5-0,6
Окись кремния - 56,0-56,5
Окись магния - 0,2-0,3
α-окись алюминия - остальное,
смешивают с мелкой фракцией (60-100 мкм) каолина Просяновского месторождения, имеющего состав, мас.%:
Окись кремния - 50,5-52,36
Окись титана - 0,2-0,3
Окись железа - 0,8-0,9
Окись кальция - 0,1-0,22
Окись магния - 0,1-0,15
Окись калия - 0,5-0,7
Окись серы - 0,05-0,09
Окись алюминия - остальное
Затем в полученную смесь вводят временную технологическую связку, в качестве которой используют 10% раствор карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) в воде. Концентрацию связки подбирают опытным путем, исходя из формовочных свойств массы от 10 до 20% массы. Далее в массу вводят Sr(NO₃)₂ и перемешивают. С целью улучшения распределения массы по объему и для получения однородной по влажности гранулированной шихты ее просеивают через сито размером 3 мм. Затем подсушивают в сушильном шкафу при t=100-120^oC до остаточной влажности 7-8%. Оформление образцов носителя размером 4х40 мм осуществляют методом одностороннего двухступенчатого полусухого прессования при максимальных усилиях 1,6-2,0 МПа в стальной пресс-форме. Давление прессования первой ступени составляет 1/3 от максимального усилия. Полученные образцы сушат в сушильном шкафу при t= 110-120^oC с выдержкой 2 часа. После обжигают в электрических печах при t= 1300-1400^oC с выдержкой 2 часа. Охлаждение осуществляется по естественному циклу вместе с печью, что составляет 30-36 часов.

Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1.

Смешивают 62 г шамотного порошка, имеющего состав, мас.%:
Окись железа - 0,8
Окись титана - 1,0
Окись кальция - 0,6
Окись кремния - 56,0
Окись магния - 0,2
Окись щелочных металлов - 0,5
α-окись алюминия - остальное
с 35 г каолина, имеющего состав:
Окись кремния - 52,36
Окись титана - 0,35
Окись алюминия - 44,2
Окись железа - 1,6
Окись кальция - 0,22
Окись магния - 0,15
Окись калия - 0,7
Окись натрия - 0,34
Окись серы - 0,09
добавляют 75 г воды для образования суспензии влажность 50 мас.%, что обеспечивает равномерное распределение компонентов. Далее вводят 3 г Sr(NO₃)₂ и перемешивают. Полученную массу сушат в сушильном шкафу, периодически перемешивая при температуре 100^oC до влажности 20%, после чего высушенную смесь протирают через сито 3 мм для получения однородного по влажности гранулированного порошка. Затем просушивают в сушильном шкафу при t= 100-120^oC до остаточной влажности 7-8%. Оформление образцов носителя размером 4х40 мм осуществляют методом одностороннего двухступенчатого полусухого прессования при максимальных усилиях 1,6 МПа в стальной пресс-форме. После этого отпрессованные гранулы обжигают в электропечи при t=1400^oC в течение 10 часов и охлаждают естественным путем. При этом получают катализатор следующего состава, мас.%:
Окись стронция - 3
Шамотный порошок - 62
Каолин - 35
Пример 2.

Технология катализатора соответствует описанной в примере 1, однако шамотный порошок, каолин и Sr(NO₃)₂ смешивают в соотношении (мас.%) соответственно 80, 12, 8. Получают катализатор следующего состава, мас.%:
Окись стронция - 8
Шамотный порошок - 80
Каолин - 12
Свойства полученных катализаторов приведены в таблице.

Каталитические свойства катализатора определяют в кварцевом реакторе со стационарным слоем катализатора. Температура пиролиза - 780^oC, время контакта 0,1 с, массовое соотношение сырья и водяного пара 0,7:1. Продолжительность опыта 1 ч. Сырьем при пиролизе служит прямогонный бензин с пределами кипения 40-180^oC плотностью 0,709 г/см³ содержанием серы 0,07 мас.%, ароматических углеводородов 7,0-8,0%, н-парафинов 40,0 мас.%) изопарафинов 31,5 мас.%, нафтенов 21,5 мас.%.

Как видно из данных, приведенных в табл., активность катализатора выше, чем у известного катализатора, что свидетельствует 61 мас.% Σ C₂-C₄.
Результаты были получены с учетом влажности воздуха, атмосферного давления, температуры окружающей среды, которые ранее не учитывались.

Формула изобретения

1. Катализатор для пиролиза углеводородного сырья, включающий активный компонент и носитель, отличающийся тем, что в качестве активного компонента он содержит оксид стронция, а в качестве носителя - каолин и шамотный порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Оксид стронция - 3,0 - 8,0
Каолин - 12,0 - 35,0
Шамотный порошок - Остальное
2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что содержит шамотный порошок, имеющий состав, мас.%:
Оксид железа - 0,8 - 0,9
Оксид титана - 1,0 - 2,0
Оксид кальция - 0,6 - 0,7
Оксид кремния - 56,0 - 56,5
Оксид магния - 0,2 - 0,3
Оксид щелочного металла - 0,5 - 0,6
α-оксид алюминия - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1