Способ регенерации катализатора дегидратации метилфенилкарбинола

 

Изобретение относится к технологии получения стирола, а именно к процессу регенерации катализатора дегидратации метилфенилкарбинола (МФК). Способ регенерации катализатора дегидратации МФК заключается в выжиге углеводородсодержащих соединений и кокса кислородом воздуха в токе водяного пара. После стадии выжига катализатор помещают в анодную или центральную камеру двух- или трехкамерного электролизера соответственно, заполняют водным раствором электролита с содержанием солей 0,01-10 г/л, подают напряжение и ведут регенерацию до достижения требуемого остаточного содержания Na₂O в катализаторе. Регенерацию проводят до достижения значения рН 3-5 в анодной камере двухкамерного электролизера. В трехкамерном электролизере регенерацию проводят до достижения значения плотности тока не выше 0,2 А/дм². Катализатор, регенерируемый по предложенному способу, позволяет на 16-80% повысить конверсию МФК в сравнении с исходным катализатором. Соответственно это позволяет вернуть в технологический процесс полностью отработавший свой срок катализатор. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения стирола, а именно к процессу pегенерации катализатора дегидратации метилфенилкарбинола (МФК).

В известных способах дегидратации МФК, катализатором в которых являются двуокись кремния или титана, пятиокись ванадия или предпочтительно окись алюминия, после 75-500 ч пробега катализатор регенерируют промывкой ароматическим углеводородом, предпочтительно этилбензолом (патент Великобритании N 1343177; патент США N 3658928, C 07 C 17/10).

Недостатком этих способов является использование больших объемов дорогостоящего и токсичного ароматического углеводорода, и, главное, невозможность регенерации полностью отработавшего свой срок катализаторa.

Известен способ регенерации катализатора дегидратации МФК - оксида алюминия - путем выжига углеводородсодержащих соединений и кокса при температуре 380-525^oC при подаче пара и воздуха в массовом соотношении 10:(1-2) в перегреватель шихты и во вторую ступень при их соотношении 10:(1-4), по мере выжига углеводородсодержащих соединений подают воздух в первую ступень (патент РФ N 2019289, В 01 J 21/20, 21/04. БИ N 17, 1994 г.). Этим способом дезактивированные катализаторы регенерируют до истечения установленного срока (от 2000 ч согласно принятым для данной технологии нормам).

Далее катализаторы уже не подлежат регенерации и идут в отвал после обязательного выжига углеводородсодержащих соединений и кокса с целью снижения опасности загрязнения окружающей среды.

Недостатком этих способов является невозможность восстановления активности полностью отработавших свой срок катализаторов, идущих далее только в отвал, до первоначального значения.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка эффективного способа регенерации полностью отработавшего установленный срок катализатора дегидратации МФК, восстановление до первоначального значения и повышение активности катализатора и как следствие увеличение срока действия.

Поставленная задача решается способом регенерации катализатора дегидратации МФК путем выжига углеводородсодержащих соединений и кокса кислородом воздуха в токе водяного пара. Причем после стадии выжига катализатор помещают в анодную или центральную камеру двух- или трехкамерного электролизера соответственно, заполняют водным раствором электролита с содержанием солей 0.01-10 г/л, подают напряжение и ведут регенерацию до достижения требуемого остаточного содержания Na₂O в катализаторе. Способ осуществим также при проведении регенерации до достижения значения pH 3-5 в анодной камере двухкамерного электролизера. В трехкамерном электролизере регенерацию проводят до достижения значения плотности тока не выше 0.2 А/дм².

Пример 1. Отработавший в течение 5000 ч катализатор дегидратации МФК после окислительного выжига помещают в анодную камеру двухкамерного электролизера с ионселективной мембраной МК-40, катодом из нержавеющей стали и анодом из ОРТА, электролизер заполняют водным раствором, подают напряжение на электроды. Регенерацию проводят до достижения значения pH 3-5.

Пример 2. Отработавший в течение 5000 ч катализатор дегидратации МФК после окислительного выжига помещают в среднюю камеру трехкамерного электролизера с мембранами МК-40 и МА-40, катодом из нержавеющей стали и анодом из ОРТА, электролизер заполняют водным раствором, подают напряжение на электроды. Регенерацию проводят до достижения требуемого значения содержания натрия в катализаторе.

Соотношение водный раствор: катализатор (модуль загрузки) выбирается таким образом, чтобы весь катализатор был погружен в раствор. Увеличение модуля загрузки приводит к увеличению времени регенерации.

Продолжительность процесса регенерации определяется величиной напряжения, подаваемого на электроды.

Для проведения регенерации можно использовать как обессоленную воду (с содержанием солей 0.01-0.05 г/л), так и разбавленные растворы сильных электролитов, которые обеспечивают повышение электропроводности раствора и тем самым снижают энергопотребление процесса регенерации по указанному способу.

Полученные экспериментальные результаты представлены в таблице 1.

Известно, что снижение эффективной поверхности АОА происходит вследствие закоксовывания (или накопления высокомолекулярных соединений) оксида алюминия. При проведении окислительного выжига величина поверхности практически полностью восстанавливается. Однако предварительные исследования показали, что снижение дегидратирующей способности АОА происходит вследствие наложения двух дезактивирующих эффектов: с одной стороны, известного - закоксовывания, с другой стороны, как установлено нашими исследованиями, в процессе дегидратации происходит загрязнение катализатора ионами натрия, которые блокируют активные центры поверхности АОА. Так как дегидратация МФК протекает на Льюисовских кислотных центрах, то блокирование их ионами натрия приводит к снижению эффективности процесса и более быстрой дезактивации АОА. Вероятно, при проведении окислительного выжига деблокирования центров не происходит, поэтому период между регенерациями сокращается.

Нашими экспериментами установлено, что обработка катализатора в камере электролизера освобождает активные центры (снижение содержания натрия в АОА, см. табл. 1), что ведет к восстановлению и даже повышению его активности в сравнении с первоначальной.

Представленные результаты свидетельствуют, что катализатор, регенерируемый по предложенному способу, позволяет на 16-80% повысить конверсию МФК в сравнении с исходным катализатором. Соответственно это позволяет вернуть в технологический процесс полностью отработавший свой срок катализатор.

Формула изобретения

1. Способ регенерации катализатора дегидратации метилфенилкарбинола путем выжига углеводородсодержащих соединений и кокса кислородом воздуха в токе водяного пара, отличающийся тем, что после стадии выжига катализатор помещают в анодную или центральную камеру двух- или трехкамерного электролизера соответственно, электролизер заполняют водным раствором электролита с содержанием солей 0,01 - 10 г/л, подают напряжение и ведут регенерацию до достижения требуемого остаточного содержания Na₂O в катализаторе.

2. Способ регенерации катализатора по п. 1, отличающийся тем, что в двухкамерном электролизере регенерацию ведут до достижения значения рН 3 - 5 в анодной камере.

3. Способ регенерации катализатора по п. 1, отличающийся тем, что в трехкамерном электролизере регенерацию ведут до достижения значения плотности тока не выше 0,2 А/дм².

РИСУНКИ

Рисунок 1