Способ получения ионитного формованного катализатора

Изобретение относится к получению ионитных катализаторов, которые могут быть использованы в процессах, катализируемых катионитами. Способ получения ионитных катализаторов осуществляют экструзией смеси порошков при оптимальной температуре плавления формующего полимера, состоящей из сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола макропористой структуры, взятого в количестве 5-89 % мас., сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола гелевой структуры, взятого в количестве 5-89 % мас., и термопластичных связующих материалов - полипропилена в количестве 5-50 % мас. и полиэтилена низкой плотности в количестве 1-5 % мас. Технический результат – способ обеспечивает получение катализатора в виде гранул, имеющих форму цилиндрического кольца, которые имеют достаточную полную статическую обменную емкость и каталитическую активность при дегидратации трет.-бутилового спирта. 1 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к области нефтехимической промышленности, а именно к приготовлению ионитных катализаторов экструзией смеси порошков при оптимальной температуре плавления формующего полимера, состоящей из сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола макропористой и гелевой структур, связующих материалов полипропилена и полиэтилена. Полученные катализаторы могут быть использованы в процессах получения алкил-треталкиловых эфиров, получения сложных эфиров, дегидратации спиртов, гидратации олефинов, изомеризации и в других процессах, катализируемых катионитами или другими кислотными центрами.

Целью настоящего изобретения является получение катализатора с высокой активностью и повышенным сроком эксплуатации. Доступность активных центров и устойчивость гранулы катализатора при длительных сроках эксплуатации обеспечиваются термопластичными связующими компонентами катализатора полипропиленом и полиэтиленом.

Активным компонентом катализатора является сульфированные сополимеры стирола и дивинилбензола, которые являются твердыми кислотными центрами при проведении реакции. Катализаторы на основе сополимеров стирола и дивинилбензола не растворяются в органических или неорганических жидкостях, но они обладают способностью к набуханию. Особенность использования сульфированных сополимеров стирола и дивинилбензола характеризуется двумя показателями, главным образом, обуславливающими обменную емкость ионита и их каталитическую активность в том или ином процессе. Но без специфического каркаса активные кислотные центры размоются в процессе эксплуатации. Для стабильности катализатора в жидкофазном процессе необходимо термопластичное связующее, которое может быть представлено полипропиленом, полиэтиленом или сополимерами полиэтилена и полипропилена, или смеси полиэтилена и полипропилена. Подобрав оптимальный состав термопластичного связующего и его содержание в катализаторе, можно увеличить эффективность массообменных процессов в грануле и повлиять на его активность и селективность, которые связаны с доступностью кислотных центров. Термопластичное связующее позволяет формовать ионитный катализатор с различными размерами и конфигурациями гранул, что влияет на гидродинамические характеристики слоя катализатора благодаря размеру гранул и его обтекаемости.

Эффективная работа катализатора определяется не только его каталитической активностью, но и стабильностью характеристик в процессе эксплуатации. Одним из таких показателей является стойкость гранул катализатора к механическим нагрузкам.

Известен способ получения ионитного формованного катализатора [SU 1642616 А1, МПК B01J 37/00, B01J 31/10, опубл. 10.03.1997 г.], в соответствии с которым полиэтилен смешивают с винилтриэтоксисиланом в количестве 0,5-5,0% масс. и перекисью дикумила в количестве 0,05-0,50% масс. с последующим смешением с порошкообразным сульфокатионитом, формованием методом экструзии, гидротермальной обработкой при температуре 70-90°C в течение 1,5-3,0 ч. Полученный в соответствии с данным способом катализатор обладает повышенной стойкостью в углеводородных средах, что увеличивает срок его службы. Недостаток данного способа получения заключается в том, что полученный ионитный катализатор обладает незначительной обменной емкостью (2,91-2,96 ммоль/г) и каталитической активностью в процессе гидратации изобутилена (54-56%).

Известен способ приготовления ионитного формованного катализатора [SU 1424187 А1, МПК B01J 37/04, B01J 31/08, B01J 37/34, опубл. 27.12.1996 г.], в котором осуществляют смешение измельченной ионообменной смолы КУ-2-8 с термопластичным материалом (полиэтилен низкого давления) с последующим формованием полученной смеси методом экструзии, после чего сформованный продукт подвергают облучению дозой 40-50 Мрад. Полученный катализатор отличается повышенной устойчивостью в углеводородных средах (растворимость в кипящем ксилоле составляет не более 10% масс.), имеет полную статическую обменную емкость по гидроксиду натрия 3,0-3,5 ммоль/г и высокую каталитическую активность в процессе дегидратации трет-бутилового спирта. В качестве недостатка способа можно отметить наличие стадии радиоактивного облучения продукта.

Известен способ приготовления ионитного формованного катализатора [RU 2201802 С2, МПК B01J 37/04, B01J 31/10, B01J 38/16, B01J 31/06, B01J 31/08, опубл. 10.04.2003 г.], в котором осуществляют смешение сополимера на основе стирола и дивинилбензола с термопластичным материалом (полиэтилен низкого давления), формование полученной смеси методом экструзии с последующим сульфированием, промывкой и сушкой. В качестве сополимера на основе стирола и дивинилбензола используют двойной макропористый сополимер стирола с дивинилбензолом в смеси с тройным гелевым сополимером стирола, дивинилбензола и полярного мономера в массовом отношении (1÷4)-(4÷1). Предпочтительнее использовать сополимеры с размером частиц 30-160 мкм. Полученный катализатор характеризуется величиной полной статической обменной емкости по гидроксиду натрия в области 3,5-4,1 мкмоль/г, каталитическая активность в процессе дегидратации трет-бутилового спирта в изобутилен находится на уровне 70-93% масс. Недостатком указанного способа является необходимость использования серной кислоты для обработки катализатора с целью повышения его каталитической активности.

Известен способ получения [RU 2493911 С1, МПК B01J 31/10, B01J 37/04, B01J 37/08, опубл. 27.09.2013 г.], в котором описан ионитный формованный катализатор органического синтеза, содержащий смесь сополимеров с макропористой и гелевой структурой сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола, и термопластичный связующий компонент-полипропилен, причем массовое соотношение гелевой и макропористой составляющих выбрано равным (3,7÷14,0):1 соответственно в расчете на сухой катализатор, количество связующего компонента составляет 20-30% масс. в расчете на сухой катализатор, исходные компоненты взяты с остаточной влажностью не более 10% масс. и фракционным составом не менее 95% фракции частиц с размером в области 50-200 мкм. Технический результат рассматриваемого способа - это получение катализатора с менее плотной пористой структурой и высокой механической прочность и каталитической активностью. Статическая обменная емкость 3,2-4,0 ммоль/г, каталитическая активность в процессе дегидратации трет-бутилового спирта 68-76%. Недостатком можно считать, что при заявленном достижении высокой механической прочности, активность катализатора не столь высока и ниже чем в предыдущем рассматриваемом способе.

Ближайшим известным решением аналогичной задачи по технической сущности является способ получения ионитного формованного катализатора, состоящий из сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола в виде смеси порошкообразных сополимеров макропористой и гелевой структуры и термопластичного материала - полимеров пропилена или сополимеров пропилена и этилена [RU 2258562 С2, МПК B01J 31/10, B01J 37/04, B01J 37/08, опубл. 20.08.2005 г.], в котором готовится смесь, состоящая из порошкообразных сульфированных сополимеров стирола и дивинилбензола макропористой и гелевой структуры (при массовом соотношении (1÷9)-(9÷1) в расчете на сухой вес сополимеров) с содержанием воды 5-25% масс., а также содержащие не более 15% масс. частиц в пересчете на сухой продукт с размером более 125 мкм, и термопластичного материала (полимеры пропилена или сополимеры пропилена и этилена), которая затем формуется методом экструзии при температуре 140-200°С. Полученный в соответствии с описанным способом катализатор демонстрирует каталитическую активность в процессе статической дегидратации трет-бутилового спирта в изобутилен на уровне 75-81%. Данный катализатор имеет хорошую каталитическую активность, но низкую механическую прочность.

Основной задачей предлагаемого решения является разработка оптимального состава ионитного катализатора при существующей технологии получения, при которой достигается высокая каталитической активность и стойкость гранул к механическим нагрузкам, а также оптимальные поровые характеристики.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения ионитного формованного катализатора, включающим стадии смешения порошкообразных компонентов, состоящей из сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола макропористой структуры, сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола гелевой структуры и термопластичных связующих материалов, представленных полипропиленом и полиэтиленом низкой плотности. Отличительной особенностью предлагаемого способа получения ионитного катализатора является то, что компоненты термопластичного связующего из-за различия температур плавления влияют на формирование пористой структуры на стадии нагревания смеси порошков, а затем на стадии охлаждения полученной гранулы. При этом также закладываются такие характеристики катализатора, как доступность активных центров, стойкость гранул к механическим нагрузкам.

Таким образом, совместное применение полипропилена и полиэтилена низкой плотности в смеси при получении ионитного катализатора заявляемом способе, соответствует критерию "новизна".

Промышленная применимость предлагаемого способа приготовления ионитного катализатора подтверждается следующими примерами.

Сырье:

1. Порошкообразный сульфированный сополимер стирола и дивинилбензола макропористой структуры марки КУ-23, ГОСТ 20298-74 (компонент А);

2. Порошкообразный сульфированный сополимер стирола и дивинилбензола гелевой структуры марки КУ-2-8, ТУ 24.01-00203826-042-2009 (компонент Б);

3. Порошкообразный полипропилен, гомополимер ТУ 2211-051-0576653-99 (компонент В);

4. Порошкообразный полиэтилен низкой плотности, ТУ 2211-145-05766801-2008 (компонент Г).

Оборудование:

1. Турболопастной смеситель;

2. Бункер-дозатор;

3. Двухшнековый гранулятор с зонным обогревом.

При приготовлении опытных составов ионитного катализатора компоненты берутся в расчете на сухое вещество

Пример 1

В турболопастной смеситель загружается поочередно компонент А 60 кг, компонент Б 14 кг, компонент В 25 кг и компонент Г 1 кг. После перемешивания 10-15 мин смесь высыпается в бункер-дозатор, с которого смесевой продукт подается на двухшнековый гранулятор с зонным обогревом, где подвергается экструзии при оптимальной температуре плавления формующего полимера 140-180°C. Гранулы имеют форму цилиндрических колец с высотой (13±1) мм, с наружным диаметром (11±1) мм и внутренним диаметром 4 мм. Гранулы катализатора охлаждаются водой, чтобы не было слипаний, после смываются на вибросито и после просушки затариваются в мешки.

Пример 2

Катализатор готовят аналогично примеру 1, где

компонент А 57 кг,

компонент Б 14 кг,

компонент В 25 кг,

компонент Г 4 кг.

Пример 3

Катализатор готовят аналогично примеру 1, где

компонент А 56 кг,

компонент Б 13 кг,

компонент В 30 кг,

компонент Г 1 кг.

Пример 4

Катализатор готовят аналогично примеру 1, где

компонент А 53 кг,

компонент Б 13 кг,

компонент В 30 кг,

компонент Г 4 кг.

Пример 5

Катализатор готовят аналогично примеру 1, где

компонент А 64 кг,

компонент Б 15 кг,

компонент В 20 кг,

компонент Г 1 кг.

Пример 6

Катализатор готовят аналогично примеру 1, где

компонент А 61 кг,

компонент Б 15 кг,

компонент В 20 кг,

компонент Г 4 кг.

У полученных образцов затем определяли полную статическую обменную емкость и каталитическую активность в процессе дегидратации трет-бутилового спирта в соответствии с ТУ 2174-013-94262278-2009. Механическую прочность гранул на раздавливание по боковой образующей цилиндрической части определяли с использованием прибора прочномер ПК-21 до разрушения цилиндрического кольца. За результат измерения брали значение среднего арифметического значения статической нагрузки на гранулу катализатора (кг/гранула) для сорока гранул. Полученные результаты приведены в таблице 1 ниже.

Из результатов таблицы 1 следует, что изменение соотношения в составе ионитного катализатора источников кислотного центра и компонентов термопластичных связующих, оказывает существенное влияние на прочностные характеристики гранул катализатора, а также и на каталитическую активность. Катализатор обладает механической прочностью на раздавливание 10,9-18,8 кг/гранула, каталитической активностью в процессе дегидратации трет-бутилового спирта 69-85%.

Анализ представленных материалов позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение дает возможность получать ионитный катализатор с высокими показателями механической прочности и каталитической активностью.

Способ получения ионитного катализатора экструзией смеси порошков при оптимальной температуре плавления формующего полимера, состоящей из сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола макропористой структуры 5-89 % масс., сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола гелевой структуры 5-89 % масс. и термопластичных связующих материалов, полипропилена 5-50 % масс. и полиэтилена низкой плотности 1-5 % масс.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к медицине. Описана композиция, обладающая антиадгезивными свойствами, содержащая носитель, от 0,1 мас.% до 10,0 мас.% четвертичного аммониевого соединения и от 0,5 мас.% до 10,0 мас.% жирного спирта.

Настоящее изобретение относится к способу выделения метанольно-альдегидной-эфирной фракции из гидрогенизата производства бутиловых спиртов оксосинтезом, содержащего помимо бутиловых спиртов метанол, воду, масляные альдегиды, простые и сложные бутиловые эфиры, углеводороды, альдегиды и спирты C8, ацетали С12 и другие высококипящие побочные продукты дистилляцией.

Настоящее изобретение относится к способу выведения воды из технологического контура в химическом производстве. Способ включает нейтрализацию исходных растворов, ректификацию раствора пластификационной ванны в двух колоннах, вакуумную выпарку смеси кубового остатка второй колонны и осадительной ванны, ректификацию кубового остатка вакуум-выпарного аппарата, вакуумную ректификацию отгонного продукта вакуум-выпарного аппарата и третьей колонны, ректификацию органической фракции и ректификацию водной фракции с получением целевого продукта.

Настоящее изобретение относится к способу гидроформилирования олефинов С6-С9 в спирты С7-С10, которые используются в качестве пластификаторов полимеров, детергентов, высокооктановой добавки к автомобильным бензинам, для производства смазочных масел, гидравлических жидкостей.

Настоящее изобретение относится к катализатору синтеза линейных альфа-спиртов, содержащих четное число атомов углерода, из этанола, состоящий из γ-Al2O3, Cu или Ni и второго металла, отличающийся тем, что в качестве второго металла он содержит Au при следующем содержании компонентов, % мас.: Au 0,05-0,15 Ni или Cu 0,015-0,1 γ-Al2O3 остальное Также изобретение относится к способу прямого синтеза линейных альфа-спиртов, содержащих четное число атомов углерода, в присутствии заявленного катализатора в реакторе автоклавного типа при парциальном давлении этанола 61-100 атм, температуре 240-295°С в течение 1-8 часов при постоянном перемешивании с последующим охлаждением до комнатной температуры при постоянном перемешивании.

Настоящее изобретение относится к катализатору синтеза линейных альфа-спиртов, содержащих четное число атомов углерода, из этанола, состоящий из γ-Al2O3, Cu или Ni и второго металла, отличающийся тем, что в качестве второго металла он содержит Au при следующем содержании компонентов, % мас.: Au 0,05-0,15 Ni или Cu 0,015-0,1 γ-Al2O3 остальное Также изобретение относится к способу прямого синтеза линейных альфа-спиртов, содержащих четное число атомов углерода, в присутствии заявленного катализатора в реакторе автоклавного типа при парциальном давлении этанола 61-100 атм, температуре 240-295°С в течение 1-8 часов при постоянном перемешивании с последующим охлаждением до комнатной температуры при постоянном перемешивании.

Изобретение относится к усовершенствованному способу оксосинтеза с рециркуляцией преобразованных отходов масел. Способ включает гидроформилирование олефина с синтез-газом в реакторе с полученим продукта оксосинтеза и побочного продукта - отходов масел, характеризующегося более низкой или более высокой температурой кипения, чем продукт оксосинтеза, отделение продукта оксосинтеза от отходов масел, преобразование отделенных отходов масел в синтез-газ, включающее испарение отходов масел газообразным углеводородом в резервуаре испарителя с получением смешанного парообразногопотока газообразного углеводорода и испаренных отходов масел и прямое окисление смешанного парообразного потока с получение синтез-газа, и рециркуляцию синтез-газа.

Изобретение относится к катализатору и способу алкилирования этанола изопропанолом с получением пентанола-2. Катализатор алкилирования этанола изопропанолом состоит из γ-Al2O3, Cu или Ni и второго металла - Au при следующем содержании компонентов, мас.

Изобретение относится к области нефтехимического синтеза, точнее к гетерогенным катализаторам для конверсии алкилформиатов (реакцией декарбонилирования) в соответствующие спирты.

Изобретение относится к наноразмерному катализатору на основе меди с размером частиц 1-50 нм и способу его получения, включающему: растворение в водном растворе первого компонента, содержащего исходную медь (Cu), второго исходного компонента, содержащего один или более металлов, отобранных из группы, включающей переходный металл, щелочноземельный металл и металл группы IIIb, и третьего исходного компонента, содержащего один или более элементов, отобранных из группы, включающей глинозем, кремнезем, кремнезем-глинозем, магнезию, двуокись титана, диоксид циркония и углерод, последующее перемешивание полученного раствора для получения перемешанного раствора смесей; осаждение перемешанного раствора смесей для осаждения исходного катализатора путем добавления Na2CO3 до достижения значения pH 4.0-5.0 и последующего добавления NaOH до достижения значения pH 7.0; и промывку и фильтрацию осажденного исходного катализатора.

Настоящее изобретение относится вариантам способа получения синтетической нефти из природного или попутного нефтяного газа. Один из вариантом способа включает стадию синтеза оксигенатов из исходного синтез-газа, полученного из указанного сырья, в присутствии металлооксидного катализатора, с получением смеси, содержащей оксигенаты, стадию получения углеводородов из указанной смеси в присутствии цеолитного катализатора, стадию разделения углеводородов на жидкую органическую фазу, которую выводят как продукт, газовую фазу и водный конденсат стадии получения углеводородов, и стадию возвращения части газовой фазы в реактор синтеза оксигенатов как циркулирующего газа.

Настоящее изобретение относится к твердому компоненту катализатора для (со)полимеризации олефинов CH2=CHR, в котором R представляет собой водород или углеводородный радикал с 1-12 атомами углерода, содержащему Ti, Mg, Cl и электронодонорное соединение, выбранное из группы, состоящей из сложных алкильных и арильных эфиров необязательно замещенных ароматических многоосновных карбоновых кислот, сложных эфиров малоновых кислот, сложных эфиров глутаровых кислот, сложных эфиров малеиновых кислот, сложных эфиров янтарных кислот, производных диолов, выбранных среди дикарбаматов, сложных моноэфиров монокарбаматов и сложных моноэфиров монокарбонатов и 1,3-диэфиров с формулой где R, RI, RII, RIII, RIV и RV равны или отличаются друг от друга и представляют собой водород или углеводородные радикалы, имеющие от 1 до 18 атомов углерода, a RVI и RVII равны или отличаются друг от друга и имеют то же значение R-RV, за исключением того, что они не могут представлять собой водород, а одна или несколько групп R-RVII могут быть связаны, образуя цикл, или их смеси, отличающемуся тем, что он содержит количество галогенида Bi в диапазоне от 1 до 20 вес.%.

Данное изобретение относится к одностадийному каталитическому процессу конверсии н-парафинов и нафты в углеводороды дизельного интервала (дизельное топливо). Описан одностадийный каталитический способ конверсии н-парафинов и нафты (90-140°С) в углеводороды дизельного интервала с использованием твердого кислотного катализатора Pt-Sn-ZSM-5, в котором указанный способ включает загрузку катализатора Pt-Sn-ZSM-5 в реактор, восстановление катализатора водородом при температуре от 500 до 600°С в течение от 6 до 10 ч потоком газа водорода при 6-16 л/ч, с последующим введением непрерывного потока сырья с весовой часовой объемной скоростью (ВЧОС) от 2 до 10 ч-1 при температуре в диапазоне от 400 до 450°C с газом носителем при объемной скорости потока от 5 до 50 л/ч и давлении в реакторе от 2 до 30 бар, с получением жидких продуктов и газовых продуктов, в котором жидкими продуктами являются углеводороды дизельного интервала и бензин, при этом в катализаторе Pt-Sn-ZSM-5 процентное содержание Pt и Sn находится в интервале от 0,1 до 1,0 вес.% и от 0,2 до 1,6 вес.% соответственно.

Изобретение относится к области очистки и обеззараживания воздуха и воды, в частности к фотокаталитическому элементу и способу изготовления фотокаталитического элемента.
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении материалов для электроники, электротехники, а также катализаторов. Сначала формируют порошок предшественника соединения типа майенита гидротермальной обработкой смеси порошка исходных материалов соединения типа майенита и воды.

Изобретение относится к способу получения катализаторов, в частности к способу получения электрокатализатора платины на углероде для электродов топливных элементов.

В данном изобретении предложены катализаторы на подложке, способ его получения, а также способ гидроочистки, гидродеазотирования и/или гидродесульфуризации с применением катализаторов на подложках.

Изобретение относится к способу получения платиносодержащего катализатора, а также к самому катализатору, полученному данным способом, который может найти широкое применение в вулканизации одно- и двухкомпонентных силиконовых резин, используемых для получения гидро- и теплоизоляционных материалов, биосовместимых медицинских имплантов, высоковольтной изоляции, а также используемых в конструировании автомобилей и авиатехники и в электронике.

Изобретение относится к химической технологии получения оксикарбида молибдена и может быть использовано в углекислотной конверсии природного газа в качестве катализатора.

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, а именно к способам получения алифатических углеводородов из оксида углерода и водорода, и может быть использовано в нефтепереработке и нефтехимии.

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, а точнее к способам получения N-адамантилированных амидов, являющихся полупродуктами для органического синтеза.

Изобретение относится к получению ионитных катализаторов, которые могут быть использованы в процессах, катализируемых катионитами. Способ получения ионитных катализаторов осуществляют экструзией смеси порошков при оптимальной температуре плавления формующего полимера, состоящей из сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола макропористой структуры, взятого в количестве 5-89 мас., сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола гелевой структуры, взятого в количестве 5-89 мас., и термопластичных связующих материалов - полипропилена в количестве 5-50 мас. и полиэтилена низкой плотности в количестве 1-5 мас. Технический результат – способ обеспечивает получение катализатора в виде гранул, имеющих форму цилиндрического кольца, которые имеют достаточную полную статическую обменную емкость и каталитическую активность при дегидратации трет.-бутилового спирта. 1 табл., 6 пр.

Наверх