Патент ссср 825137
О П И С А H H ()825137
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советских
Социалистических
Реслублии
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.06.79 (21) 2782382/23-04 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) NI. Кл.з
В 01 J 27/12
В 01 J 27/16
С 07 В 27/00
Гееуднрственнмй квинтет
СССР нв мннм нзебретеннй н нткрмтнй (53) УДК 66.097..3 (088.8) Опубликовано 30.04.81.. Бюллетень № 16
Дата опубликования описания 05 05.81 (72) Авторы изобретения
А. Я. Глозштейн, С. А. Поляков и В. А. Сидоров . (2
I
1
} (71) Заявитель (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ АЛКИЛИРОВАНИЯ
ИЗОПАРАФИНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ Сд-Сн ЭТИЛЕНОМ
Изобретение относится к производству катализаторов для алкилирования изопарафиновых углеводородов, которые находят применение при производстве моторных топлив в качестве высокооктановых компонентов.
Известно применение для алкилирования изопарафинов этиленом в качестве катализатора хлористого алюминия (1) .
Недостаток катализатора — гигроскопичность, вызывающая повышенную коррозионную активность.
Известен также катализатор для алкилирования изопарафинов этиленом, представляющий собой смесь фторсульфоновой или 100% фтористоводородной кислот с пентафторидами металлов ГЧ-В, V u VI-В групп Периодической системы (2).
Недостатки известного катализатора— токсичность,коррезионноспособность и сложность регенерации.
Наиболее близким к предлагаемому является катализатор для алкилирования изопарафиновых углеводородов этиленом, содержащий 41% трехфтористого бора и
59 вес.% ортофосфорной кислоты (3).
Недостаток катализатора — низкая каталитическая активность. Так, например, при алкилировании 200 смз изобутана этиленом в присутствии 200 см катализатора
НзРОч (100%) В (59% НзРО, 41% В Гз) при 10 С, давлений этилена 5 кг/см и 100% конверсии этилена, выход алкилата через
60 мин после начала опыта равен 3,6 г, т.е. выход от теоретического выхода равен 7,9%. о
Цель изобретения — повышение активности катализатора.
Указанная цель достигается.тем, что катализатор дополнительно содержит пятифтористую сурьму при следующем содержании компонентов, вес.%:
1s Трехфтористый бор 21 — 40
Пятифтористая сурьма 2 — 48
Ортофосфорная кислота Остальное
Предлагаемый катализатор обладает повышенной активностью, в 2 — 2,6 раза превышающую активность известного. катализатора.
Катализатор готовят в две стадии: на первой — ортофосфорную кислоту насыща825137 ют трехфтористым бором при атмосферном г давлении и соответствующей температуре (для 88о/о-ной Н5РО» 20 С, для 100 /о-нойНзРО» 50 С), на второй — в катализаторную смесь подают расчетное количество пятифтористой сурьмы, и смесь интенсивно перемешивают 30 мин при охлаждении.
Алкилирование проводят в автоклаве, снабженном перемешивающим устройством, рубашкой для охлаждения и карманом для термопары. Оптимальные результаты могут быть получены при 10 — 40 С, давлении эти- 10 лена 5-10 атм, времени контакта от 30 до
60 мин. Конверсия этилена во всех опытах равна 100о/о. Исходным сырьем для опытов применяют х.ч. изопентан с т.кип. 27,8 С, d» = 0,6201, и = 1,3537, газообразный этилен состава: 9(4 вес. /о этилена, 1,6 вес.о/о о 15 этана и сжиженный концентрированный изобутан (99о/p).
Пример 1, Готовят катализатор состава, вес о/о..
Ортофосфорная кислота 58
Трехфтористый бор 40
Пятифторнстая сурьма 2
Для этого в. реактор помещают 19,1 г
100 /о-ной ортофосфорной кислоты и при
50 С, сначала вводят 13,2 r трехфтористого бора, а затем при охлаждении 0,7 r пятифтористой сурьмы. Смесь интенсивно перемешиваютв течение 30 мин при 20 С.
В реактор загружают 100 см (61 г)
-изопентана и подают этилен под давлением
10 кг/см . Содержимое реактора нагревают до 35 С, включают мешалку и опыт продолжают в течение 60 мин при постоянном давлении. По истечении времени непрореагировавший этилен и изопентан стравливают, алкилат анализируют на хроматографе. Прореагировало 12,4 г этилена, количество возвратного изопентана 40,8 r. Выход алкилата С вЂ” 28 г, что составляет 62,9 /p от теоретического выхода.
Пример 2. Катализатор состава, вес. /p..
Ортофоефорная кислота (100/о) 31
Трехфтористый бор 21
Пятифтористая сурьма 48 готовят по примеру 1. Количество компонентов, г: Н РО, 10,2; BFs 6,9 и SbFg 15,9.
Условия проведения процесса аналогичны условиям примера 1, только температуру алкилирования поддерживают 20 С. Количество прореаги рова в щего этилена 15,5 г, возвратного изопентана 22,6 г. Выход алкилата С вЂ” 53,3 г, что составляет 95,3 /о от теоретйческого выхода.
Пример 3. Катализатор состава, вес. /о .
Ортофосфорная кислота (100о/о) 52
Трехфтористой бор 36
Пятифтористая сурьма 12
4 отовят по примеру 1. Количество компонентов, г: НзРО» 17,2; BFs 11,9 и SbFg 3,9.
Условия проведения процесса аналогичны условиям примера 1, только температуру алкилирования поддерживают 25 С. Прореагировало 13,0 г этилена, количество возвратного изопентана 33,6 г. Выход алкилата
С вЂ” 38 г, что составляет 81,6 /о от теоретического выхода.
Пример 4 (для сравнения) . Осуществляется анал0гично примеру 1, только в качестве катализатора для алкилирования изопентана этиленом используют катализаторную. смесь следующего состава, вес. /p..îðòîфосфорная кислота (100 /о) 59 и трехфтористый бор 41. Количество компонентов,г:
Н РО„19,5; BFs 13,52. Количество прореагировавшего этилена 13,1 г, возвратного изо1 пентана 47,! г. Выход алкилата С вЂ” 19,3 r, что составляет 40,9о/о от теоретического выхода.
Пример 5. Осуществляют аналогично при20 меру 3, только вместо 100 /о-ной ортофосфорной кислоты берут 88о/о-ную. Катализатор состава, вес.о/о.
Ортофосфорная кислота (88 /о) 52
Трехфтористый бор 36
Пятифтористая сурьма 12 готовят при 20 С аналогично примеру 1.
Количество компонентов, r: Н5 РО» 17,2;
BF> 11,9 и Sos 3,9. Прореагировало 13,5 г этилена, количество возвратного изопентана
50 31,7 r. Выход алкилена C0 — 40,7 r, что составляет 83,6 /о от теоретического выхода.
Пример б. Осуществляют аналогично примеру 1, только в качестве катализатора для алкилирования изопентана этиленом используют катализаторную смесь состава, 35 вес о/о:
Ортофосфорная кислота (100 /p) 58,7
Трехфтористый бор 40,3
Пятифтористая сурьма 1,0
Количество компонентов7: Нз РО,, 19,4;
BFs 13,3 и SSFt 0,3. Прореагировало 12,5 г этилена, количество возвратного изопентана
46,4 г. Выход алкилата С вЂ” 20,0 г, что составляет 44,6 /о от теоретического выхода.
Пример 7. Осуществляют аналогично примеру 3, только в качестве изопарафина берут изобутан. Количество прореагировавшего этилена 1,7 г, возвратного изобутана
58,6 г. Выход алкилата С вЂ” 3,8 г,, что со50 ставляет 8,4 /о от теоретического выхода.
Пример 8. Катализатор состава по примеру 3 загружают в реактор в количестве
200 см5 совместно с 200 см (100 /p) изобутана и подают этилен под давлением
5 кг/chP Содержимое реактора термостатируют при 10 С, включают мешалку и опыт продолжают 60 мин. Количество прореагировавшего этилена 4,1 г, возвратного изобутилена 115,7 г. Выход алкилата С вЂ” 9,3 г, +
825137
Т а б л и и а 1
62,9
28,0
2,0
58
Изопент ан
95,3
53,3
31
То же
81,6
38,0
36
4 (дпя сравнения) -"40,9
19,3
59
83,6
40,7
36 12
40,3 1,0
44,6
20,0
58,7
8,4
3,8
36
Изобутан
То же
20,5
9,3
52
Нз РО (88%) Т а б ивы е
2-метилпентаы-2,3-аиметвпбутаы
19,5
34,9
15,8
12i 1
15,S
1З,О
12,7
10,S
1,4
З.з
1,2 з,о
З,1 г,з
15,3
3-юетвлпевтан
2,2
З,8
19,6
15,2
17,0 36,3
15,7
28,7
14 3
18,8 г,г
6,8
10,5
14,0
18,6
2,4-пвметвлпептаы
2-метилгексан
2,3,-пиметвллеытаы г1,0
6.З
0,9
З,l
2,9
3,4
2,5
1.О г,8 сп.
10,3
3,1
19,7
18,5
15 3
15,2. 17,8
16,9
6,2
26,5
39,6
23,7
34,3
40,4
22,6
З8,3
7,9
13,5
0,3
О,1 о.з о,з
0,2
4,S}
5,3
3,4
5,6
6,4
Зн9
2,9
5,8
3,6
2,7
4,2
4,0
4,0
3,6
0,2
0,2
7,6
4,8
2,3
2,3
1,8
2,0
6,9
2,9
1,2
1,4
1,0
0,8
1,0
0,3
0,9
1,2
0,8
3,4-лиметппгексаы
0,8
29,1
35,0
14,3
16,1
14,3
10,7
13,6
4,8
14,9 е се
Выме Сб
6,7
5,7
14,2
18,4
19,4
17,7
6,2
21,7
15,8
12,3
26,5
15,2
19i9
16,1
37,7 что составляет 20,5% от теоретического выхода.
Результаты, полученные в примерах 1-8, представлены в табл. 1.
В табл. 2 представлен изомерный состав полученных алкилатов.
2, 2,4-трвматилпептан
2,5-пиметилгексаы
2,4-пиметвлгексан
2, 3,4 грвметплпентаы
2,3,3-трвметплпеитан
2,3-пиметипгексан
Нижний предел содержания пятифтористой сурьмы в катализаторе ограничивается
2%, так как при меньшем ее содержании (пример 6) выход алкилата уменьшается.
Верхний предел содержания пятифтористой сурьмы ограничивается 48% и обусловлен тем, что изменяется фазовое состояние катализатора.
825137
Составитель Н. Путова
Редактор В.Матюхина Техред А. Войкас Корректор М. Коста
Заказ 2300/15 Тираж 567 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, K — 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Формула изобретения
Катализатор для алкилирования изопарафи новых углеводородов С q — С g этиленом, включающий ортофосфорную кислоту и трехфтористый бор, отличающийся тем, что, с целью повышения активности катализатора, он дополнительно содержит пятифтористую сурьму при следующем содержании компонентов, вес. /<>..
Трехфтористый бор 21 — 40
Пятифтористая сурьма 2 — 48
Ортофосфорная кислота Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Каталитические свойства веществ. Пол ред. В. А. Ройтера. Киев, Изд-во «Наукова думка», 1968, с. 231.
2. Патент США № 4025577, кл. 260-68351 опублик. 1975.
3. Патент США № 3873634, кл. 260-68344, опублик. 1975 (прототип).
