катализатор пиролиза углеводородного сырья

Формула изобретения

Катализатор пиролиза углеводородного сырья, включающий активный компонент и носитель, представляющий собой каолин и шамотный порошок, отличающийся тем, что в качестве активного компонента катализатор содержит оксид ванадия, углекислый калий и дополнительно содержит модификатор - ацетат натрия при следующем содержании компонентов, мас. %:

Оксид ванадия - 2,0-6,0

Углекислый калий - 1,0-6,0

Ацетат натрия - 0,05-3,0

Каолин - 12,0-35,0

Шамотный порошок - Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к катализаторам пиролиза углеводородного сырья и может найти применение для получения ненасыщенных углеводородов, являющихся сырьем для производства полимеров, каучуков и т.д. Известен катализатор для пиролиза углеводородного сырья, содержащий ванадат калия, промотр и синтетический корунд, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ванадат калия - 5,0-6,5

Окись бора - 1,0-3,0

Синтетический корунд - Остальное

(авт. св. СССР 1011236, В 01 J 11/02, С 07 С 11/02, 1983 г.).

Недостатками этого катализатора являются недостаточно высокая активность, 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.

Наиболее близким к предлагаемому катализатору по технической сущности и достигаемому результату является катализатор для пиролиза углеводородного сырья, содержащий 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

Используемый в катализаторе шамотный порошок имеет следующий состав:

Окись железа - 0,8-0,9

Окись титана - 1,0-2,0

Окись кальция - 0,6-0,7

Окись щелочных металлов - 0,5-0,6

Окись кремния - 56,0-56,5

Окись магния - 0,2-0,3

(патент РФ N 2141379, кл. В 01 J 23/10, 1999 г.).

Недостатком этого катализатора является недостаточно высокая активность, а также повышенная коксуемость. Содержание кокса на катализаторе 1,0%.

Задача изобретения - разработка катализатора для пиролиза углеводородного сырья, обладающего повышенной активностью и пониженной коксуемостью.

Поставленная задача решается предлагаемым катализатором для пиролиза углеводородного сырья, включающим активный компонент и носитель, представляющий собой каолин и шамотный порошок, в котором согласно изобретению в качестве активного компонента катализатор содержит оксид ванадия, углекислый калий и дополнительно содержит модификатор - ацетат натрия - при следующем содержании компонентов, мас.%:

Оксид ванадия - 2,0-6,0

Углекислый калий - 1,0-6,0

Ацетат натрия - 0,05-3,0

Каолин - 12,0-35,0

Шамотный порошок - Остальное

Использование прелагаемого катализатора дает возможность реализовать следующие его преимущества:

- активность катализатора увеличивается, о чем свидетельствует повышение выхода суммы (этилена и пропилена) С₂Н₄+С₃Н₆ до 53-54 мас.% (против 50-51 мас.% прототипа);

- снижается выход кокса с 1,0 до 0,5 мас.% на катализаторе.

Сущность изобретения заключается в следующем:

Шамот, имевший состав, мас.%:

Окись железа - 0,8-0,9

Окись титана - 1,0-2,0

Окись кальция - 0,6-0,7

Окись щелочных металлов - 0,5-0,6

Окись кремния - 56,0-56,5

Окись магния - 0,2-0,3

-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) (ч) в воде. Концентрацию связки подбирают опытным путем, исходя из формовочных свойств массы от 10 до 20 мас.%. Далее в массу вводят углекислый калий, оксид ванадия и ацетат натрия 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 температуре 100-120^oС до остаточной влажности 7-8%. Оформление образцов носителя размером 4 на 40 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 температуре 110-120^oС с выдержкой два часа. После обжигают в электропечи при 1300-1400^oC с выдержкой два часа. Охлаждение осуществляется по естественному циклу вместе с печью, что составляет 30-36 часов.

Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Смешивают 84,95 г шамотного порошка ТУ 21-215-183-76, имеющего состав, мас.%:

Окись железа - 0,8

Окись титана - 1,0

Окись кальция - 0,6

Окись щелочных металлов - 0,5

Окись кремния - 56,0

Окись магния - 0,2

-окись алюминия - 40,9

с 12 г каолина Просяновского месторождения, имеющего состав:

Окись кремния - 52,36

Окись титана - 0,35

Окись железа - 1,6

Окись кальция - 0,22

Окись магния - 0,15

Окись калия - 0,7

Окись серы - 0,09

Окись натрия - 0,34

Окись алюминия - 44,2

добавляют 75 г воды для образования суспензии влажностью 50 мас.%, что обеспечивает равномерное распределение компонентов. Далее вводят 2 г оксида ванадия (ч) и 0,05 г ацетата натрия (ч), 1 г углекислого калия (ч) и перемешивают. Полученную массу сушат в сушильном шкафу, периодически перемешивая при 100^oС 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 100-120^oС до остаточной влажности 7-8%. Оформление образцов катализатора размером 4 на 40 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 1400^oС в течение 10 часов и охлаждают естественным путем. При этом получают катализатор следующего состава, мас.%:

Оксид ванадия - 2,0

Углекислый калий - 1,0

Ацетат натрия - 0,05

Каолин - 12,0

Шамотный порошок - 84,95

Пример 2

Технология катализатора соответствует описанной в примере 1, однако шамотный порошок, каолин, оксид ванадия, углекислый калий и ацетат натрия смешивают в соотношении (мас.%) соответственно 50, 35, 6, 6, 3. Получают катализатор следующего состава, мас.%:

Окись ванадия - 6,0

Углекислый калий - 6,0

Ацетат натрия - 3,0

Каолин - 35,0

Шамотный порошок - 50,0

Свойства полученных катализаторов приведены в таблице.

Активность катализатора определяют в кварцевом реакторе со стационарным слоем катализатора. Температура пиролиза 780^oС, время контакта 0,1 с, массовые соотношения сырья и водяного пара 0,7:1. Продолжительность опыта 1 ч. Сырьем при пиролизе служит прямогонный бензин с пределами кипения 40-180^oС. В составе катализатора могут быть использованы любые оксиды ванадия, однако в соответствии с изобретением наилучшие результаты по выходу С₂Н₄+С₃Н₆ получаются при использовании V₂O₅, V₂O₃, VO₂.

В примере 1 в качестве оксида ванадия использован оксид VO₂, во втором примере используется оксид V₂O₅. Дополнительный пример (пример 3) на катализатор, в составе которого использован V₂O₃.

Пример 3

Смешивают 68 г шамотного порошка, имеющего состав, мас.%:

Окись железа - 0,8

Окись титана - 1,0

Окись кальция - 0,6

Окись щелочных металлов - 0,5

Окись кремния - 56,0

Окись магния - 0,2

-окись алюминия - 40,9

с 23 г каолина Просяновского месторождения, имеющего состав:

Окись кремния - 52,36

Окись титана - 0,35

Окись железа - 1,6

Окись кальция - 0,22

Окись магния - 0,15

Окись калия - 0,7

Окись серы - 0,09

Окись натрия - 0,34

Окись алюминия - 44,2

добавляют 75 г воды для образования суспензии влажностью 50 мас.%, что обеспечивает равномерное распределение компонентов. Далее вводят 4 г ванадия оксида (III) (ч) и 1,5 г ацетата натрия (ч), 3,5 г углекислого калия (ч) и перемешивают. Полученную массу сушат в сушильном шкафу, периодически перемешивая при 100^oС до влажности 20%, после чего высушенную смесь протирают через сито для получения однородного по влажности гранулированного порошка. Затем просушивают в сушильном шкафу при 100-120^oС до остаточной влажности 7-8%. Оформление образцов катализатора размером 4 на 40 мм осуществляют методом одностороннего двухступенчатого полусухого прессования при максимальных усилиях в остальной пресс-форме. После этого отпрессованные гранулы обжигают в электропечи при 1400^oС и охлаждают естественным путем. При этом получают катализатор следующего состава, мас.%:

Ванадий оксид (III) - 4,0

Углекислый калий - 3,5

Ацетат натрия - 1,5

Каолин - 23

Шамотный порошок - 68

В таблице приведены данные по активности катализатора. Как видно из этих данных, активность катализатора выше, чем у известного катализатора, о чем свидетельствует повышение суммарного выхода этилена и пропилена до 52-54 мас.%.