RU2032648C1 - Process for preparing 1,3-butadiene and catalyst for preparation thereof - Google Patents
Process for preparing 1,3-butadiene and catalyst for preparation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2032648C1 RU2032648C1 SU4830510/04A SU4830510A RU2032648C1 RU 2032648 C1 RU2032648 C1 RU 2032648C1 SU 4830510/04 A SU4830510/04 A SU 4830510/04A SU 4830510 A SU4830510 A SU 4830510A RU 2032648 C1 RU2032648 C1 RU 2032648C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- magnesium
- butane
- butadiene
- selectivity
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 214
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 91
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 75
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 71
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims abstract description 62
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005839 oxidative dehydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 135
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 89
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims description 34
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 23
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 18
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 3
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 86
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 67
- 235000013844 butane Nutrition 0.000 description 65
- 239000000047 product Substances 0.000 description 60
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 54
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 54
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 51
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 42
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 37
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Inorganic materials [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 37
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 30
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 28
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 28
- MODMKKOKHKJFHJ-UHFFFAOYSA-N magnesium;dioxido(dioxo)molybdenum Chemical compound [Mg+2].[O-][Mo]([O-])(=O)=O MODMKKOKHKJFHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 26
- -1 butane Chemical class 0.000 description 22
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 22
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 21
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 21
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 20
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 19
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 19
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 17
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 16
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 15
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 15
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 15
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 14
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 14
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- QGAVSDVURUSLQK-UHFFFAOYSA-N ammonium heptamolybdate Chemical compound N.N.N.N.N.N.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Mo].[Mo].[Mo].[Mo].[Mo].[Mo].[Mo] QGAVSDVURUSLQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000003570 air Substances 0.000 description 11
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N but-2-ene Chemical compound CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 11
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 11
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 10
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 10
- 150000005673 monoalkenes Chemical class 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 9
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N Furan Chemical compound C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 8
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 7
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 7
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- MFGOFGRYDNHJTA-UHFFFAOYSA-N 2-amino-1-(2-fluorophenyl)ethanol Chemical compound NCC(O)C1=CC=CC=C1F MFGOFGRYDNHJTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- HUCVOHYBFXVBRW-UHFFFAOYSA-M caesium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Cs+] HUCVOHYBFXVBRW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N molybdate Chemical group [O-][Mo]([O-])(=O)=O MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000005078 molybdenum compound Substances 0.000 description 5
- 150000002752 molybdenum compounds Chemical class 0.000 description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 5
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- UAMZXLIURMNTHD-UHFFFAOYSA-N dialuminum;magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3] UAMZXLIURMNTHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MFUVDXOKPBAHMC-UHFFFAOYSA-N magnesium;dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MFUVDXOKPBAHMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 4
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N heptamethylene Chemical group C1CCCCCC1 DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 3
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 239000001282 iso-butane Substances 0.000 description 3
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- ZGEGCLOFRBLKSE-UHFFFAOYSA-N 1-Heptene Chemical compound CCCCCC=C ZGEGCLOFRBLKSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AFFLGGQVNFXPEV-UHFFFAOYSA-N 1-decene Chemical compound CCCCCCCCC=C AFFLGGQVNFXPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 1-hexene Chemical compound CCCCC=C LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 1-octene Chemical compound CCCCCCC=C KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYPKRALMXUUNKS-UHFFFAOYSA-N 2-Hexene Natural products CCCC=CC RYPKRALMXUUNKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N Cyclopentane Chemical group C1CCCC1 RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002083 X-ray spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O azanium;oxido(dioxo)vanadium Chemical compound [NH4+].[O-][V](=O)=O UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- HGCIXCUEYOPUTN-UHFFFAOYSA-N cyclohexene Chemical compound C1CCC=CC1 HGCIXCUEYOPUTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N decane Chemical compound CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XNMQEEKYCVKGBD-UHFFFAOYSA-N dimethylacetylene Natural products CC#CC XNMQEEKYCVKGBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 description 2
- UAEPNZWRGJTJPN-UHFFFAOYSA-N methylcyclohexane Chemical group CC1CCCCC1 UAEPNZWRGJTJPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GDOPTJXRTPNYNR-UHFFFAOYSA-N methylcyclopentane Chemical group CC1CCCC1 GDOPTJXRTPNYNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- CRSOQBOWXPBRES-UHFFFAOYSA-N neopentane Chemical compound CC(C)(C)C CRSOQBOWXPBRES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BKIMMITUMNQMOS-UHFFFAOYSA-N nonane Chemical compound CCCCCCCCC BKIMMITUMNQMOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N pentene Chemical compound CCCC=C YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QMMOXUPEWRXHJS-UHFFFAOYSA-N pentene-2 Natural products CCC=CC QMMOXUPEWRXHJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 2
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- AHAREKHAZNPPMI-AATRIKPKSA-N (3e)-hexa-1,3-diene Chemical compound CC\C=C\C=C AHAREKHAZNPPMI-AATRIKPKSA-N 0.000 description 1
- QMMOXUPEWRXHJS-HYXAFXHYSA-N (z)-pent-2-ene Chemical compound CC\C=C/C QMMOXUPEWRXHJS-HYXAFXHYSA-N 0.000 description 1
- AZUYLZMQTIKGSC-UHFFFAOYSA-N 1-[6-[4-(5-chloro-6-methyl-1H-indazol-4-yl)-5-methyl-3-(1-methylindazol-5-yl)pyrazol-1-yl]-2-azaspiro[3.3]heptan-2-yl]prop-2-en-1-one Chemical compound ClC=1C(=C2C=NNC2=CC=1C)C=1C(=NN(C=1C)C1CC2(CN(C2)C(C=C)=O)C1)C=1C=C2C=NN(C2=CC=1)C AZUYLZMQTIKGSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZQDPJFUHLCOCRG-UHFFFAOYSA-N 3-hexene Chemical compound CCC=CCC ZQDPJFUHLCOCRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- PMPVIKIVABFJJI-UHFFFAOYSA-N Cyclobutane Chemical group C1CCC1 PMPVIKIVABFJJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical group C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical group CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000001337 aliphatic alkines Chemical class 0.000 description 1
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008045 alkali metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- KOPBYBDAPCDYFK-UHFFFAOYSA-N caesium oxide Chemical compound [O-2].[Cs+].[Cs+] KOPBYBDAPCDYFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001942 caesium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- ABSOMGPQFXJESQ-UHFFFAOYSA-M cesium;hydroxide;hydrate Chemical compound O.[OH-].[Cs+] ABSOMGPQFXJESQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- IAQRGUVFOMOMEM-ARJAWSKDSA-N cis-but-2-ene Chemical compound C\C=C/C IAQRGUVFOMOMEM-ARJAWSKDSA-N 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 239000012084 conversion product Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 150000001924 cycloalkanes Chemical class 0.000 description 1
- WJTCGQSWYFHTAC-UHFFFAOYSA-N cyclooctane Chemical group C1CCCCCCC1 WJTCGQSWYFHTAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004914 cyclooctane Chemical group 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N dimethyl butane Natural products CCCC(C)C AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N dodecane Chemical compound CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002036 drum drying Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- LDLDYFCCDKENPD-UHFFFAOYSA-N ethenylcyclohexane Chemical compound C=CC1CCCCC1 LDLDYFCCDKENPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000007210 heterogeneous catalysis Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002440 hydroxy compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- UEGPKNKPLBYCNK-UHFFFAOYSA-L magnesium acetate Chemical compound [Mg+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O UEGPKNKPLBYCNK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011654 magnesium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000011285 magnesium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 229940069446 magnesium acetate Drugs 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011147 magnesium chloride Nutrition 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical group 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- GYNNXHKOJHMOHS-UHFFFAOYSA-N methyl-cycloheptane Chemical group CC1CCCCCC1 GYNNXHKOJHMOHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940094933 n-dodecane Drugs 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical group [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 description 1
- IAQRGUVFOMOMEM-ONEGZZNKSA-N trans-but-2-ene Chemical compound C\C=C\C IAQRGUVFOMOMEM-ONEGZZNKSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- GBXQPDCOMJJCMJ-UHFFFAOYSA-M trimethyl-[6-(trimethylazaniumyl)hexyl]azanium;bromide Chemical class [Br-].C[N+](C)(C)CCCCCC[N+](C)(C)C GBXQPDCOMJJCMJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к окислению алифатических углеводородов, таких как моноолефины и алканы, в целях получения более высоконенасыщенных алифатических углеводородов. The invention relates to the oxidation of aliphatic hydrocarbons, such as monoolefins and alkanes, in order to obtain more highly unsaturated aliphatic hydrocarbons.
Ненасыщенные алифатические углеводороды, такие как моноолефины и диолефины, используются в качестве мономеров или сомономеров при получении пластиков на основе полиолефина. Unsaturated aliphatic hydrocarbons, such as monoolefins and diolefins, are used as monomers or comonomers in the preparation of polyolefin-based plastics.
Известен способ окислительного дегидрирования углеводородов парафинового ряда, таких как бутан, в присутствии катализатора, содержащего окси-соединения молибдена и магния, и носителя на основе оксида алюминия, а также может содержать ванадий и/или кремний. Процесс проводится при 500-650оС, давлении 7-210 кПа и других условиях, обеспечивающих получение реакционной смеси, содержащей 1,3-бутадиен с избирательностью не менее 40 М Если бутан взаимодействует с катализатором, то продукты содержат бутены и бутадиены. Однако избирательность и объемный выход бутадиена остается ниже желательного уровня. Кроме того, исходное содержание углеводорода и кислорода является нежелательным из соображений безопасности. И наконец, носитель на основе окиси магния не обладает достаточной ударной вязкостью и прочностью на истирание, которые необходимы для использования его в реакторах с псевдоожиженным слоем или реакторах с подвижным слоем.A known method of oxidative dehydrogenation of paraffin hydrocarbons, such as butane, in the presence of a catalyst containing hydroxy compounds of molybdenum and magnesium, and a carrier based on alumina, and may also contain vanadium and / or silicon. The process is carried out at 500-650 C, a pressure of 7-210 kPa, and the other conditions for a reaction mixture containing 1,3-butadiene with a selectivity of at least 40 M If butane is reacted with the catalyst, the products include butenes and butadienes. However, the selectivity and volumetric yield of butadiene remains below the desired level. In addition, the initial content of hydrocarbon and oxygen is undesirable for safety reasons. Finally, a magnesium oxide-based carrier does not have sufficient toughness and abrasion resistance, which are necessary for use in fluidized bed reactors or moving bed reactors.
В одном варианте изобретение относится к способу получения ненасыщенных алифатических углеводородов, который включает в себя взаимодействие алифатического углеводорода, имеющего по крайней мере три атома углерода, с катализатором изобретения, который будет описан ниже. При реакционных условиях предлагаемого способа более ненасыщенные алифатические углеводороды, такие как диолефины, образуются с избирательностью по крайней мере около 40 М%
Преимущественно алифатические углеводороды могут быть подвергнуты непосредственному окислению способом изобретения в целях получения более высоконенасыщенных алифатических углеводородов. Предлагаемый способ показал высокую избирательность и высокую продуктивность более высоконенасыщенных алифатических углеводородов, в частности диолефинов. Предлагаемый способ показал также низкую избирательность и низкий выход нежелательных продуктов глубокого окисления, таких как моноокись и двуокись углерода. Кроме того, с помощью предлагаемого способа бутадиен может быть получен непосредственно из бутана с высокой степенью селективности и продуктивности и при этом с низкой степенью селективности для продуктов глубокого окисления. В целях изобретения "продуктивность" определяют как граммы целевого продукта, полученного на 1 г катализатора за 1 ч.In one embodiment, the invention relates to a method for producing unsaturated aliphatic hydrocarbons, which comprises reacting an aliphatic hydrocarbon having at least three carbon atoms with a catalyst of the invention, which will be described below. Under the reaction conditions of the proposed method, more unsaturated aliphatic hydrocarbons, such as diolefins, are formed with a selectivity of at least about 40 M%
Advantageously, aliphatic hydrocarbons can be directly oxidized by the method of the invention in order to obtain more highly unsaturated aliphatic hydrocarbons. The proposed method showed high selectivity and high productivity of more highly unsaturated aliphatic hydrocarbons, in particular diolefins. The proposed method also showed low selectivity and low yield of undesirable deep oxidation products, such as carbon monoxide and carbon dioxide. In addition, using the proposed method, butadiene can be obtained directly from butane with a high degree of selectivity and productivity and at the same time with a low degree of selectivity for products of deep oxidation. For the purposes of the invention, “productivity” is defined as grams of the desired product obtained per gram of catalyst in 1 hour.
Ненасыщенные алифатические углеводороды, такие как моноолефины или диолефины, используются в качестве мономеров или сомономеров при получении полиолефинов. Бутадиен может быть также использован как промежуточное соединение при получении стирола. Unsaturated aliphatic hydrocarbons, such as monoolefins or diolefins, are used as monomers or comonomers in the preparation of polyolefins. Butadiene can also be used as an intermediate in the preparation of styrene.
В другом варианте изобретение относится к твердой гетерогенной каталитической композиции, содержащей активный атом кислорода, причем указанный катализатор может быть использован в указанном способе получения ненасыщенных алифатических углеводородов. Этот катализатор состоит в основном из окиси магния, окиси молибдена и активатора, содержащего щелочной металл в концентрации, приблизительно 0,1-5 мас. по массе объединенных окисей магния и молибдена. Катализатор может содержать окись ванадия. In another embodiment, the invention relates to a solid heterogeneous catalytic composition containing an active oxygen atom, and the specified catalyst can be used in the specified method for producing unsaturated aliphatic hydrocarbons. This catalyst consists mainly of magnesium oxide, molybdenum oxide and an activator containing an alkali metal in a concentration of about 0.1-5 wt. by weight of the combined oxides of magnesium and molybdenum. The catalyst may contain vanadium oxide.
В еще одном варианте изобретение относится к каталитической композиции молибдата, содержащей реакционноспособный кислород. Указанная композиция содержит носитель, включающий в себя окись магния и по меньшей мере одну окись алюминия, выбранную из группы, содержащей Al2O3и алюминат магния (MgAl2O4). Указанный носитель имеет массовое отношение MgO/Al2O3 в пределах 0,30-4,0 и поверхностную площадь по крайней мере около 25 м2/г. Эта каталитическая композиция также содержит каталитический компонент, состоящий в основном из окиси молибдена, окиси магния и активирующее количество промотора из щелочного металла. Катализатор может содержать окись ванадия. При предпочтительном осуществлении изобретения показатель прочности на истирание, определенный ниже, составляет менее 5 мас. за 1 ч.In yet another embodiment, the invention relates to a catalytic composition of molybdate containing reactive oxygen. The composition comprises a carrier comprising magnesium oxide and at least one aluminum oxide selected from the group consisting of Al 2 O 3 and magnesium aluminate (MgAl 2 O 4 ). The specified carrier has a mass ratio of MgO / Al 2 O 3 in the range of 0.30-4.0 and a surface area of at least about 25 m 2 / year This catalyst composition also contains a catalyst component consisting mainly of molybdenum oxide, magnesium oxide and an activating amount of an alkali metal promoter. The catalyst may contain vanadium oxide. In a preferred embodiment of the invention, the index of abrasion resistance, defined below, is less than 5 wt. for 1 hour
Каталитическая композиция изобретения используется в указанном способе окисления алифатических углеводородов в более ненасыщенные алифатические углеводороды. В предпочтительном своем исполнении каталитическая композиция обладает повышенной прочностью на истирание по сравнению с катализаторами прототипов. Таким образом, катализатор изобретения может быть использован в реакторах с псевдоожиженным слоем и реакторах с подвижным слоем, таких как реактор с восходящим слоем катализатора. The catalyst composition of the invention is used in the process for oxidizing aliphatic hydrocarbons to more unsaturated aliphatic hydrocarbons. In a preferred embodiment, the catalyst composition has an increased abrasion resistance compared to the prototype catalysts. Thus, the catalyst of the invention can be used in fluidized bed reactors and moving bed reactors, such as an upstream reactor.
Алифатические углеводороды, которые могут быть использованы в предлагаемом способе, включают в себя алканы и олефины, которые имеют три или более атомов углерода. Aliphatic hydrocarbons that can be used in the proposed method include alkanes and olefins that have three or more carbon atoms.
Альтернативно алканы могут быть охарактеризованы как углеводороды парафинового ряда. Указанные соединения известны специалистам как насыщенные углеводороды. Как было указано, алканы содержат по крайней мере три атома углерода и могут иметь структуру с прямой или разветвленной цепью. Обычно алканы содержат до 20 атомов углерода. Примерами подходящих алканов могут служить н-бутан, н-пентан, н-гексан, н-гептан, н-октан, н-нонан, н-декан, н-додекан и более насыщенные гомологи, а также изобутан, изопентан, неопентан и, кроме того, разветвленные гексаны, гептаны, октаны, нонаны, деканы, додеканы и более разветвленные гомологи. Некоторые алициклические углеводороды являются подходящими реагентами и поэтому также используются в предлагаемом способе. Примерами алифатических углеводородов могут служить циклобутан, циклопентан, циклогексан, циклогептан, циклооктан, метилциклопентан, метилциклогексан, и другие алкил-замещенные циклоалканы. Предпочтительно, если алкан является нормальным или линейным. Alternatively, alkanes can be characterized as paraffin hydrocarbons. These compounds are known to those skilled in the art as saturated hydrocarbons. As indicated, alkanes contain at least three carbon atoms and may have a straight or branched chain structure. Usually alkanes contain up to 20 carbon atoms. Examples of suitable alkanes include n-butane, n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, n-decane, n-dodecane and more saturated homologs, as well as isobutane, isopentane, neopentane and, in addition, branched hexanes, heptanes, octanes, nonanes, decans, dodecans, and more branched homologs. Some alicyclic hydrocarbons are suitable reagents and therefore are also used in the proposed method. Examples of aliphatic hydrocarbons include cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, methylcyclopentane, methylcyclohexane, and other alkyl substituted cycloalkanes. Preferably, the alkane is normal or linear.
Олефины, кроме того, могут быть охарактеризованы как алифатические углеводороды, содержащие по крайней мере одну ненасыщенную двойную связь. Как указывалось выше, олефины также содержат по крайней мере три атома углерода, а обычно до 20 атомов углерода. Местоположение двойной связи не является критическим; поэтому она может находиться на конце или внутри углеродной цепи. Предпочтительно, однако, чтобы олефин имел нормальную или линейную, а не разветвленную структуру. Например, 1-бутен является предпочтительней, чем изобутилен. Примерами подходящих олефинов могут служить: 1-бутен, 2-бутен, 1-пентен, 2-пентен, 3-пентен, 1-гексен, 2-гексен, 3-гексен и, кроме того, 1-гептен, 1-октен, 1-ионен, 1-децен и их изомеры, где ненасыщенность имеет место в любом другом положении углеродной цепи. Olefins, in addition, can be characterized as aliphatic hydrocarbons containing at least one unsaturated double bond. As indicated above, olefins also contain at least three carbon atoms, and usually up to 20 carbon atoms. The location of the double bond is not critical; therefore, it may be at the end or inside the carbon chain. Preferably, however, the olefin has a normal or linear rather than branched structure. For example, 1-butene is preferred over isobutylene. Examples of suitable olefins include: 1-butene, 2-butene, 1-pentene, 2-pentene, 3-pentene, 1-hexene, 2-hexene, 3-hexene and, in addition, 1-heptene, 1-octene, 1-ionic, 1-decene and their isomers, where unsaturation occurs at any other position of the carbon chain.
В предлагаемом способе могут быть также использованы олефины, содержащие более одной двойной связи, такие как 1,3-гексадиен и изопрен, которые превращаются в более ненасыщенные углеводороды. Некоторые алифатические олефины, такие как циклогексен и винилциклогексан, также являются подходящими исходными материалами и поэтому также могут быть включены в изобретение. Предпочтительным олефином является моноолефин. Более предпочтительным является 1- или 2-бутен. Алкины, однако, не являются подходящими реагентами в предлагаемом способе. Olefins containing more than one double bond, such as 1,3-hexadiene and isoprene, which are converted to more unsaturated hydrocarbons, can also be used in the proposed method. Some aliphatic olefins, such as cyclohexene and vinylcyclohexane, are also suitable starting materials and therefore can also be included in the invention. A preferred olefin is a monoolefin. More preferred is 1- or 2-butene. Alkines, however, are not suitable reagents in the proposed method.
Приведенные выше примеры алифатических углеводородов представляют наиболее типичные из подходящих для предлагаемого способа углеводородов, однако, эти примеры не должны ограничивать другие возможные варианты. Подходящими для предлагаемого способа могут оказаться и другие алифатические углеводороды, известные специалистам. The above examples of aliphatic hydrocarbons represent the most typical of hydrocarbons suitable for the proposed method, however, these examples should not limit other possible options. Other aliphatic hydrocarbons known to those skilled in the art may be suitable for the proposed process.
Предпочтительными алканами являются нормальные парафины, которые могут быть представлены следующей общей формулой:
СН3-(СН2)n-СН3, где n является целым числом от 1 до 8. Более предпочтительно, если n является целым числом от 2 до 6. Наиболее предпочтительно, если n является 2, а алканом является н-бутан.Preferred alkanes are normal paraffins, which can be represented by the following general formula:
CH 3 - (CH 2 ) n —CH 3 , where n is an integer from 1 to 8. More preferably, n is an integer from 2 to 6. Most preferably, if n is 2 and the alkane is n-butane.
Необязательно алифатический углеводородный реагент может быть разбавлен нереакционноспособным газом, таким как азот, гелий, аргон, метан, двуокись углерода, или паром. Так как тип разбавителя выбирается в основном из соображений экономического порядка, то предпочтительным разбавителем можно считать азот. Количество разбавителя (если он используется) может варьироваться в широких пределах, в зависимости от строения реактора и реакционной способности твердого окислителя. Содержание углеводорода в смеси углеводород-разбавитель обычно составляет 1-100 М Предпочтительным содержанием углеводорода в смеси является 10-100 М% а наиболее предпочтительным 40-100 М
Каталитическая композиция изобретения представляет собой твердую гетерогенную окись, по крайней мере часть кислорода которой является активной. Это значит, что в катализаторе присутствует активная форма кислорода и что эта активная форма кислорода способна окислять алифатический углеводород. Таким образом, в одном из вариантов изобретения катализатором является твердый окислитель. После того как активный кислород удаляется из реактора, катализатор истощается. Кроме того, катализатор может еще образовывать некоторое время углеродные остатки на своей поверхности. Истощенный и отравленный катализатор может быть восстановлен с помощью источника газообразного кислорода. Таким образом, для осуществления каталитического процесса изобретения необходимо к алифатическому углеводороду добавлять кислород.Optionally, the aliphatic hydrocarbon reagent may be diluted with a non-reactive gas such as nitrogen, helium, argon, methane, carbon dioxide, or steam. Since the type of diluent is chosen mainly for economic reasons, nitrogen can be considered the preferred diluent. The amount of diluent (if used) can vary widely, depending on the structure of the reactor and the reactivity of the solid oxidizing agent. The hydrocarbon content of the hydrocarbon-diluent mixture is usually 1-100 M, the preferred hydrocarbon content of the mixture is 10-100 M%, and the most preferred 40-100 M
The catalyst composition of the invention is a solid heterogeneous oxide, at least a portion of the oxygen of which is active. This means that the active oxygen form is present in the catalyst and that this active oxygen form is capable of oxidizing an aliphatic hydrocarbon. Thus, in one embodiment of the invention, the catalyst is a solid oxidizing agent. After active oxygen is removed from the reactor, the catalyst is depleted. In addition, the catalyst may still form carbon residues on its surface for some time. The depleted and poisoned catalyst can be reduced using a source of gaseous oxygen. Thus, in order to carry out the catalytic process of the invention, oxygen must be added to the aliphatic hydrocarbon.
Кислород обычно поставляется от газового источника, снабженного непрерывной подачей кислорода. В рассматриваемом способе может быть использован любой источник кислорода, такой как чистый элементный кислород, воздух или закись азота. Предпочтительным источником кислорода является воздух (газ). Необязательно газообразный элементный кислород может быть разбавлен нереакционноспособным газом, таким как азот, гелий, аргон или двуокись углерода. Предпочтительным разбавителем является азот. Если используется нереакционноспособный разбавитель, то предпочтительно, чтобы содержание кислорода в смеси не превышало приблизительно 50 М% Более предпочтительно, если содержание кислорода в смеси находится в пределах 0,5-30 М% Наиболее предпочтительным содержанием кислорода в смеси является 1-20 М%
Количество кислорода, используемого в предлагаемом каталитическом способе, должно быть достаточным для полного окисления твердого гетерогенного катализатора и достаточным для удаления углеродных остатков с поверхности катализатора. Предпочтительно, если регенерацию катализатора осуществляют отдельно от окисления алифатического углеводорода.Oxygen is usually supplied from a gas source equipped with a continuous supply of oxygen. In this method, any oxygen source, such as pure elemental oxygen, air or nitrous oxide, can be used. The preferred source of oxygen is air (gas). Optionally, gaseous elemental oxygen may be diluted with a non-reactive gas such as nitrogen, helium, argon or carbon dioxide. A preferred diluent is nitrogen. If a non-reactive diluent is used, it is preferred that the oxygen content of the mixture does not exceed about 50 M%. More preferably, the oxygen content of the mixture is in the range of 0.5-30 M%. The most preferred oxygen content of the mixture is 1-20 M%.
The amount of oxygen used in the proposed catalytic method should be sufficient to completely oxidize the solid heterogeneous catalyst and sufficient to remove carbon residues from the surface of the catalyst. Preferably, if the regeneration of the catalyst is carried out separately from the oxidation of an aliphatic hydrocarbon.
Альтернативно можно осуществлять подачу алифатического углеводорода вместе с небольшим количеством газообразного элементного кислорода. Целью такой подачи является удаление углеродных остатков с поверхности катализатора, восстановление до некоторой степени реакционноспособного кислорода катализатора и удаление любого водорода, образующегося в процессе реакции. Концентрация кислорода в алифатическом углеводороде и при подаче диктуется лишь соображениями взрывоопасности указанной смеси. Предпочтительно, если концентрация кислорода находится ниже предела детонации. Alternatively, it is possible to supply an aliphatic hydrocarbon together with a small amount of gaseous elemental oxygen. The purpose of such a feed is to remove carbon residues from the surface of the catalyst, restore to some extent the reactive oxygen of the catalyst, and remove any hydrogen generated during the reaction. The oxygen concentration in the aliphatic hydrocarbon and when supplied is dictated only by the explosiveness considerations of this mixture. Preferably, if the oxygen concentration is below the knock limit.
Твердый гетерогенный катализатор, используемый в изобретении, содержит в основном окись магния, окись молибдена и щелочно-металлический промотор. В качестве окиси магния может быть использован любой источник, однако, предпочтительным является MgO. Аналогично в качестве окиси молибдена может быть использован любой приемлемый источник, например MoO3, (NH4)6Mo7O24˙4H2O и (NH4)2˙MoO4. Окись молибдена может быть также получена из предшествующего молибденового соединения, такого как карбонил молибдена, например, Mo(CO)6. Предпочтительным источником смеси молибдена является (NH4)6Mo7O24˙4H2O. Щелочно-металлический промотор является металлическим соединением (металл группы IA), имеющим основность, достаточную для образования более ненасыщенных соединений в предлагаемом способе. В катализаторе могут также присутствовать небольшие количества других элементов при условии, что указанные элементы не вносят существенных изменений в производительность катализатора.The solid heterogeneous catalyst used in the invention mainly contains magnesium oxide, molybdenum oxide and an alkali metal promoter. Any source can be used as magnesium oxide, however, MgO is preferred. Similarly, any suitable source can be used as molybdenum oxide, for example MoO 3 , (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 ˙ 4H 2 O and (NH 4 ) 2 ˙ MoO 4 . Molybdenum oxide can also be obtained from the preceding molybdenum compound, such as molybdenum carbonyl, for example, Mo (CO) 6 . The preferred source of the molybdenum mixture is (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 ˙ 4H 2 O. The alkaline metal promoter is a metal compound (Group IA metal) having a basicity sufficient to form more unsaturated compounds in the proposed method. Small amounts of other elements may also be present in the catalyst, provided that these elements do not substantially alter the performance of the catalyst.
Техника изготовления катализатора, содержащего смешанные окиси магния и молибдена, а также промотор из щелочного металла, очень проста. Обычно нужное количество окиси молибдена или ее предшественника, такого как гептамолибдат аммония или карбонил молибдена, растворяют в растворителе для получения раствора. Предпочтительным молибденовым соединением является гептамолибдат аммония, а предпочтительным растворителем вода. Полученный раствор выливают поверх окиси магния для образования шлама, который затем подвергают осушке для удаления растворителя. Если раствор является водным, то осушку проводят в печи при температуре порядка 70-120оС. Высушенную композицию подвергают кальцинированию для получения каталитически активной смеси на основе окиси магния и окиси молибдена. Кальцинирование обычно проводят при 550-650оС в течение 1-24 ч. Предпочтительно, если кальцинирование проводят приблизительно при 600оС и по меньшей мере в течение 2 ч. Альтернативно осушенная композиция, полученная как описано выше, может быть использована непосредственно в каталитическом способе изобретения, т.е. без предварительного кальцинирования. Поскольку молибденовое соединение может быть конвертировано в окись молибдена при 300оС или около того, а каталитический слой нагревают до температуры выше чем 300оС, то осушенная композиция будет in situ превращаться в каталитически активную смесь из окисей магния и молибдена.The manufacturing technique of a catalyst containing mixed magnesium oxides and molybdenum, as well as an alkali metal promoter, is very simple. Typically, the desired amount of molybdenum oxide or its precursor, such as ammonium heptamolybdate or molybdenum carbonyl, is dissolved in a solvent to form a solution. A preferred molybdenum compound is ammonium heptamolybdate, and a preferred solvent is water. The resulting solution was poured over magnesium oxide to form a slurry, which was then dried to remove the solvent. If the solution is aqueous, the drying is carried out in an oven at a temperature of about 70-120 C. The dried composition is calcined to produce a catalytically active mixture based on magnesium oxide and molybdenum oxide. Calcination is usually conducted at 550-650 ° C for 1-24 hr. Preferably, the calcination is carried out at about 600 ° C and at least for 2 hours. Alternatively drained composition obtained as described above can be used directly in the catalytic the method of the invention, i.e. without prior calcination. Since the molybdenum compound can be converted into molybdenum oxide at 300 ° C or so, and the catalytic bed was heated to a temperature higher than 300 ° C, then drained composition will be converted in situ into a catalytically active mixture of oxides of magnesium and molybdenum.
Смешанная оксидная каталитическая композиция может показать аморфность при рентгенографии, или может показать дифракционные пики, характерные для молибдата магния. Элементный анализ кальцинированной твердой композиции дает следующий состав, мас. МоО3 6-50; MgO 94-50. Предпочтительным составом является следующий состав композиции, мас. МоО3 1-30; MgO 90-70, а наиболее предпочтительным является состав, мас. МоО3 15-25; MgO 85-75.A mixed oxide catalyst composition may exhibit amorphous X-ray diffraction, or may exhibit diffraction peaks characteristic of magnesium molybdate. Elemental analysis of the calcined solid composition gives the following composition, wt. MoO 3 6-50; MgO 94-50. The preferred composition is the following composition, wt. MoO 3 1-30; MgO 90-70, and most preferred is the composition, wt. MoO 3 15-25; MgO 85-75.
При предпочтительном осуществлении изобретения молибденовая каталитическая композиция содержит компонент носителя и каталитический компонент. Носитель содержит окись магния и по крайней мере одну окись алюминия, выбранную из группы, состоящей из окиси алюминия (Al2O3) и алюмомагнезиальной шпинели (MgAl2O4). Носитель имеет весовое MgO/Al2O3 в пределах 0,30-4,0 и поверхностную площадь по крайней мере около 25 м2/г. Каталитический компонент в основном состоит из окиси молибдена, окиси магния и активирующего количества промотора на основе щелочного металла. Необязательно катализатор может содержать окись ванадия.In a preferred embodiment of the invention, the molybdenum catalyst composition comprises a carrier component and a catalyst component. The carrier comprises magnesium oxide and at least one alumina selected from the group consisting of alumina (Al 2 O 3 ) and alumina-magnesia spinel (MgAl 2 O 4 ). The carrier has a weight MgO / Al 2 O 3 in the range of 0.30-4.0 and a surface area of at least about 25 m 2 / g. The catalytic component mainly consists of molybdenum oxide, magnesium oxide and an activating amount of an alkali metal promoter. Optionally, the catalyst may comprise vanadium oxide.
Окись алюминия сообщает частицам катализатора главным образом твердость и прочность на истирание, так чтобы их можно было использовать в реакторах с псевдоожиженным слоем и с передвижным слоем. Для данных целей может быть использован любой источник окиси алюминия, например, α-β- и γ-формы глинозема, такие как бемский глинозем, водный коллоидальный глинозем, стехиометрический Al(OH)3 и алкоксиды алюминия, как будет показано ниже. Подходящими источниками окиси алюминия являются также алюминат магния и гидроокиси алюмината магния. В предлагаемом способе окись магния играет двойную роль: во-первых, она выступает в роли носителя для каталитических компонента, который нейтрализует кислотность окиси алюминия и другие остаточные кислотные центры. Крайне желательно, чтобы катализатор был основным, так как основность усиливает десорбцию олефиновых продуктов. В качестве окиси магния может быть использован любой приемлемый источник, однако предпочтительным является MgO. Окись молибдена вносит значительный вклад и активность катализатора, особенно если она используется в сочетании с окисью магния в виде молибдата магния. Предпочтительно, если молибден находится в степени окисления +6. В качестве окиси молибдена может быть использован любой приемлемый источник, например MoO3, (NH4)6Mo7O24˙ 4H2O и (NH4)2˙MoO4. Окись молибдена может быть также получена из молибденового предшественника, такого как карбонил молибдена, например Мо(СО)6. Предпочтительным источником окиси молибдена является гептамолибдат аммония, представленный формулой (NH4)6Mo7O24˙4H2O. Промотор из щелочного металла предназначен для повышения основности катализатора и увеличения тем самым избирательности более высоконенасыщенных соединений изобретения. В катализаторе может присутствовать небольшое количество других элементов при условии, что указанные элементы не оказывают существенного влияния на производительность катализатора.Alumina imparts to the catalyst particles mainly hardness and abrasion resistance so that they can be used in fluidized bed reactors and with a moving bed. For this purpose, any source of alumina can be used, for example, α-β and γ forms of alumina, such as Boehm alumina, aqueous colloidal alumina, stoichiometric Al (OH) 3 and aluminum alkoxides, as will be shown below. Magnesium aluminate and magnesium aluminate hydroxide are also suitable sources of alumina. In the proposed method, magnesium oxide plays a dual role: firstly, it acts as a carrier for the catalytic component, which neutralizes the acidity of aluminum oxide and other residual acid sites. It is highly desirable that the catalyst be the main one, since basicity enhances the desorption of olefin products. Any suitable source may be used as magnesium oxide, but MgO is preferred. Molybdenum oxide makes a significant contribution to the activity of the catalyst, especially if it is used in combination with magnesium oxide in the form of magnesium molybdate. Preferably, the molybdenum is in oxidation state +6. As the molybdenum oxide, any suitable source can be used, for example MoO 3 , (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 ˙ 4H 2 O and (NH 4 ) 2 ˙ MoO 4 . Molybdenum oxide can also be obtained from a molybdenum precursor, such as molybdenum carbonyl, for example Mo (CO) 6 . A preferred source of molybdenum oxide is ammonium heptamolybdate represented by the formula (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 ˙ 4H 2 O. The alkali metal promoter is designed to increase the basicity of the catalyst and thereby increase the selectivity of the more highly unsaturated compounds of the invention. A small amount of other elements may be present in the catalyst, provided that these elements do not significantly affect the performance of the catalyst.
Как отмечалось, компонент носителя может содержать фазу шпинели (MgAl2O4). Содержание шпинели в носителе может колебаться в пределах 0-100 мас.As noted, the carrier component may comprise a spinel phase (MgAl 2 O 4 ). The content of spinel in the carrier can range from 0-100 wt.
Обычно изготовление катализатора начинают с получения смеси компонентов окиси магния и окиси алюминия в целях образования носителя для других каталитических компонентов. Для объединения указанных компонентов может быть использован любой метод; однако предпочтительными являются три способа. Первый способ заключается в том, что предварительно полученную заготовку шпинели (MgAl2O4) пропитывают раствором, содержащим растворимую соль магния, такую как нитрат магния, хлорид магния, сульфат магния, ацетат магния или т. п. при условии, что указанная соль может быть конвертирована в окись магния при кальцинировании; а затем пропитанную шпинель кальцинируют. Массовое отношение окиси магния к алюминату магния может быть выражено как массовое отношение окиси магния к окиси алюминия. Указанное отношение является критическим для производительности каталитической композиции и подробно обсуждается ниже. Температура кальци- нирования обычно колеблется в пределах 400-1200оС, предпочтительно в пределах 450-900оС, а наиболее предпочтительно в пределах 500-700оС. Кальцинирование проводят в течение периода времени, достаточного для образования сплавленной композиции, которая играет роль носителя для каталитических компонентов, и составляющего по крайней мере около 0,5 ч.Typically, catalyst fabrication begins with a mixture of magnesium oxide and alumina components in order to form a support for other catalytic components. Any method can be used to combine these components; however, three methods are preferred. The first method consists in impregnating a preformed spinel preform (MgAl 2 O 4 ) with a solution containing a soluble magnesium salt such as magnesium nitrate, magnesium chloride, magnesium sulfate, magnesium acetate or the like, provided that the salt can be converted to magnesium oxide during calcination; and then the impregnated spinel is calcined. The mass ratio of magnesium oxide to magnesium aluminate can be expressed as the mass ratio of magnesium oxide to alumina. This ratio is critical to the performance of the catalyst composition and is discussed in detail below. Calcite nirovaniya temperature usually ranges between about 400-1200 C, preferably 450-900 C, and most preferably in the range of 500-700 C. The calcination is conducted for a period of time sufficient to form a fused composition, which plays a role carrier for catalytic components, and at least about 0.5 hours
Второй способ заключается в том, что предварительно полученную заготовку глинозема пропитывают раствором, содержащим растворимую соль магния. Типичными примерами заранее заготовленных окисей алюминия являются безводные или гидратные твердые глиноземы, например α-,β- и γ-глиноземы и бемский глинозем. Массовое отношение окиси магния к окиси алюминия (MgO/Al2O3) является критическим параметром и более подробно описывается ниже. Температура кальцинирования обычно варьируется в пределах 400-1200оС, предпочтительно в пределах 450-900оС, а наиболее предпочтительно в пределах 500-700оС. Кальцинирование проводят в течение периода времени, достаточного для образования сплавленного и отвержденного композиционного материала, который играет роль носителя для каталитических компонентов. Обычно кальцинирование проводят по крайней мере около 0,5 ч. Во время кальцинации часть окиси алюминия и окиси магния могут химически смешиваться, образуя фазу шпинели (MgAl2O4), которая представляет собой однородную смесь между доменами окиси алюминия и окиси магния.The second method consists in impregnating a preformed alumina preform with a solution containing a soluble magnesium salt. Typical examples of pre-prepared alumina are anhydrous or hydrated solid alumina, such as α-, β- and γ-alumina and Böhm alumina. The mass ratio of magnesium oxide to alumina (MgO / Al 2 O 3 ) is a critical parameter and is described in more detail below. The calcination temperature usually varies between about 400-1200 C, preferably 450-900 C, and most preferably in the range of 500-700 C. The calcination is conducted for a period of time sufficient to form a fused and hardened composite which plays the role of the carrier for catalytic components. Typically, calcination is carried out for at least about 0.5 hours. During calcination, a portion of the alumina and magnesium oxide can be chemically mixed to form the spinel phase (MgAl 2 O 4 ), which is a uniform mixture between the alumina and magnesium oxide domains.
Третий способ получения носителя заключается в том, что к окиси магния добавляют коллоидный глинозем и полученную смесь высушивают при условиях, достаточных для получения носителя из окиси магния и окиси алюминия. Коллоидный глинозем представляет собой подкисленную водную суспензию гидратной окиси алюминия, где поверхностная площадь частиц является настолько больше их объема, что указанные частицы не осаждаются под действием силы тяжести. Количество указанной коллоидной суспензии окиси алюминия, добавляемое к окиси магния, должно быть таким, чтобы конечное массовое отношение окиси магния к окиси алюминия находилось в определенных пределах, которые будут определены ниже. Значение рН смеси коллоидной окиси алюминия и окиси магния составляет около 9. Затем смесь высушивают, используя один из стандартных методов, например выдерживание и выпаривание, сушка распылением, сушка в потоке горячего воздуха, сушка на барабане и т.п. Одним из предпочтительных методов является выдерживание и выпаривание смеси над горячей плитой или эквивалентным средством для нагревания в целях получения более густого геля и в итоге твердой массы, которую затем размалывают и просеивают до получения частиц желательных размеров. Температура выдерживания и выпаривания может быть любой температурой, являющейся совместимой с системой растворителей. Поскольку предпочтительным растворителем является вода, то указанная температура находится в пределах 30-100оС. Предпочтительной температурой является температура 50-90оС, а наиболее предпочтительной 60-80оС. Время, необходимое для выдерживания, зависит от количества геля и оно должно быть достаточным для получения твердой тугоплавкой массы.A third method for producing a carrier is that colloidal alumina is added to magnesium oxide and the resulting mixture is dried under conditions sufficient to obtain a carrier of magnesium oxide and alumina. Colloidal alumina is an acidified aqueous suspension of hydrated alumina, where the surface area of the particles is so large that their particles do not precipitate by gravity. The amount of said colloidal suspension of alumina added to the magnesium oxide must be such that the final weight ratio of magnesium oxide to alumina is within certain limits, which will be determined below. The pH of the mixture of colloidal alumina and magnesium oxide is about 9. Then, the mixture is dried using one of the standard methods, for example, holding and evaporation, spray drying, drying in a stream of hot air, drum drying, etc. One of the preferred methods is keeping and evaporating the mixture over a hot stove or equivalent heating agent in order to obtain a thicker gel and, as a result, a solid mass, which is then ground and sieved to obtain particles of the desired size. The aging and evaporation temperature may be any temperature compatible with the solvent system. Since the preferred solvent is water, said temperature is in the range 30-100 ° C. A preferred temperature is the temperature of 50-90 ° C, and most preferred about 60-80 C. The time required for curing depends upon the amount of the gel and it has be sufficient to obtain a solid refractory mass.
В условиях промышленного производства описанную выше смесь окиси магния и коллоидной окиси алюминия предпочтительно осушивать путем распыления. В этих целях может быть использовано любое устройство для осушки распылением, которое обычно применяется в реакторах с псевдоожиженным слоем. В качестве примера может служить устройство для распыления Niro Atomizer S-12, 5-R/N. Указанное устройство имеет средство для регулирования температуры на входе и выходе. Обычно измельченные частицы, полученные при осушке распылением, имеют сферическую форму с диаметром приблизительно от 10-250 мкм и хорошие показатели текучести. In industrial production conditions, the above-described mixture of magnesium oxide and colloidal alumina is preferably spray dried. For this purpose, any spray drying device that is commonly used in fluidized bed reactors can be used. An example is the Niro Atomizer S-12, 5-R / N atomizer. The specified device has a means for controlling the temperature at the inlet and outlet. Typically, the milled particles obtained by spray drying are spherical with a diameter of about 10-250 microns and good flow rates.
Порошок, полученный после осушки путем выдерживания распыления, кальцинируют в целях получения композиционного носителя, состоящего в основном из окисей магния и алюминия, необязательно из шпинельной фазы алюмината магния. Кальцинирование проводят в условиях, достаточных для сплавления окиси алюминия и окиси магния в отвержденную массу. Обычно кальцинирование проводят при 400-1200оС. Более предпочтительно проводить кальцинирование при 350-900оС, а самой предпочтительной является температура 500-700оС. Обычно период кальцинирования зависит от количества кальцинируемого материала и составляет по крайней мере около 0,5 ч.The powder obtained after drying by spraying is calcined in order to obtain a composite carrier consisting mainly of magnesium and aluminum oxides, optionally of the spinel phase of magnesium aluminate. Calcination is carried out under conditions sufficient to fuse the alumina and magnesium oxide into the cured mass. Generally, calcining is conducted at about 400-1200 C. More preferably carried calcining at 350-900 C and the most preferred temperature is 500-700 ° C. Usually the period of calcination depends on the amount of calcined material and is at least about 0.5 hr .
Компонент носителя изобретения может иметь любое массовое отношение окиси магния к окиси алюминия при условии, что полученный в результате носитель имеет достаточную твердость и основность. Следует отметить, что хотя шпинельная фаза присутствует как отдельная композиция MgAl2O4, однако массовое отношение MgO/Al2O3 может быть рассчитано. В основном массовое отношение MgO/Al2O3 находится в пределах 0,1-9,0; при этом предпочтительным является массовое отношение 0,3-4,0, а более предпочтительным 0,3-2,0. Наиболее предпочтительное отношение составляет 0,38-0,80. Если значение массового отношения ниже указанного нижнего предпочтительного предела, то это означает слишком низкое содержание окиси магния, и поэтому катализатор может иметь слишком большую кислотность. Если значение массового отношения выше указанного верхнего предпочтительного предела, то это означает слишком большое содержание окиси магния, и поэтому катализатор может иметь слишком низкую ударную вязкость и прочность на истирание.The carrier component of the invention may have any mass ratio of magnesium oxide to aluminum oxide, provided that the resulting carrier has sufficient hardness and basicity. It should be noted that although the spinel phase is present as a separate MgAl 2 O 4 composition, the mass ratio of MgO / Al 2 O 3 can be calculated. Basically, the mass ratio of MgO / Al 2 O 3 is in the range of 0.1-9.0; with a mass ratio of 0.3-4.0 being preferred, and 0.3-2.0 being more preferred. The most preferred ratio is 0.38-0.80. If the mass ratio is below the indicated lower preferred limit, then this means that the content of magnesium oxide is too low, and therefore the catalyst may have too much acidity. If the mass ratio is above the specified upper preferred limit, then this means that the content of magnesium oxide is too high, and therefore the catalyst may have too low toughness and abrasion resistance.
Кроме того, компонент носителя изобретения характеризуется своей поверхностной площадью, Обычно поверхностная площадь составляет по меньшей мере около 25 м2/г. Предпочтительное ее значение составляет по меньшей мере около 35 м2/г, а более предпочтительное по меньшей мере 50 м2/г. Еще более предпочтительно, если поверхностная площадь колеблется в пределах 50-250 м2/г, а наиболее предпочтительно 80-170 м2/г. Специалистам хорошо известно, что слишком малая поверхностная площадь соответствует низкой каталитической активности, тогда как большая поверхностная площадь обычно соответствует высокой каталитической активности. Каталитическая композиция изобретения имеет большую поверхность площади и высокую каталитическую активность.In addition, the carrier component of the invention is characterized by its surface area. Typically, the surface area is at least about 25 m 2 / g. Its preferred value is at least about 35 m 2 / g, and more preferred at least 50 m 2 / g. Even more preferably, if the surface area is in the range of 50-250 m 2 / g, and most preferably 80-170 m 2 / g. Specialists are well aware that too small surface area corresponds to low catalytic activity, while a large surface area usually corresponds to high catalytic activity. The catalytic composition of the invention has a large surface area and high catalytic activity.
После получения носителя на него наносят каталитические элементы окиси молибдена, щелочно-металлического промотора и необязательно окись ванадия. Если отношение MgO/Al2O3 находится в пределах допустимых значений, указанных выше, то в дополнительном добавлении окиси магния нет необходимости. Обычно необходимое количество окиси молибдена или молибденового соединения-предшественника, такого как гептамолибдат аммония или карбонил аммония, растворяют в растворителе для получения раствора. Предпочтительным молибденовым соединением является гептамолибдат аммония, а предпочтительным растворителем вода. Затем раствор подвергают взаимодействию с композитом-носителем, изготовленным как описано выше, и полученную в результате суспензию высушивают в целях удаления растворителя. Если указанный раствор является водным, то осушку проводят в печи при 70-120оС. Затем осушенную суспензию подвергают кальцинированию для образования каталитически активной композиции, содержащей окись алюминия, окись магния и окись молибдена. В основном кальцинирование проводят при 300-900оС в течение 0,5-24 ч. Предпочтительная температура кальцинации составляет 500-800оС, а более предпочтительная 550-650оС. Альтернативно осушенную суспензию, описанную выше, можно, не подвергая предварительному кальцинированию, непосредственно использовать в каталитическом процессе изобретения. Так как молибденовый предшественник может быть превращен в окись молибдена при 300оС или около того, а каталитический слой нагревают до температуры, превышающей 300оС, то осушенная композиция будет превращаться in situ в каталитически активную смесь из окисей магния и молибдена.After receiving the carrier, the catalyst elements of molybdenum oxide, an alkali metal promoter, and optionally vanadium oxide are applied thereto. If the ratio of MgO / Al 2 O 3 is within the acceptable values indicated above, then the additional addition of magnesium oxide is not necessary. Typically, the required amount of molybdenum oxide or a molybdenum precursor compound, such as ammonium heptamolybdate or ammonium carbonyl, is dissolved in a solvent to form a solution. A preferred molybdenum compound is ammonium heptamolybdate, and a preferred solvent is water. The solution is then reacted with a carrier composite manufactured as described above, and the resulting suspension is dried to remove the solvent. When said solution is aqueous, the drying is carried out in an oven at 70-120 C. The dried slurry is calcined to form a catalytically active composition containing an aluminum oxide, magnesium oxide and molybdenum oxide. Generally, calcination is carried out at 300-900 ° C for 0.5-24 hours. The preferred calcination temperature is 500-800 C and more preferred 550-650 ° C. Alternatively, the suspension was drained as described above, it is possible, without subjecting pre calcination, directly used in the catalytic process of the invention. Since the molybdenum precursor can be converted into molybdenum oxide at 300 ° C or so, and the catalytic bed was heated to a temperature exceeding 300 ° C, then drained composition will be converted in situ into a catalytically active mixture of oxides of magnesium and molybdenum.
Смешанная оксидная каталитическая композиция, как правило, показывает один или несколько дифракционных пиков при рентгенографии, относящихся к следующим компонентам: окиси магния, молибдата магния, алюмомагнезиальной шпинели и окиси алюминия. Элементный анализ кальцинированной твердой композиции обнаруживает следующий состав, мас. МоО3 3-50; MgO 90-10, уравновешенные оксидом алюминия. Предпочтительным составом является следующий состав, мас. MoO3 10-30; MgO 60-20, а более предпочтительным МоО3 12-25; MgO 40-25.A mixed oxide catalyst composition typically exhibits one or more diffraction peaks during X-ray diffraction, relating to the following components: magnesium oxide, magnesium molybdate, magnesia spinel, and aluminum oxide. Elemental analysis of the calcined solid composition reveals the following composition, wt. MoO 3 3-50; MgO 90-10 balanced with alumina. The preferred composition is the following composition, wt. MoO 3 10-30; MgO 60-20, and more preferred MoO 3 12-25; MgO 40-25.
К описанному выше катализатору на носителе необходимо добавить активирующее количество, по крайней мере одного промотора из щелочного металла. Промотор служит для повышения избирательности и продуктивности ненасыщенных продуктов, например диолефинов, в предлагаемом способе. Указанным промотором обычно являются соединения лития, натрия, калия, рубидия, цезия или фракции, имеющие достаточную основность для повышения избирательности для более высоконенасыщенных соединений изобретения. Подходящим для этой цели промоторными соединениями являются щелочные окислы, гидроокиси и карбонаты. Подходящими являются также соединения, которые при нагревании разлагаются на окиси, например, такие как ацетаты и оксалаты щелочных металлов. Также могут быть использованы соли щелочных металлов, однако галиды и силикаты щелочных металлов использовать нежелательно вследствие их низкой основности. Предпочтительными промоторами являются: окись, гидроокись, карбонат, ацетат или оксалат щелочного металла. Из них более предпочтительными являются окись или гидроокись калия или цезия. Наиболее предпочтительным промотором является окись или гидроокись калия. An activating amount of at least one alkali metal promoter must be added to the supported catalyst described above. The promoter serves to increase the selectivity and productivity of unsaturated products, for example diolefins, in the proposed method. Said promoter is typically lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium or fractions having sufficient basicity to increase selectivity for the more highly unsaturated compounds of the invention. Suitable promoter compounds for this purpose are alkaline oxides, hydroxides and carbonates. Also suitable are compounds which, when heated, decompose into oxides, for example, such as alkali metal acetates and oxalates. Alkali metal salts can also be used, however, alkali metal halides and silicates are undesirable due to their low basicity. Preferred promoters are: oxide, hydroxide, carbonate, acetate or alkali metal oxalate. Of these, potassium or cesium oxide or hydroxide are more preferred. The most preferred promoter is potassium oxide or hydroxide.
Количество щелочно-металлического промотора является критическим параметром для производительности катализатора. Обычно приемлемым является любое количество указанного промотора, достаточное для увеличения избирательности и объемного выхода ненасыщенных продуктов, таких как диолефины, в предлагаемом способе. Обычно количество щелочно-металлического промотора колеблется в пределах 0,1-5 мас. по отношению к полной массе окисей магния и молибдена. Предпочтительное количество указанного промотора, такого как гидроокись щелочного металла, составляет 0,2-2 мас. по массе окисей магния и молибдена, а более предпочтительное количество составляет 0,5-1,5 мас. Если количество указанного промотора ниже нижнего предела предпочтительных значений, то избирательность для диолефинов будет более низкой, так как в этом случае повышается избирательность для продуктов глубокого окисления. Если количество промотора превышает верхний предел предпочтительных значений, то в этом случае также наблюдается снижение избирательности для диолефинов. The amount of alkali metal promoter is a critical parameter for catalyst performance. Usually acceptable is any amount of the indicated promoter, sufficient to increase the selectivity and volumetric yield of unsaturated products, such as diolefins, in the proposed method. Typically, the amount of alkali metal promoter ranges from 0.1-5 wt. in relation to the total mass of oxides of magnesium and molybdenum. A preferred amount of said promoter, such as alkali metal hydroxide, is 0.2-2 wt. by weight of oxides of magnesium and molybdenum, and a more preferred amount is 0.5-1.5 wt. If the amount of the indicated promoter is below the lower limit of the preferred values, then the selectivity for diolefins will be lower, since in this case the selectivity for products of deep oxidation increases. If the number of promoter exceeds the upper limit of the preferred values, then in this case there is also a decrease in selectivity for diolefins.
Обычно, количество щелочно-металлического промотора, рассчитанное на основе гидроокиси щелочного металла, составляет 0,05-5 мас. от общей массы окисей алюминия, магния и молибдена. Предпочтительное количество указанного промотора, рассчитанное на основе гидроокиси щелочного металла, составляет 0,1-2 мас. от общей массы окисей алюминия, магния и молибдена, а более предпочтительное количество 0,3-1,5 мас. Если количество указанного промотора ниже нижнего предела предпочтительных значений, то при этом наблюдается более низкая избирательность для диолефинов, а избирательность для продуктов глубокого окисления возрастает. Если количество указанного промотора превышает верхний предел предпочтительных значений, то в этом случае также наблюдается снижение избирательности и продуктивности для диолефинов. Typically, the amount of alkali metal promoter calculated on the basis of alkali metal hydroxide is 0.05-5 wt. from the total mass of oxides of aluminum, magnesium and molybdenum. The preferred amount of the specified promoter, calculated on the basis of alkali metal hydroxide, is 0.1-2 wt. from the total mass of oxides of aluminum, magnesium and molybdenum, and a more preferred amount of 0.3-1.5 wt. If the amount of the indicated promoter is below the lower limit of the preferred values, then there is a lower selectivity for diolefins, and the selectivity for the products of deep oxidation increases. If the amount of said promoter exceeds the upper limit of the preferred values, then in this case there is also a decrease in selectivity and productivity for diolefins.
Щелочно-металлический промотор может быть добавлен к катализатору на основе молибдата с помощью стандартных способов. Например, промотор может быть нанесен с помощью хорошо известной специалистам техники пропитки, описанной например Charles N. Satterfield в работе Heterogeneous Catalysis in Practice, McGraw-Hill Book Company, New York, 1980, pp. 82-83, которая вводится в настоящее описание посредством ссылки. В указанной технике, молибден-пропитанный носитель погружают в раствор щелочно-металлического промотора, например метаноловый раствор окиси или гидроокиси щелочного металла. Затем избыток раствора, пропитанного щелочью носителя, сливают, а остаток подвергают осушке в печи для удаления остаточного растворителя и кальцинируют при 550-650оС. Альтернативно указанный носитель пропитывают щелочно-металлическим промотором с помощью увлажняющей техники так, чтобы поры были заполнены раствором окиси щелочного металла или гидроокиси щелочного металла, но при этом раствор не должен быть в избытке. Полученный таким образом пропитанный носитель также высушивают в печи для удаления растворителя. В еще одном альтернативном варианте молибденовое соединение может быть пропитано тем же раствором, что и соединение щелочного металла.The alkali metal promoter can be added to the molybdate-based catalyst using standard methods. For example, a promoter can be applied using a well-known impregnation technique, described for example by Charles N. Satterfield in Heterogeneous Catalysis in Practice, McGraw-Hill Book Company, New York, 1980, pp. 82-83, which is introduced into the present description by reference. In this technique, a molybdenum-impregnated carrier is immersed in a solution of an alkali metal promoter, for example a methanol solution of an oxide or an alkali metal hydroxide. Then, excess solution, the impregnated alkali medium is drained, and the residue was subjected to drying in an oven to remove residual solvent, and calcined at 550-650 ° C. Alternatively said carrier is impregnated with an alkaline metal promoter via humidifying equipment so that the pores were filled with a solution of alkali oxides metal or alkali metal hydroxide, but the solution should not be in excess. The impregnated carrier thus obtained is also dried in an oven to remove solvent. In yet another alternative embodiment, the molybdenum compound may be impregnated with the same solution as the alkali metal compound.
Необязательно катализатор из молибдата изобретения может содержать активатор, который способствует повышению активности катализатора при любой данной температуре. Предпочтительно, если активатор при этом не снижает значительно избирательность к диолефинам и моноолефинам. Предпочтительно также, чтобы активатор давал возможность проводить реакцию при более низкой температуре, сохраняя при этом высокую избирательность и высокую продуктивность диолефинов. Подходящими активаторами для введения в катализатор могут служить окиси ванадия, предпочтительно V2O5. В катализатор может быть добавлено любое количество окиси ванадия при условии, что при этом активность катализатора возрастает и избирательность для алканов, включая моно- и диолефины, не слишком снижается. Обычно концентрация активатора (если он используется) колеблется в пределах 0,05-10 мас. по отношению к полной массе катализатора. Предпочтительной концентрацией активатора является концентрация от 0,1-5 мас. а более предпочтительной 0,15-1,5 мас. Указанный активатор может быть введен в носитель и суспензию окиси молибдена до кальцинации или он может быть нанесен на кальцинированные окиси алюминия-магния-молибдена с помощью техники пропитки, описанной выше.Optionally, the molybdate catalyst of the invention may contain an activator that enhances the activity of the catalyst at any given temperature. Preferably, if the activator does not significantly reduce the selectivity to diolefins and monoolefins. It is also preferred that the activator allows the reaction to be carried out at a lower temperature while maintaining high selectivity and high diolefin productivity. Suitable activators for incorporation into the catalyst may be vanadium oxides, preferably V 2 O 5 . Any amount of vanadium oxide may be added to the catalyst provided that the activity of the catalyst increases and the selectivity for alkanes, including mono- and diolefins, does not decrease too much. Typically, the concentration of activator (if used) ranges from 0.05-10 wt. in relation to the total weight of the catalyst. A preferred activator concentration is a concentration of 0.1-5 wt. and more preferred 0.15-1.5 wt. Said activator may be introduced into a carrier and a suspension of molybdenum oxide prior to calcination, or it may be applied to calcined aluminum-magnesium-molybdenum oxides using the impregnation technique described above.
Предпочтительным промышленным реактором, используемым в изобретении, является реактор с передвижным слоем, например с восходящим слоем катализатора. В таких реакторах каталитические частицы подвергаются постоянным столкновениям с другими каталитическими частицами и со стенками реактора. Указанные силы постепенно снижают размеры катализатора до мелких пылинок, которые теряются в реакционных продуктах; таким образом, срок службы катализатора является весьма ограниченным. Поэтому катализатор необходимо изготовлять в том виде, который мог бы противостоять ударным силам и эрозии. Катализатор для окисления бутана, содержащий молибдат магния, нанесенный на магнезию, не обладает достаточной прочностью на истирание, необходимой для промышленного производства. Напротив катализатор изобретения на основе молибдата магния, активированный щелочным металлом и нанесенный на предпочтительный композиционный материал, описанный выше, обладает достаточной прочностью на истирание, необходимой для использования его в промышленном производстве. The preferred industrial reactor used in the invention is a mobile bed reactor, for example with an upward catalyst bed. In such reactors, the catalytic particles are subjected to constant collisions with other catalytic particles and with the walls of the reactor. These forces gradually reduce the size of the catalyst to small dust particles that are lost in the reaction products; thus, the catalyst life is very limited. Therefore, the catalyst must be manufactured in a form that could withstand shock forces and erosion. A butane oxidation catalyst containing magnesium molybdate supported on magnesia does not have sufficient abrasion resistance required for industrial production. In contrast, an alkali metal activated catalyst of the invention based on magnesium molybdate and supported on the preferred composite material described above has sufficient abrasion resistance required for use in industrial production.
Очевидно, что изнашиваемость катализатора, содержащего молибдат магния, нанесенный на магнезию, непосредственно связана с высокой тепмпературой спекания окиси магния и сильными межмолекулярными связями. Температура спекания настолько превышает нормальную температуру кальцинации и нормальные рабочие температуры предлагаемого способа, что частицы не имеют возможности сплавляться и связываться одна с другой. Один из способов упрочнения катализатора, содержащего молибдат магния, заключается во введении в катализатор несущего компонента. Предпочтительно, чтобы указанный компонент имел большую поверхностную площадь и высокую прочность на истирание и представлял собой композиционный материал, содержащий окись магния и окись алюминия и необязательно фазу алюмомагнезиальной шпинели, как описано выше. Очевидно, что окись алюминия наделяет катализатор твердостью, тогда как окись магния и/или алюминат магния снижают естественную кислотность окиси алюминия. Однако приведенная выше теория не должна ограничивать раскрытие изобретения. Соответствующие способы испытаний прочности на истирание приведены ниже в примерах. Obviously, the wear of a catalyst containing magnesium molybdate deposited on magnesia is directly related to the high sintering temperature of magnesium oxide and strong intermolecular bonds. The sintering temperature is so much higher than the normal calcination temperature and normal working temperatures of the proposed method that the particles are not able to fuse and bind to one another. One method of hardening a catalyst containing magnesium molybdate is to introduce a carrier component into the catalyst. Preferably, said component has a large surface area and high abrasion resistance and is a composite material comprising magnesium oxide and alumina and optionally an alumina-magnesia spinel phase, as described above. It is obvious that alumina gives the catalyst hardness, while magnesium oxide and / or magnesium aluminate reduce the natural acidity of alumina. However, the above theory should not limit the disclosure of the invention. Suitable abrasion test methods are given in the examples below.
Другим важным свойством катализатора изобретения является размер его частиц. В прототипах обычно рассматривается использование катализатора со сфероидальными частицами небольшого размера, который предназначен для реакторов с неподвижным слоем и перемещающимся псевдоожиженным слоем. Эти частицы обычно имеют диаметр 20-200 мкм, а предпочтительно 80-120 мкм. Автором изобретения было обнаружено, что сфероидальные (т.е. имеющие форму, приближающуюся к сферической) частицы размером 200-1700 мкм дают лучшую производительность в реакторах с подвижным слоем. Предпочтительно, если частицы имеют размер 500-1200 мкм, а более предпочтительно 600-1000 мкм. Более крупные частицы изобретения обнаруживают меньшее "слеживание" и поэтому дают более плавный низкоскоростной поток. Таким образом, более крупные частицы дают меньший перепад давления в секциях реактора с плотным слоем и менее интенсивное столкновение частиц со стенками и обладают способностью к лучшему дифференцированию времени пребывания газа и времени пребывания катализатора в реакторе. Another important property of the catalyst of the invention is its particle size. The prototypes usually consider the use of a catalyst with small spheroidal particles, which is designed for reactors with a fixed bed and a moving fluidized bed. These particles typically have a diameter of 20-200 microns, and preferably 80-120 microns. The inventor found that spheroidal (i.e., having a shape approaching a spherical) particle size of 200-1700 microns give the best performance in reactors with a moving layer. Preferably, the particles have a size of 500-1200 microns, and more preferably 600-1000 microns. Larger particles of the invention exhibit less "caking" and therefore give a smoother, lower flow rate. Thus, larger particles give a smaller pressure drop in the sections of the dense-bed reactor and a less intense collision of particles with the walls and have the ability to better differentiate the gas residence time and catalyst residence time in the reactor.
Предлагаемый способ может быть осуществлен в любом подходящем реакторе, например в реакторе периодического действия, в реакторе непрерывного действия с неподвижным слоем катализатора, в шламовом реакторе, в реакторе с псевдоожиженным слоем и в реакторе с восходящим уплотненным слоем катализатора. Предпочтительным является реактор непрерывного действия, такой как реактор непрерывного действия с неподвижным слоем катализатора или реактор с восходящим уплотненным слоем катализатора описанного ниже типа. The proposed method can be carried out in any suitable reactor, for example, in a batch reactor, in a continuous reactor with a fixed catalyst bed, in a slurry reactor, in a fluidized bed reactor and in a reactor with an ascending compacted catalyst bed. A continuous reactor, such as a fixed-bed continuous reactor or an ascending packed bed reactor of the type described below, is preferred.
Реактор с восходящим уплотненным слоем катализатора содержит вертикальный сосуд с относительно низким отношением диаметра к длине. Катализатор непрерывно загружается в нижнюю часть реактора с восходящим слоем. Кроме того, в нижнюю часть указанного реактора одновременно подается поток алифатического углеводорода в виде паровой фазы или жидкой фазы. Предпочтительно, если алкан подается в виде паровой фазы, заранее смешанной с инертным газовым разбавителем, и необязательно с небольшим количеством кислорода. Подаваемый поток движется через реактор вверх, реагируя при этом с катализатором. При взаимодействии с катализатором исходное сырье превращается в смесь продуктов, например моноолефинов, диолефинов более высоконенасыщенных олефинов, крекинг-продуктов, продуктов глубокого окисления, таких как моноокись и двуокись углерода, и продуктов глубокого крекинга, таких как бензол и фуран, в том случае, если исходным сырьем был бутан. Поток продуктов, присутствующих в реакторе с восходящим слоем, разделяют стандартными способами, такими как перегонка, в целях получения желаемого продукта, обычно диолефина. Непрореагировавшие алканы возвращаются в реактор для дальнейшего окисления. The reactor with an upwardly compacted catalyst bed contains a vertical vessel with a relatively low diameter to length ratio. The catalyst is continuously loaded into the lower part of the reactor with an upward layer. In addition, an aliphatic hydrocarbon stream in the form of a vapor phase or a liquid phase is simultaneously supplied to the lower part of the reactor. Preferably, if the alkane is supplied in the form of a vapor phase, pre-mixed with an inert gas diluent, and optionally with a small amount of oxygen. The feed stream moves up through the reactor, reacting with the catalyst. When interacting with the catalyst, the feedstock is converted into a mixture of products, for example, monoolefins, diolefins of more highly unsaturated olefins, cracked products, deep oxidation products, such as carbon monoxide and carbon dioxide, and deep cracked products, such as benzene and furan, if butane was the feedstock. The product stream present in the bottom-bed reactor is separated by standard methods, such as distillation, in order to obtain the desired product, usually a diolefin. Unreacted alkanes are returned to the reactor for further oxidation.
Технология, используемая в реакторах с восходящим слоем катализатора, является подходящей для изобретения, так как при этом устраняется опасность использования смеси алкана и/или олефина и элементного кислорода и повышается избирательность для диолефинов, особенно при высоких температурах, использующихся в данном способе. Напротив при использовании сырья, содержащего алкан и кислород, при высокой температуре и высоком молярном отношении кислород/алкан имеет место тенденция к образованию продуктов глубокого окисления, таких как моноокись и двуокись углерода. Кроме того, возрастает опасность реакции с быстро возрастающей скоростью. The technology used in reactors with a rising catalyst bed is suitable for the invention, since this eliminates the danger of using a mixture of alkane and / or olefin and elemental oxygen and increases the selectivity for diolefins, especially at high temperatures used in this method. In contrast, when using raw materials containing alkane and oxygen at high temperature and high molar oxygen / alkane ratios, there is a tendency to form deep oxidation products such as carbon monoxide and carbon dioxide. In addition, the danger of a reaction increases at a rapidly increasing rate.
Работу реактора с восходящим слоем катализатора можно смоделировать, используя метод чередующихся импульсов. Так, например, импульс потока углеводородсодержащего сырья пропускают через слой катализатора, где это сырье окисляется, образуя целевые продукты олефинов. Затем через слой катализатора пропускают импульс потока инертного газа в целях очистки слоя от остаточных алканов и алкенов. После очистки через слой катализатора пропускают импульс потока кислородсодержащего сырья в целях регенерации катализатора. И наконец, через слой катализатора пропускают второй импульс инертного газа в целях очистки слоя от кислорода, после чего цикл повторяют. Указанная процедура используется в примерах осуществления изобретения. The operation of a reactor with an ascending catalyst bed can be modeled using the alternating pulse method. So, for example, the impulse of a stream of hydrocarbon-containing feed is passed through a catalyst bed, where this feed is oxidized, forming the target products of olefins. Then, an inert gas flow pulse is passed through the catalyst bed in order to clean the layer of residual alkanes and alkenes. After purification, a pulse of an oxygen-containing feed stream is passed through the catalyst bed in order to regenerate the catalyst. Finally, a second pulse of inert gas is passed through the catalyst bed in order to clean the bed of oxygen, after which the cycle is repeated. This procedure is used in embodiments of the invention.
Алифатический углеводород взаимодействует с катализатором при любой рабочей температуре, которая способствует активации процесса окисления изобретения и повышению выхода целевых ненасыщенных продуктов. Такой температурой обычно является температура 400-700оС. Предпочтительная температура составляет 500-650оС, а более предпочтительная температура 530-600оС. Если температура ниже указанного нижнего предела предпочтительного диапазона, то конверсия реагента может снизиться. Если температура превышает верхнее значение указанного диапазона, то при этом наблюдается снижение избирательности и продуктивности диолефиновых продуктов.Aliphatic hydrocarbon interacts with the catalyst at any operating temperature, which helps to activate the oxidation process of the invention and increase the yield of target unsaturated products. Such temperature is typically the temperature of about 400-700 C. The preferred temperature is 500-650 ° C, and more preferably a temperature of 530-600 C. If the temperature is below the lower limit of the preferred range, the conversion reagent may be reduced. If the temperature exceeds the upper value of the specified range, then there is a decrease in the selectivity and productivity of diolefin products.
Аналогично алифатический углеводород взаимодействует с катализатором при любом рабочем давлении, которое способствует активации процесса изобретения и повышению выхода целевых ненасыщенных продуктов. Обычно парциальное давление реагента корректируют так, чтобы указанный реагент находился в газообразном состоянии при данной рабочей температуре. Предпочтительно, если парциальное давление алифатического углеводорода находится в пределах диапазона: от приблизительно ниже атмосферного давления до около 100 фунтов/кв. дюйм (690 кПа). Более предпочтительно, если парциальное давление находится в пределах 1-30 фунтов/кв.дюйм (7-207 кПа). И наконец, наиболее предпочтительным парциальным давлением является давление в пределах 3-15 фунтов/кв.дюйм (21-104 кПа). Similarly, an aliphatic hydrocarbon interacts with the catalyst at any operating pressure, which helps to activate the process of the invention and increase the yield of target unsaturated products. Typically, the partial pressure of the reagent is adjusted so that the specified reagent is in a gaseous state at a given operating temperature. Preferably, the partial pressure of the aliphatic hydrocarbon is within the range of from about below atmospheric pressure to about 100 psi. inch (690 kPa). More preferably, the partial pressure is in the range of 1-30 psi (7-207 kPa). Finally, the most preferred partial pressure is between 3-15 psi (21-104 kPa).
Если способ изобретения осуществляют в реакторе для непрерывного процесса, описанного ниже, то скорость потока реагентов может варьироваться. В основном в предлагаемом способе алифатический углеводород подают в реактор при любой рабочей скорости потока, которая способствует активации процесса окисления изобретения и повышению выхода и избирательности для ненасыщенных продуктов. Скорость потока выражается как объемный часовой расход газа (GHSV) и приводится в единицах объема газообразного исходного сырья, содержащего алифатический углеводород, на полный объем реактора за 1 ч или просто ч-1. Обычно эти значения колеблются в диапазоне 100-20000 ч-1. Следует отметить, что объемная скорость регулирует время пребывания реагентов в реакторе. Например, в реакторе с восходящим слоем катализатора, предпочтительное время пребывания газа в реакторе составляет менее чем 10 с, более предпочтительно менее чем 5 с и наиболее предпочтительно менее чем 1 с.If the method of the invention is carried out in a reactor for the continuous process described below, the flow rate of the reactants may vary. Basically, in the proposed method, an aliphatic hydrocarbon is fed into the reactor at any operating flow rate, which helps to activate the oxidation process of the invention and increase the yield and selectivity for unsaturated products. The flow rate is expressed as the volumetric hourly gas flow rate (GHSV) and is given in units of the volume of the gaseous feedstock containing aliphatic hydrocarbon to the full volume of the reactor in 1 h or simply h -1 . Typically, these values range from 100-20000 h -1 . It should be noted that the space velocity controls the residence time of the reactants in the reactor. For example, in a bed reactor, the preferred residence time of the gas in the reactor is less than 10 s, more preferably less than 5 s and most preferably less than 1 s.
В случае использования реактора с восходящим слоем катализатора после взаимодействия катализатора с алифатическим углеводородом отработанный катализатор удаляют из верхней части реактора и переносят во второй реактор для регенерации. Регенерацию осуществляют при помощи реакции взаимодействия с кислородом. Обычно в нижнюю часть второго реактора подают заранее нагретый кислородный источник, аналогичный описанному выше. Отработанный катализатор взаимодействует с указанным источником кислорода при любых температуре, давлении и скорости потока кислородного источника, которые являются достаточными для регенерации катализатора. Параметры указанного процесса должны быть, однако, регулируемыми, так чтобы исключить возникновения неуправляемой реакции или чрезмерного разогрева. Предпочтительно, если температура колеблется в пределах 500-700оС, а более предпочтительно в пределах 550-650оС. Предпочтительное давление колеблется в пределах от давления ниже атмосферного и до 100 фунтов/кв.дюйм (690 КПа), а более предпочтительное 2-50 фунтов/кв.дюйм (14-345 кПа). Скорость потока источника кислорода зависит от теплообменных свойств конкретного реактора. Например, при слишком высоких скоростях потока может произойти чрезмерное повышение температуры, что в результате приведет к неконтролируемой реакции.In the case of using a reactor with an upward catalyst bed after interaction of the catalyst with an aliphatic hydrocarbon, the spent catalyst is removed from the upper part of the reactor and transferred to the second reactor for regeneration. Regeneration is carried out using the reaction of interaction with oxygen. Typically, a preheated oxygen source similar to that described above is supplied to the bottom of the second reactor. The spent catalyst interacts with the specified oxygen source at any temperature, pressure and flow rate of the oxygen source, which are sufficient for regeneration of the catalyst. The parameters of this process should, however, be adjustable, so as to exclude the occurrence of an uncontrolled reaction or excessive heating. Preferably, the temperature ranges of 500-700 C and more preferably in the range of 550-650 C. The preferred pressure ranges from subatmospheric pressure and up to 100 pounds / square inch (690 kPa), and more preferably 2 -50 psi (14-345 kPa). The flow rate of the oxygen source depends on the heat transfer properties of a particular reactor. For example, if the flow rates are too high, an excessive temperature rise can occur, resulting in an uncontrolled reaction.
При взаимодействии алифатического углеводорода с катализатором изобретения окисление алифатического углеводорода происходит в результате потери по меньшей мере двух атомов водорода из углеводородного реагента с образованием воды как побочного продукта. Образующиеся при этом органические продукты являются в основном ненасыщенными углеводородами, таким как моноолефины и диолефины. Эти ненасыщенные продукты обычно содержат такое же число атомов углерода, как и реагентный алифатический углеводород. Поэтому указанные продукты не являются продуктами крекинга, поскольку последние содержат меньшее число атомов углерода, чем исходный углеводород. В основном ненасыщенные продукты имеют более высокую степень ненасыщенности, чем реагентный углеводород. Например алканы, такие как бутан, могут терять два атома водорода, образуя моноолефины, такие как 1-бутен, транс-2-бутен, и цис-2-бутен. В свою очередь моноолефины, такие как указанные выше бутены, могут терять два атома водорода, образуя 1,3-бутадиен. In the interaction of an aliphatic hydrocarbon with a catalyst of the invention, the oxidation of an aliphatic hydrocarbon results from the loss of at least two hydrogen atoms from the hydrocarbon reactant to form water as a by-product. The resulting organic products are mainly unsaturated hydrocarbons, such as monoolefins and diolefins. These unsaturated products usually contain the same number of carbon atoms as the reagent aliphatic hydrocarbon. Therefore, these products are not cracked products, since the latter contain fewer carbon atoms than the original hydrocarbon. Generally unsaturated products have a higher degree of unsaturation than reagent hydrocarbon. For example, alkanes such as butane can lose two hydrogen atoms to form monoolefins such as 1-butene, trans-2-butene, and cis-2-butene. In turn, monoolefins, such as the above butenes, can lose two hydrogen atoms to form 1,3-butadiene.
Предпочтительные диолефиновые продукты могут быть представлены общей формулой:
СН2= СН-СН= СН-(СН2)m-Н, где m является целым числом от 0 до 6. Предпочтительно, если m от 0 до 2. Более предпочтительное значение m 0, а более предпочтительным ненасыщенным продуктом является 1,3-бутадиен. Могут быть также образованы изомеры приведенной выше формулы, где ненасыщенность может возникать в любом другом положении углеродной цепи. Предпочтительно, если ненасыщенность образуется посредством сопряженных двойных связей. Даже более ненасыщенные варианты общей формулы могут быть образованы при дальнейшем окислении, которое дает более чем две этиленовые двойные связи. Однако алканы не образуются в значительных количествах.Preferred diolefin products may be represented by the general formula:
CH 2 = CH — CH = CH— (CH 2 ) m —H, where m is an integer from 0 to 6. Preferably, m is from 0 to 2. A more preferred value is
Наряду с алкенами продуктовый поток может содержать различные побочные продукты. Например, в случае, если насыщенным алканом является н-бутан, могут образовываться небольшие количества продукт крекинга, таких как пропилен и этилен, а также тяжелые фракции, такие как бензол и фуран, и кроме того, продукты глубокого окисления, такие как моноокись и двуокись углерода. Однако неожиданно было обнаружено, что эти побочные продукты, особенно продукты глубокого окисления, при предлагаемом способе изобретения образуются в гораздо меньших количествах. Along with alkenes, the product stream may contain various by-products. For example, if the saturated alkane is n-butane, small amounts of cracking products such as propylene and ethylene, as well as heavy fractions such as benzene and furan, and in addition, deep oxidation products such as monoxide and dioxide, may form. carbon. However, it was unexpectedly discovered that these by-products, especially the deep oxidation products, are formed in much smaller amounts with the proposed method of the invention.
В целях изобретения "конверсия" определяется как процентное содержание (в молях) реагирующего алифатического углеводорода, потерянного из исходного потока в результате реакции. Конверсия может широко варьироваться в зависимости от реагентов, формы катализатора и реакционных условий, таких как температура, давление, скорость потока и время пребывания катализатора в реакторе. В пределах предпочтительного диапазона температур при возрастании температуры конверсия обычно возрастает. В пределах предпочтительного диапазона часового объемного расхода газа, при увеличении объемного расхода конверсия обычно снижается. Как правило, конверсия алифатического углеводорода составляет по меньшей мере около 10 М% Предпочтительно, если конверсия составляет по крайней мере около 20 М% более предпочтительно по крайней мере около 40 М% и наиболее предпочтительно по крайней мере около 50 М%
Аналогично в целях изобретения "избирательность" определяется как процентное содержание (в молях) конвертированного углерода, который образует конкретный продукт. Обычно избирательность широко варьируется в зависимости от реагентов, формы катализатора и реакционных условий. Как правило, в предлагаемом способе достигается высокая избирательность к диолефинам. В пределах предпочтительного диапазона температур, при возрастании температуры избирательность обычно снижается. В пределах предпочтительного диапазона объемного расхода, при возрастании объемного расхода избирательность для алканов обычно возрастает. Предпочтительно, если суммарная избирательность ко всем алкенам составляет по крайней мере около 50М% более предпочтительно по крайней мере 60 М% еще более предпочтительно по крайней мере 70 М% и наиболее предпочтительно по крайней мере около 80 М% Как правило, избирательность для диолефинов составляет по крайней мере около 40 М% Предпочтительно, если избирательность для диолефинов составляет по крайней мере около 50 М% более предпочтительно по крайней мере около 60 М% наиболее предпочтительно по крайней мере около 70 М%
Понятие одновременно высокой конверсии и высокой избирательности может быть определено как выход. В целях изобретения термин "выход" означает количество продукта, образующегося в результате конверсии и избирательности при однократном пропускании через реактор. Например, в осуществлении предлагаемого способа при конверсии 0,65 или 65 М% и избирательности к диолефинам 0,75 или 75 М% выход диолефинов составляет 0,49 или 49 М% Как правило, в предлагаемом способе достигается выход диолефинов по крайней мере около 8 М% Предпочтительно, если выход диолефина составляет по меньшей мере около 18 М% более предпочтительно по крайней мере около 28 М% а наиболее предпочтительно по крайней мере 35 М% Как правило, при окислении бутана выход полных С4-олефинов составляет по меньшей мере около 25 М% Предпочтительно, если при окислении бутана выход полных С4-олефинов составляет по меньшей мере около 30 М% более предпочтительно по крайней мере около 35 М% и наиболее предпочтительно по меньшей мере около 40 М%
Скорость, при которой в предлагаемом способе образуется целевой продукт, может быть определена понятием объемного выхода. В изобретении понятие "объемный выход" определяется как выход целевого продукта (выраженный в М% за час (час-1)) и является численным выражением продукта конверсии при однократном пропускании с соответствующей избирательностью, часовым объемным расходом газа и концентрацией алифатического углеводорода в исходном сырье, где конверсия, избирательность и концентрация выражаются в десятичленных долях. Предпочтительно, если объемный выход диолефина составляет по меньшей мере около 30% за 1 ч, более предпочтительно по крайней мере около 120% за 1 ч, а более предпочтительно по меньшей мере около 200% за 1 ч.For the purposes of the invention, “conversion” is defined as the percentage (in moles) of reactive aliphatic hydrocarbon lost from the feed stream from the reaction. The conversion can vary widely depending on the reagents, the form of the catalyst, and reaction conditions, such as temperature, pressure, flow rate, and residence time of the catalyst in the reactor. Within the preferred temperature range, with increasing temperature, the conversion usually increases. Within the preferred range of the hourly gas volumetric flow rate, with an increase in the volumetric flow rate, conversion usually decreases. Typically, the conversion of an aliphatic hydrocarbon is at least about 10 M%. Preferably, if the conversion is at least about 20 M%, more preferably at least about 40 M% and most preferably at least about 50 M%
Similarly, for the purposes of the invention, “selectivity” is defined as the percentage (in moles) of converted carbon that forms a particular product. Typically, selectivity varies widely with reagents, catalyst form, and reaction conditions. Typically, the proposed method achieves high selectivity to diolefins. Within the preferred temperature range, with increasing temperature, selectivity usually decreases. Within the preferred range of volumetric flow rate, with increasing volumetric flow rate, selectivity for alkanes usually increases. Preferably, the total selectivity to all alkenes is at least about 50 M%, more preferably at least 60 M%, even more preferably at least 70 M%, and most preferably at least about 80 M%. Typically, the selectivity for diolefins is at least about 40 M%. Preferably, the selectivity for diolefins is at least about 50 M%, more preferably at least about 60 M%, most preferably at least about 70 M%
The concept of both high conversion and high selectivity can be defined as a way out. For the purposes of the invention, the term “yield” means the amount of product resulting from conversion and selectivity with a single pass through the reactor. For example, in the implementation of the proposed method with a conversion of 0.65 or 65 M% and selectivity for diolefins 0.75 or 75 M%, the yield of diolefins is 0.49 or 49 M%. Typically, in the proposed method, the yield of diolefins is at least about 8 M% Preferably, the yield of the diolefin is at least about 18 M%, more preferably at least about 28 M%, and most preferably at least 35 M%. As a rule, when the butane is oxidized, the yield of the total C 4 olefins is at least about 25 M% Preferably, if with oxide enii butane total yield of C 4 olefins is at least about 30 M%, more preferably at least about 35 M% and most preferably at least about 40 M%
The speed at which the target product is formed in the proposed method can be determined by the concept of volumetric yield. In the invention, the concept of "volumetric yield" is defined as the yield of the target product (expressed in M% per hour (hour -1 )) and is a numerical expression of the conversion product at a single pass with the corresponding selectivity, hourly gas volumetric flow rate and concentration of aliphatic hydrocarbon in the feedstock, where conversion, selectivity and concentration are expressed in decimal fractions. Preferably, the volumetric yield of the diolefin is at least about 30% in 1 hour, more preferably at least about 120% in 1 hour, and more preferably at least about 200% in 1 hour.
Другим измерением скорости, при которой продуцируется целевой продукт, является "продуктивность", определяемая как граммы образованного целевого продукта на грамм катализатора за один час (г/г кат.-ч). В предлагаемом способе предпочтительная продуктивность бутадиена составляет по крайней мере около 0,2 г/г кат.-ч, более предпочтительная продуктивность составляет по меньшей мере около 0,4 г/г кат.-ч, а наиболее предпочтительная продуктивность составляет по крайней мере около 0,5 г/г кат.-ч. Предпочтительная продуктивность полных С-олефинов в предлагаемом способе по крайней мере составляет около 0,3 г/г кат.-ч; более предпочтительная продуктивность составляет по крайней мере около 0,4 г/г кат.-ч; а наиболее предпочтительная продуктивность составляет по крайней мере около 0,9 г/г кат.-ч. Another measurement of the speed at which the target product is produced is "productivity", defined as grams of the formed target product per gram of catalyst in one hour (g / g cat.-h). In the proposed method, the preferred productivity of butadiene is at least about 0.2 g / g cat-h, the more preferred productivity is at least about 0.4 g / g cat-h, and the most preferred productivity is at least about 0.5 g / g cat. The preferred productivity of total C-olefins in the proposed method is at least about 0.3 g / g cat.-h; more preferred productivity is at least about 0.4 g / g cat.-h; and the most preferred productivity is at least about 0.9 g / g cat.
Испытание прочности на истирание катализатора требует большого количества образцов катализатора. Было бы желательно разработать простую процедуру испытания прочности на истирание для небольших образцов катализатора. Такой процедурой является испытание прочности на раздавливание, поскольку повышенная прочность на раздавливание является показателем повышенной прочности на истирание. Прочность на раздавливание может быть определена с помощью любой стандартной установки, которые обычно используются в этих целях, например Instron Model 1125. Обычно в данном случае используется катализатор, который сначала просеивают для отбора гранул размером 8-меш (2,36 мм), а затем эти гранулы кальцинируют при 600оС в течение 2 ч, после чего определяют прочность на раздавливание. Прочность на раздавливание предпочтительных катализаторов изобретения составляет по меньшей мере около 5 фунтов (2270 г), предпочтительно по меньшей мере около 10 фунтов (4540 г); а более предпочтительно по крайней мере около 15 фунтов (6810 г).Catalyst abrasion testing requires a large number of catalyst samples. It would be desirable to develop a simple abrasion strength test procedure for small catalyst samples. Such a procedure is a crush strength test, since an increased crush strength is an indicator of increased abrasion resistance. The crushing strength can be determined using any standard installation that is commonly used for this purpose, for example, Instron Model 1125. Usually in this case, a catalyst is used that is first sieved to select 8-mesh granules (2.36 mm), and then these granules were calcined at 600 ° C for 2 hours, after which the crush strength. The crushing strength of the preferred catalysts of the invention is at least about 5 pounds (2270 g), preferably at least about 10 pounds (4540 g); and more preferably at least about 15 pounds (6810 g).
Фактическая прочность на истирание предпочтительного катализатора изобретения может быть определена с помощью стандартной установки, котоpая обычно используется в этих целях. Подходящие пpиборы для испытания содержат вертикальную трубу из нержавеющей стали диаметром 1/2 дюйма (13 мм) и длиной около 30 дюймов (760 мм), которая соединяется посредством I-клапана с вертикальной колонной аналогичного диаметра и длиной около 52 дюймов (1320 мм). Циклон из нержавеющей стали диаметром 3 дюйма (76 мм) подсоединяется к указанной вертикальной колонне у входного отверстия циклона и к указанной вертикальной трубе у выходного отверстия циклона, образуя тем самым циркуляционный контур, в котором осуществляется разделение газа и твердой фазы, после чего твердые вещества возвращаются в вертикальную трубу. Обычно испытуемый материал загружают в систему и подвергают псевдоожижению путем введения газа в I-клапан со скоростью потока 0,11-1,01 с-1. Захваченный газом порошок движется в направленном вверх газовом потоке и после сепарации под действием силы тяжести возвращается в циклонную регенерационную систему. Обычно полное время испытания образцов занимает около 15 ч. Затем определяют число мелких частиц, образующихся за единицу времени и показатель истирания рассчитывают по сравнению с начальной крупнозернистой фракцией. Предпочтительный показатель истирания катализатора изобретения составляет приблизительно менее 5 мас. за 1 ч (мас.˙ч-1); а более предпочтительно приблизительно менее 1 мас.˙ч-1.The actual abrasion resistance of a preferred catalyst of the invention can be determined using a standard installation that is commonly used for this purpose. Suitable test instruments include a vertical stainless steel pipe with a diameter of 1/2 inch (13 mm) and a length of about 30 inches (760 mm), which is connected via an I-valve to a vertical column of a similar diameter and a length of about 52 inches (1320 mm). A stainless steel cyclone with a diameter of 3 inches (76 mm) is connected to the specified vertical column at the inlet of the cyclone and to the specified vertical pipe at the outlet of the cyclone, thereby forming a circulation circuit in which gas and solid phases are separated, after which the solids return into a vertical pipe. Typically, the test material is loaded into the system and subjected to fluidization by introducing gas into the I-valve at a flow rate of 0.11-1.01 s -1 . The powder trapped in the gas moves in an upward flowing gas stream and, after separation by gravity, returns to the cyclone regeneration system. Typically, the total time for testing samples takes about 15 hours. Then, the number of small particles formed per unit time is determined and the attrition rate is calculated in comparison with the initial coarse-grained fraction. The preferred rate of abrasion of the catalyst of the invention is approximately less than 5 wt. for 1 h (wt.˙h -1 ); and more preferably, approximately less than 1 wt.h -1 .
Изобретение подробно иллюстрируется конкретными примерами, которые, однако, не ограничивают возможные варианты его осуществления. Все процентные содержания приводятся в М% углерода, если это не оговорено особо. The invention is illustrated in detail with specific examples, which, however, do not limit the possible options for its implementation. All percentages are given in M% carbon unless otherwise specified.
П р и м е р 1 (а-b). Изготовление катализатора. а) Порошок окиси магния (17 г, Magox Premium Grade MgO) диспергировали в деионизованной воде (96 г) с помощью диспергатора с высоким сдвигающим усилием. К полученной суспензии постепенно добавляли 20 мас. коллоидальной окиси алюминия (200 г, Nyacol) в целях получения вязкой смеси, содержащей, мас. MgO 30; Al2O3 70. Затем добавляли еще 52 г воды для получения контролируемых реологических свойств. Полученную смесь выдерживали и желатинировали на горячей пластине, перемешивая при 70оС в течение 2 ч до получения твердого белого вещества. Это вещество измельчали, а затем нагревали в течение 4 ч при 600оС и кальцинировали еще 4 ч также при 600оС, в результате чего получали композиционный носитель на основе шпинели, имеющий массовое отношение MgO/Al2O3 0,43 и поверхностную площадь 169 м2/г. Рентгенографический спектр носителя дает дифракционную картину кристаллического MgO, а также шпинели и окиси алюминия. Носитель подвергали испытанию на приборе Instron Model 1125 и определяли среднюю прочность на раздавливание, которая составляла 15 фунтов (6810) г.PRI me R 1 (a-b). The manufacture of the catalyst. a) Magnesium oxide powder (17 g, Magox Premium Grade MgO) was dispersed in deionized water (96 g) using a high shear dispersant. To the resulting suspension was gradually added 20 wt. colloidal alumina (200 g, Nyacol) in order to obtain a viscous mixture containing, by weight.
b) Шпинельный композиционный носитель изготавливали в соответствии с процедурой примера 1а за исключением того, что использовали 44 г порошка окиси магния, 280 г коллоидной окиси алюминия и 249 г деионизованной воды. Полученный в результате композиционный носитель имел массовое отношение MoO/Al2O3 0,78 и поверхностную площадь 162 м2/г. Рентгенографический спектр носителя показал отражательную картину, которая может соответствовать кристаллическому MgO, а также шпинели и окиси алюминия. Шпинельный композиционный носитель (20 г) пропитывали до начальной стадии влажности с помощью 20,44 г раствора, содержащего, мас. гептамолибдат аммония 35,25; гидроокись цезия 1,85. Пропитанный раствор высушивали в течение 2 ч при 125оС нагревали при 600оС в течение 4 ч и кальцинировали при 600оС еще 3 ч. Полученный катализатор (EI) содержал, мас. MoO3 22,4; Cs2O 1,20, и имел поверхностную площадь 122 м2/г.b) A spinel composite carrier was made according to the procedure of Example 1a, except that 44 g of magnesium oxide powder, 280 g of colloidal alumina and 249 g of deionized water were used. The resulting composite support had a MoO / Al 2 O 3 mass ratio of 0.78 and a surface area of 162 m 2 / g. The X-ray spectrum of the carrier showed a reflective pattern, which may correspond to crystalline MgO, as well as spinel and alumina. The spinel composite carrier (20 g) was impregnated to the initial stage of humidity with 20.44 g of a solution containing, by weight. ammonium heptamolybdate 35.25; cesium hydroxide 1.85. The impregnated solution was dried for 2 hours at 125 ° C was heated at 600 ° C for 4 hours and calcined at 600 ° C for a further 3 hours. The catalyst obtained (EI) contained, by weight. MoO 3 22.4; Cs 2 O 1.20, and had a surface area of 122 m 2 / g.
П р и м е р 2. Окисление бутана. Катализатор (EI), полученный в соответствии с описанием в примере Iб, использовали для окисления бутана следующим образом: приблизительно 15 см3 катализатора загружали в камеру (18 мм наруж. диаметр х 7,6 см длина) реактора Vycor. Температуру реактора определяли с помощью кармана термопары из нержавеющей стали (1/8 дюймов (3,2 мм) внеш. диаметр), заложенного в образец катализатора. Поток исходного сырья, содержащего бутан 10-20 об. и гелий 90-80 об. пропускали через катализатор приблизительно в течение 10-30 с. Затем поток исходного сырья останавливали и через катализатор в течение 1 мин и с той же скоростью пропускали поток для очистки, содержащий чистый гелий. Затем поток для очистки прекращали и через катализатор в течение 1 мин. и с той же скоростью пропускали поток кислорода (20 об. ) в гелии, после чего пропускали другой поток гелия для очистки в течение 1 мин. Этот цикл повторяли и объединенные продукты собирали для анализа и поливинилиденхлоридную пластиковую камеру Saran® Анализ осуществляли на газовом хроматографе Carle, предназначенном для анализа С1-С5-алканов, алкенов и алкадиенов, а также постоянных газов, таких как N2, O2, CO, CO2, H2 и тяжелых продуктов, включая фуран, бензол и С6-соединения. Изобутан смешивали с исходным сырьем или с продуктами в качестве стандарта. "Неизвестные" были получены из разности между углеродным балансом и 100% Результаты и условия процесса представлены в табл.1.PRI me R 2. Oxidation of butane. The catalyst (EI) prepared as described in Example IB was used to oxidize butane as follows: approximately 15 cm 3 of catalyst were loaded into a chamber (18 mm outer diameter x 7.6 cm length) of a Vycor reactor. The temperature of the reactor was determined using a stainless steel thermocouple pocket (1/8 inch (3.2 mm) outer diameter) embedded in a catalyst sample. The stream of feedstock containing butane 10-20 vol. and helium 90-80 vol. passed through the catalyst for approximately 10-30 seconds. Then, the feed stream was stopped and through the catalyst for 1 min and a purification stream containing pure helium was passed at the same speed. Then, the purification stream was stopped through the catalyst for 1 min. and an oxygen stream (20 vol.) in helium was passed at the same speed, after which another helium stream was passed for cleaning for 1 min. This cycle was repeated and the combined products were collected for analysis and the Saran ® polyvinylidene chloride plastic chamber was analyzed using a Carle gas chromatograph designed to analyze C 1 -C 5 alkanes, alkenes and alkadienes, as well as constant gases such as N 2 , O 2 , CO, CO 2 , H 2 and heavy products, including furan, benzene and C 6 compounds. Isobutane was mixed with the feedstock or with products as a standard. "Unknown" were obtained from the difference between the carbon balance and 100%. The results and process conditions are presented in table 1.
Как видно из табл.1, что активированный цезием катализатор, содержащий молибдат магния и нанесенный на алюмомагнезиальный шпинельный композит, катализирует окисление бутана в бутадиен и бутен с высокой избирательностью. As can be seen from Table 1, that a cesium activated catalyst containing magnesium molybdate and deposited on an aluminum-magnesium spinel composite catalyzes the oxidation of butane to butadiene and butene with high selectivity.
П р и м е р 3. Изготовление катализатора. Алюмомагнезиальный шпинельный композиционный носитель изготавливали в соответствии с описанием примера 1б. Шпинельный композит (20 г) пропитывали до начальной влажности с помощью 19,49 г раствора, содержащего, мас. гидроокись цезия 1,66; ванадата аммония 1,39; гептамолибдат аммония 27,22. Пропитанный носитель высушивали при 125оС в течение 2 ч, нагревали до 600оС в течение 4 ч и кальцинировали при 600оС еще 3 ч. Полученный в результате катализатор (ЕЗ) содержал, мас. MoO3 17,44; V2O5 0,85; Cs2O 1,43, и имел поверхностную площадь после кальцинирования 122 м2/г.PRI me R 3. The manufacture of the catalyst. An aluminum-magnesia spinel composite carrier was made as described in Example 1b. The spinel composite (20 g) was impregnated to an initial moisture content with 19.49 g of a solution containing, by weight. cesium hydroxide 1.66; ammonium vanadate 1.39; ammonium heptamolybdate 27.22. The impregnated carrier was dried at 125 ° C for 2 hours, heated to 600 ° C for 4 hours and calcined at 600 ° C for a further 3 hours. The resulting catalyst (EZ) contained, by weight. MoO 3 17.44; V 2 O 5 0.85; Cs 2 O 1.43, and had a surface area after calcination of 122 m 2 / g.
П р и м е р 4 (а-b). Окисление бутана. Катализатор, полученный в соответствии с описанием в примере 3 (ЕЗ), использовали при окислении бутана, проводившемся в соответствии с описанием в примере 2. Условия процесса и результаты представлены в табл.1. Из табл.1 видно, что активированный цезием катализатор, содержащий молибдат магния и окиси ванадия и нанесенный на алюмомагнезиальный шпинельный композит, катализировал окисление бутана в бутадиен и бутен с высокой степенью избирательности. PRI me R 4 (a-b). Oxidation of butane. The catalyst obtained in accordance with the description in example 3 (EZ) was used in the oxidation of butane, carried out in accordance with the description in example 2. The process conditions and results are presented in table 1. It can be seen from Table 1 that the cesium activated catalyst containing molybdenum of magnesium and vanadium oxide and supported on the alumino-magnesium spinel composite catalyzed the oxidation of butane to butadiene and butene with a high degree of selectivity.
П р и м е р 5. Изготовление носителя. Порошок окиси магния (600 г) диспергировали в деионизованной воде (5733 г) с помощью диспергатора с высоким сдвигающим усилием. К полученной суспензии при низком сдвигающем усилии постепенно добавляли коллоидный оксид алюминия (7000 г, 20 мас.). Полученную таким образом смесь высушивали распылением, используя распылитель с форсункой, имеющей отверстие диаметром 2 мм, под давлением 40 фунтов/кв.дюйм (276 кПа). Входная температура форсунки составляла 300оС, а выходная 120оС. Полученный в результате осушки распылением порошок белого цвета обладал прекрасными характеристиками текучести. Затем указанный порошок кальцинировали при 600оС в течение 2 ч, в результате чего получали композиционный носитель, имеющий поверхностную площадь 184,3 м2/г и массовое отношение MgO/Al2O3 0,43. Рентгенографический спектр носителя показал отражательную картину, которая может соответствовать кристаллическому MgO, а также шпинели и окиси алюминия. Кальцинирование части порошка в течение 4 ч при 800оС лишь слегка снижало поверхностную площадь до 143,2 м2/г. Носитель, полученный путем кальцинирования порошка при 600оС, имел средний размер частиц около 60 мкм. Исследование частиц с помощью сканирующего электронного микроскопа показало наличие сфероидальных частиц, имеющих прекрасные характеристики текучести. Кроме того, носитель подвергали испытанию на истирание в циркуляционном контуре, как было описано, в результате чего показатель прочности на истирание получали равным 0,28 мас.˙ч-1. Из сравнения видно, что этот носитель явно превосходит коммерческий флюидизированный катализатор для крекинга (FCC) на основе окиси алюминия, который обычно используется в реакторах с передвижным слоем и показатель прочности на истирание которого составляет 0,99 мас. ˙ч-1.PRI me R 5. Production of media. Magnesium oxide powder (600 g) was dispersed in deionized water (5733 g) using a high shear dispersant. Colloidal alumina (7000 g, 20 wt.) Was gradually added to the resulting suspension at low shear. The mixture thus obtained was spray dried using an atomizer with a nozzle having an opening of 2 mm diameter under a pressure of 40 psi (276 kPa). Input injector temperature was 300 ° C, and the output 120 C. The resulting spray drying a white powder had excellent flow characteristics. Then the specified powder was calcined at 600 about C for 2 hours, resulting in a composite carrier having a surface area of 184.3 m 2 / g and a mass ratio of MgO / Al 2 O 3 of 0.43. The X-ray spectrum of the carrier showed a reflective pattern, which may correspond to crystalline MgO, as well as spinel and alumina. Calcination part powder for 4 hours at 800 ° C only slightly reduces the surface area of up to 143.2 m 2 / g. Carrier obtained by calcining the powder at 600 ° C, had an average particle size of about 60 microns. Examination of particles using a scanning electron microscope showed the presence of spheroidal particles having excellent flow characteristics. In addition, the carrier was subjected to an abrasion test in the circulation circuit, as described, with the result that the abrasion resistance index was obtained equal to 0.28 wt.h -1 . It can be seen from the comparison that this support is clearly superior to the commercial alumina-based fluidized cracking catalyst (FCC), which is commonly used in mobile bed reactors and has an abrasion index of 0.99 wt. ˙h -1 .
Примеры катализаторов (b-d). Носители на основе алюмомагнезиальной шпинели были получены в соответствии с приведенным описанием в п.(а), за исключением того, что эти носители содержали достаточное количество MgO для получения состава с 40, 44 и 30 мас. MgO; и кроме того они не были подвергнуты кальцинированию. После чего эти носители подвергали прессованию при 5 килофунтов/кв. дюйм (35 мПа) в изостатическом прессе с измельчением до 20-80 меш (850-180 мкм) и кальцинированию при 600оС в течение 5 ч. К 50 г каждого носителя добавляли раствор, содержащий, мас. гептамолибдат аммония 33,23; К2СO3 0,62; перекись водорода 2,5 от 30 мас. раствора пероксида, нейтрализованный до рН 9 с помощью гидроокиси аммония. Пропитанные носители (Е-5-b-d) осушали в течение 18 ч при 110оС и кальцинировали в течение 3 ч при 600оС, в результате чего получали катализаторы. Количество раствора, добавленного к каждому носителю, приведено в табл.2.Examples of catalysts (bd). Carriers based on alumina-magnesia spinel were obtained in accordance with the description in paragraph (a), except that these carriers contained a sufficient amount of MgO to obtain a composition with 40, 44 and 30 wt. MgO; and besides, they were not calcined. Then, these carriers were compressed at 5 kilo pounds / sq. inch (35 MPa) in the isostatic press with a refinement to 20-80 mesh (850-180 microns) and calcined at 600 ° C for 5 hours. To 50 g of each support was added a solution comprising, by weight. ammonium heptamolybdate 33.23; K 2 CO 3 0.62; hydrogen peroxide 2.5 from 30 wt. peroxide solution, neutralized to pH 9 with ammonium hydroxide. The impregnated supports (E-5-bd) dried for 18 hours at 110 C and calcined for 3 hours at 600 C, to obtain catalysts. The amount of solution added to each carrier is shown in Table 2.
П р и м е р 6. Окисление бутана. Катализаторы, полученные в соответствии с описанием в примере 5 (Е-5b-E-5d), использовали для окисления бутана способом, описанным в примере 2. Условия способа и результаты приведены в табл. 2. Как видно из табл.2, активированные калием катализаторы, содержащие молибдат магния и нанесенные на композит из алюмомагнезиальной шпинели, катализировали окисление бутана в бутадиен и бутен с высокой степенью избирательности. PRI me R 6. Oxidation of butane. The catalysts obtained in accordance with the description in example 5 (E-5b-E-5d) were used to oxidize butane by the method described in example 2. The conditions of the method and the results are shown in table. 2. As can be seen from Table 2, potassium-activated catalysts containing magnesium molybdate and deposited on a composite of aluminum-magnesium spinel catalyzed the oxidation of butane to butadiene and butene with a high degree of selectivity.
П р и м е р 7. Изготовление катализатора. Предшественник шпинели получали стандартным способом совместной преципитации гидроокисей магния и алюминия (при рН 9) из водного раствора солей магния и алюминия посредством добавления NaOH и Na2CO3. Предшественник шпинели кальцинировали при 600оС в течение 3 ч, в результате чего получали алюмомагнезиальную шпинель (MgAl2O4). Полученную шпинель пропитывали до начальной стадии влажности с помощью 1,75 М водного раствора ацетаттетрагидрата магния (37 мас.).Пропитанную шпинель кальцинировали в течение 3 ч при 600оС, в результате чего получали шпинельный композит, содержащий, кроме того, 17,1 мас. MgO и имеющий массовое отношение MgO/Al2O3 0,69. Затем композит (16,3 г) пропитывали до начальной стадии влажности с помощью водного раствора (17,53 г) гептамолибдата аммония (26,5 мас.), а затем кальцинировали в течение 4 ч при 600оС. Затем этот материал пропитывали метанольным раствором (8,5 г) гидроокиси цезия (0,63 мас.) и снова кальцинировали в течение 3 ч при 600оС. Полученный в результате катализатор (Е7) содержал, мас. МоО3 18,8; Cs2O 0,25, и имел поверхностную площадь 115 м2/г.PRI me
П р и м е р 8 (a-b). Окисление бутана. Катализатор примера 7(Е7) использовали при окислении бутана, проведенном в соответствии с описанием в примере 2. Результаты представлены в табл.3. PRI me R 8 (a-b). Oxidation of butane. The catalyst of example 7 (E7) was used in the oxidation of butane, carried out in accordance with the description in example 2. The results are presented in table.3.
Как видно из табл.3, активированный цезием катализатор, содержащий молибдат магния, и нанесенный на шпинельный композит, катализировал окисление бутана в бутадиен и бутен с высокой степенью избирательности. As can be seen from Table 3, a cesium activated catalyst containing magnesium molybdate and deposited on a spinel composite catalyzed the oxidation of butane to butadiene and butene with a high degree of selectivity.
Сравнительный пример 1 (a-b). В соответствии с описанием в примере 7 получали композицию с тем лишь исключением, что катализатор не пропитывали гидроокисью цезия. Полученную композицию использовали в окислении бутана, проведенным в соответствии с описанием в примере 2. Результаты представлены в табл. 3. Из сравнения примера 8 и сравнительного примера 1 видно, что катализатор изобретения, содержащий небольшое количество цезиевого промотора, обладает большей избирательностью к бутадиену и бутену и меньшей избирательностью к продуктам глубокого окисления, чем аналогичный катализатор, не содержащий цезиевого промотора. Comparative example 1 (a-b). In accordance with the description in Example 7, a composition was prepared with the only exception that the catalyst was not impregnated with cesium hydroxide. The resulting composition was used in the oxidation of butane, carried out in accordance with the description in example 2. The results are presented in table. 3. From a comparison of Example 8 and Comparative Example 1, it can be seen that the catalyst of the invention containing a small amount of cesium promoter has a higher selectivity for butadiene and butene and a lower selectivity for deep oxidation products than a similar catalyst that does not contain a cesium promoter.
П р и м е р 9 (a-e). Изготовление катализатора. Водный раствор (1184 г), содержащий 71,5 мас. гексагидрата азотнокислого магния, добавляли к пористым глиноземным шарикам (713,3 г; VOP, 700 мкм). Полученную в результате суспензию осушали при 150оС в течение 18 ч и кальцинировали путем нагревания до 460оС в течение 4 ч, выдерживания при 460оС в течение 2 ч, еще двухчасового нагревания до 540оС и выдерживания при 540оС в течение 3 ч в потоке воздуха. Затем к осушенным глиноземным шарикам добавляли еще 1186,9 г раствора нитрата магния, после чего повторяли процедуры осушивания и кальцинирования. Полученный композиционный носитель содержал 27,7 мас. MgO и имел массовое отношение MgO/Al2O3 0,38 и поверхностную площадь 101 м2/г. Образцы (35 г) композита пропитывали раствором, содержащим гептамолибдат аммония и карбонат калия, как показано в табл.4. Концентрация гептамолибдата аммония в каждом растворе была разной, тогда как концентрация карбоната калия была приблизительно одинаковой. Пропитанные композиты кальцинировали при 600оС в течение 4 ч, в результате чего получали молибдатные активированные калием катализаторы (Е9 а-е), нанесенные на алюмомагнезиальный шпинельный композит и охарактеризованные в табл.4.PRI me R 9 (ae). The manufacture of the catalyst. An aqueous solution (1184 g) containing 71.5 wt. Magnesium nitrate hexahydrate was added to porous alumina beads (713.3 g; VOP, 700 μm). The resulting slurry was dried at 150 ° C for 18 hours and calcined by heating to 460 ° C for 4 hours, holding at 460 ° C for 2 hours, another two-hour heating to 540 ° C and holding at 540 C. 3 hours in a stream of air. Then, 1186.9 g of magnesium nitrate solution was added to the dried alumina balls, after which the drying and calcination procedures were repeated. The resulting composite carrier contained 27.7 wt. MgO and had a mass ratio of MgO / Al 2 O 3 of 0.38 and a surface area of 101 m 2 / g Samples (35 g) of the composite were impregnated with a solution containing ammonium heptamolybdate and potassium carbonate, as shown in Table 4. The concentration of ammonium heptamolybdate in each solution was different, while the concentration of potassium carbonate was approximately the same. The impregnated composites were calcined at 600 ° C for 4 hours, to obtain activated potassium molybdate catalysts (E9 a-e) supported on and alyumomagnezialny spinel composite characterized in Table 4.
П р и м е р 10 (а-е). Окисление бутана. Катализаторы (Е9 а-е), полученные в примере 9, использовали при окислении бутана в соответствии с описанием, приведенным в примере 2, результаты которого представлены в табл.4. Из табл. 4 видно, что активированный калием молибдатный катализатор, нанесенный на алюмомагнезиальный шпинельный композит, катализировал окисление бутана в бутены и бутадиен с высокой степенью избирательности. Кроме того, было обнаружено, что избирательность к С4-олефинам снижается, если концентрация молибдата падает ниже 11 мас.PRI me R 10 (a-e). Oxidation of butane. The catalysts (E9 a-e) obtained in example 9 were used in the oxidation of butane in accordance with the description given in example 2, the results of which are presented in table 4. From the table. Figure 4 shows that a potassium-activated molybdate catalyst supported on an alumino-magnesium spinel composite catalyzed the oxidation of butane to butenes and butadiene with a high degree of selectivity. In addition, it was found that the selectivity to C 4 olefins decreases if the concentration of molybdate drops below 11 wt.
П р и м е р 11. Изготовление катализатора. Шарики из окиси алюминия (4,09 г; UOP-SAB16), имеющие номинальный диаметр 1700 мкм, три раза пропитывали до начальной стадии влажности с помощью 10 см3 каждого раствора, содержащего 1,15 г MgO в виде гексагидрата азотнокислого магния.PRI me R 11. The manufacture of the catalyst. Alumina balls (4.09 g; UOP-SAB16) having a nominal diameter of 1700 μm were impregnated three times to the initial moisture stage with 10 cm 3 of each solution containing 1.15 g of MgO in the form of magnesium nitrate hexahydrate.
Между каждым добавлением раствора, пропитанную окись алюминия кальцинировали в течение 2 ч при 600оС, в результате чего получали композиционный носитель, имеющий массовое отношение MgO/Al2O3 0,75. К образцу (6,42 г) носителя добавляли раствор (9,2 мл), содержащий гептамолибдат аммония (11,8 г) К2СО3 (0,228 г) и NH4VO3 (0,60 г) на 100 мл раствора, после чего носитель кальцинировали и получали катализатор (Е-11), содержащий, мас. МоО3 12,03; V2O5 0,58; К2О 0,16, и имеющий поверхностную площадь 34 м2/г.Between each addition of solution, the impregnated alumina was calcined for 2 hours at 600 C, yielding a composite support having a weight ratio of MgO / Al 2 O 3 0.75. To a sample (6.42 g) of the support was added a solution (9.2 ml) containing ammonium heptamolybdate (11.8 g) K 2 CO 3 (0.228 g) and NH 4 VO 3 (0.60 g) per 100 ml of solution , after which the carrier was calcined and received a catalyst (E-11) containing, by weight. MoO 3 12.03; V 2 O 5 0.58; K 2 O 0.16, and having a surface area of 34 m 2 / g.
П р и м е р 12. Окисление бутана. Катализатор (5,65 г) примера 11 (Е-11) загружали в реактор с неподвижным слоем, как описано в примере 2. Затем при 600оС и GНSV 1200 ч-1 через реактор пропускали импульсные потоки: смеси гелия и 20 об. бутана в течение 5 с, а затем в течение 60 с соответственно гелия, воздуха и гелия. Затем цикл повторяли и получали следующие результаты: конверсия бутана 45,2% избирательность 58,3% для бутадиента, 20,6% для бутена; 78,9% и 78,9% для суммарных бутенов; 6,4% для продуктов глубокого окисления (СО2 и СО); 8,0% для крекинг-продуктов и 6,8% для неизвестных продуктов. Продуктивность составляла 0,34 г C4/г кат.-ч. и 0,25 г бутадиена/г кат. -ч. Очевидно, что продуктивность С4-углеродов и бутадиена больше, чем величина продуктивности, принятая для стандартного способа 0,2 г/г кат.-ч.PRI me R 12. The oxidation of butane. The catalyst (5.65 g) Example 11 (E-11) was loaded into a fixed bed reactor as described in Example 2. Then, at 600 ° C and 1200 h -1 GNSV passed through the reactor pulse flows: a mixture of helium and 20 vol. butane for 5 s, and then for 60 s, respectively, helium, air and helium. Then the cycle was repeated and the following results were obtained: butane conversion 45.2% selectivity 58.3% for butadiene, 20.6% for butene; 78.9% and 78.9% for total butenes; 6.4% for products of deep oxidation (CO 2 and CO); 8.0% for cracked foods and 6.8% for unknown foods. Productivity was 0.34 g C 4 / g cat. and 0.25 g of butadiene / g cat. hours Obviously, the productivity of C 4 -carbon and butadiene is greater than the productivity adopted for the standard method of 0.2 g / g cat.
П р и м е р 13. Получение катализатора. Глиноземные шарики (713,3 г; UOP-MS-P-27) с частицами диаметром 500-1000 мкм использовали в получении композиционного носителя, содержащего алюмомагнезиальную шпинель, способом, описанным в примере 2. Полученный композиционный носитель имел массовое отношение MgO/Al2O3 0,38 и поверхностную площадь 106 м2/г. Образец (686 г) композита пропитывали 728 г раствора, содержащего, мас. гептамолибдат аммония 22,5; карбонат калия 0,66. Пропитанный композит кальцинировали в течение 4 ч при 600оС, в результате чего получали каталитическую композицию (Е-13), содержащую, мас. МоО3 18,4; К2О 0,45.PRI me R 13. Obtaining a catalyst. Alumina beads (713.3 g; UOP-MS-P-27) with particles with a diameter of 500-1000 μm were used in the preparation of a composite carrier containing alumina-spinel, by the method described in example 2. The resulting composite carrier had a mass ratio of MgO / Al 2 O 3 0.38 and a surface area of 106 m 2 / g. A sample (686 g) of the composite was impregnated with 728 g of a solution containing, by weight. ammonium heptamolybdate 22.5; potassium carbonate 0.66. The impregnated composite was calcined for 4 hours at 600 ° C, to give a catalyst composition (E-13) containing, wt. MoO 3 18.4; K 2 O 0.45.
П р и м е р 14. Окисление бутана. Катализатор, полученный в соответствии с описанием примера 13, использовали в лабораторном реакторе с восходящим слоем катализатора. Сырьевой бак для псевдоожиженного слоя катализатора (емкостью 3500 мл) соединен с его нижней частью посредством длинной трубки, называемой "каталитической трубой". Указанная вертикальная труба связана посредством клапана "J" с вертикальной камерой реактора с длиной 2 м и диаметром 6 мм, которая связана с первым из трех циклонных сепараторов, последовательно соединенных друг с другом. Катализатор, восстановленный в циклонах, возвращался в верхнюю часть бака для подачи катализатора. Газообразный сырьевой поток, содержащий, об. азот 10; бутан 6,9 и балансный гелий, предварительно нагревали в нагревательной камере, имеющей лишь 4 мм в диаметре, что позволяет минимизировать время пребывания, а следовательно, и термический крекинг бутана. Камера для предварительного нагревания соединялась с системой у соединения "каталитической трубы" и клапана "J", а газообразный сырьевой поток подпивался со скоростью 500 см3/мин. Затем катализатор нагревали до 650оС в сырьевой камере, подавали в камеру реактора со скоростью 200 см3/мин. Температура камеры реактора составляла около 580оС. Время пребывания газа в реакторе составляло 1,6 с. В результате описанной процедуры получали следующие результаты: конверсия бутана 23,3% избирательность, бутадиен 61,9; бутены 22,1; продукты глубокого окисления (СО2 и СО) 5,1; С2-3-крекинг-продукты 7,7; метан 1,0; неизвестные 2,1. Продуктивность составляла около 0,43 г C4/г кат.-ч и 0,32 г бутадиена г кат.-ч. Из приведенных выше результатов видно, что продуктивность С4-углерода и бутадиена превышает величину продуктивности, принятую для стандартного способа (0,2 г/г кат.-ч).PRI me R 14. The oxidation of butane. The catalyst obtained in accordance with the description of example 13 was used in a laboratory reactor with an upward catalyst bed. The feed tank for the fluidized bed catalyst (with a capacity of 3500 ml) is connected to its lower part by means of a long tube, called a "catalytic tube". The specified vertical pipe is connected via valve "J" with a vertical reactor chamber with a length of 2 m and a diameter of 6 mm, which is connected to the first of three cyclone separators connected in series with each other. The catalyst recovered in cyclones returned to the top of the tank to feed the catalyst. Gaseous feed stream containing, vol. nitrogen 10; butane 6.9 and balanced helium were preheated in a heating chamber having only 4 mm in diameter, which minimizes the residence time and, consequently, thermal cracking of butane. The preheating chamber was connected to the system at the junction of the “catalytic pipe” and valve “J”, and the gaseous feed stream was fed at a speed of 500 cm 3 / min. Then the catalyst was heated to 650 ° C in the feed chamber, fed into the reactor chamber at a speed of 200 cm 3 / min. The reactor chamber temperature was about 580 ° C. The gas residence time in the reactor was 1.6 s. As a result of the described procedure, the following results were obtained: butane conversion 23.3% selectivity, butadiene 61.9; butenes 22.1; deep oxidation products (CO 2 and CO) 5.1; C 2-3 -cracking products 7.7; methane 1.0; unknown 2.1. Productivity was about 0.43 g C 4 / g cat-h and 0.32 g butadiene g cat-h From the above results it is seen that the productivity of C 4 -carbon and butadiene exceeds the value of productivity adopted for the standard method (0.2 g / g cat.-h).
П р и м е р 15. Окисление бутана. Катализатор примера 13 использовался в реакторе с восходящим слоем катализатора, описанном в примере 14, вместе с газообразным сырьевым потоком, содержащим 67 об. бутана и балансным азотом и гелием. Скорость подачи газа составляла 1000 см3/мин, а время пребывания газа в реакторе составляло около 0,82 с. Катализатор подавали со скоростью около 455 см3/мин, при этом время пребывания катализатора в реакторе составляло около 3,1 с. Средняя температура в вертикальной трубе составляла 584оС. В результате получали следующие данные: конверсия бутана 17,1; избирательность, бутадиен 39,1; бутаны 2,4; продукты глубокого окисления (СО и СО2) 2,5; крекинг-продукты, включая С2-С3-продукты 10,6; метан 1,6; изобутан 0,5; неизвестные продукты 1,8. Продуктивность объединенных бутадиеновых и бутеновых продуктов составляла 0,94 г C4/г кат.-ч, а продуктивность бутадиена составляла 0,49 г бутадиена/г кат.-ч. Из указанных результатов видно, что продуктивность С-углеродов и бутадиена превышает величину продуктивности, принятую для стандартного способа (0,2 г/г кат.-ч).PRI me R 15. Oxidation of butane. The catalyst of example 13 was used in the reactor with an upward catalyst bed described in example 14, together with a gaseous feed stream containing 67 vol. butane and balanced nitrogen and helium. The gas feed rate was 1000 cm 3 / min, and the gas residence time in the reactor was about 0.82 s. The catalyst was fed at a speed of about 455 cm 3 / min, while the residence time of the catalyst in the reactor was about 3.1 s. The average temperature in the riser was 584 C. As a result, the following data were obtained: conversion of butane 17.1; selectivity, butadiene 39.1;
П р и м е р ы 16-20 (a-b). PRI me R s 16-20 (a-b).
а) Изготовление катализаторов, активированных цезием 16-20. Получали серии молибдатных катализаторов, легированных цезием, в соответствии с описанной ниже процедурой, причем количество (г) моногидрата гидроокиси цезия на 40 г метанольного раствора варьировалось следующим образом, г: катализатор 1 0,16; катализатор 2 0,23; катализатор 3 0,29; катализатор 4 0,53; и катализатор 5 0,76. a) The manufacture of catalysts activated by cesium 16-20. A series of cesium doped molybdate catalysts was prepared in accordance with the procedure described below, the amount (g) of cesium hydroxide monohydrate per 40 g of methanol solution being varied as follows, g:
(NH4)6Mo7O24˙4H2O (72 г, 0,0583 М) растворяли в 175 мл воды. Полученный в результате раствор смешивали с гидроокисью магния 300 г Alfa Research Chemcal Materials) для получения суспензии. Суспензию осушали при 70оС в течение 18 ч и при 130оС в течение 2 ч в целях получения твердой смеси. Полученное твердое вещество измельчали и пропускали через сито для получения частиц, имеющих размер 20-120 меш. (850-122 мкм). Просеянные частицы кальцинировали путем медленного нагревания в течение 5 ч до 600оС, а затем выдерживали при этой температуре еще 2 ч. Кальцинированный твердый продукт охлаждали до комнатной температуры и получали молибдат магния, содержащий, мас. МоО3 22; MgO 78. Метаноловый раствор получали путем добавления соответствующего количества гидроокиси цезия как указано выше, к метанолу, в результате чего получали 40 г метанолового раствора. Молибдат магния (20,6 г) погружали на 15 мин в 40 г метанолового раствора. Полученную смесь фильтровали и отфильтрованное твердое вещество осушали в воздухе при комнатной температуре (около 22оС) в течение 4 ч, а затем осушали в печи при 120оС в течение 16 ч. Осушенный твердый продукт кальцинировали путем нагревания в течение 5 ч до температуры 600оС с последующим выдерживанием при этой температуре еще 2 ч, в результате чего получали активированный цезием катализатор, содержащий молибдат магния. Процентное содержание цезия в катализаторах 16-20 указано в табл.5.(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 ˙ 4H 2 O (72 g, 0.0583 M) was dissolved in 175 ml of water. The resulting solution was mixed with magnesium hydroxide 300 g of Alfa Research Chemcal Materials) to obtain a suspension. The suspension was dried at 70 ° C for 18 hours and at 130 ° C for 2 hours to obtain a solid mixture. The resulting solid was crushed and passed through a sieve to obtain particles having a size of 20-120 mesh. (850-122 μm). The sieved particles were calcined by heating slowly over 5 hours to 600 ° C, and then kept at this temperature for 2 hours. The calcined solid was cooled to room temperature to provide the magnesium molybdate comprising, by weight.
b) Окисление бутана с использованием катализаторов 16-20. Полученные выше катализаторы 16-20 подвергали испытанию путем использования их в окислении бутана в соответствии со следующей процедурой. Катализатор (15 см3) загружали в стеклянную камеру реактора Vycor (7,6 см длиной х x18 мм внеш. диам. ). В своей верхней части указанная стеклянная камера соединена с впускной трубой для потока сырья, а в своей нижней части с выпускной трубой для сбора продуктов. Температура в реакторе, измеряемая из кармана термопары из нержавеющей стали с внеш. диам. 3,2 мм (1/8"), введенной в слой катализатора, понималась до 550оС. Сырьевой поток, содержащий, об. бутан 10; азот 50; гелий 40, пропускали через слой катализатора со скоростью 84 мл/мин (GHSV 336 ч-1) в течение 30 с. Затем сырьевой поток останавливали и через слой катализатора пропускали поток гелия для очистки со скоростью 84 мл/мин в течение 1 мин. Затем поток для очистки останавливали и через слой катализатора пропускали с аналогичной скоростью в течение 1 мин кислородный поток, содержащий 10 об. кислорода в гелии. Затем кислородный поток останавливали и через слой катализатора пропускали в течение 1 мин с той же скоростью поток гелия для очистки. После чего полный цикл повторяли в течение 30 мин и объединенные продукты собирали в пластиковый бак, содержащий поливинилиденхлорид (Saran® ). Полученные продукты анализировали с помощью газовой хроматографии, используя многоколоночный газовый хроматограф Carle, снабженный колонками диаметром 1/8" (3,2 мм), имеющими следующие наполнение: (1) 2,70% карбовакса (Carbowax 1540) на Поразиле Porasil (21" (530 мм), 80/100 меш. (180/150 мкм)); Тмакс 175оС (2) 3,0% Carbowax 1540 на Porasil (4'(1220 мм), 60/80 меш. (250/180 мкм)), Тмакс 150оС; (3) 27,5% 2(ХЕ) А на Chromosorb PAW (17", (5180 мм) 45/60 меш. (328/250 мкм), Тмакс 150оС; (4) Porapak Q 9'(2745 мм), 50/80 меш. (292/180 мкм), Тмакс 250оС; (5) молекулярное сито 13х (9'(2745 мм), 45/60 (328/60 мкм) меш. Тмакс 300оС; (6) молекулярное сито 5А (3'(914 мм), 80/100 меш. (180/150 мкм)), Тмакс 300оС; (7) 28%DC 200/500 на Chromosorb PAW 3,5' (1068 мм), 60/80 меш. (250/180 мкм)), Тмакс 175оС. Полученные результаты представлены в табл. 5. Из этих данных видно, что в присутствии легированного цезием катализатора, содержащего молибдат магния, бутан окисляется преимущественно в бутадиен и бутены.b) Oxidation of butane using catalysts 16-20. The catalysts 16-20 obtained above were tested by using them in the oxidation of butane in accordance with the following procedure. The catalyst (15 cm 3 ) was loaded into the glass chamber of the Vycor reactor (7.6 cm long x x18 mm external diameter). In its upper part, the specified glass chamber is connected to the inlet pipe for the flow of raw materials, and in its lower part to the outlet pipe for collecting products. The temperature in the reactor, measured from the pocket of a thermocouple made of stainless steel with ext. diam. 3.2 mm (1/8 ") introduced into the catalyst bed is understood to 550 ° C. A feed stream comprising butane about 10;. 50 nitrogen,
С р а в н и т е л ь н ы й п р и м е р 2. Изготавливали композицию способом, описанным выше для изготовления катализаторов 16-20, за исключением того, что стадию легирования цезием не осуществляли. Полученная в результате композиция содержала, мас. MoO3 22; MgO 78. Как уже указано, эта композиция не содержала цезия. Затем указанную композицию использовали в качестве катализатора в окислении бутана, способом, описанным в примерах 16-20 (b). Полученные результаты представлены в табл. 6.Comparison Example 2. A composition was prepared by the method described above for the manufacture of catalysts 16-20, except that the cesium doping step was not carried out. The resulting composition contained, wt.
Из сравнения результатов сравнительного примера 2 (GHSV 336 ч-1 и результатов примеров 16-20 видно, что присутствие цезия в катализаторе способствует значительному улучшению избирательности тяжелым продуктам, таким как фуран и бензол, и особенно к продуктам глубокого окисления, таким как окиси углерода, соответственно уменьшается. Однако сравнение результатов сравнительного примера 2 (GHSV 336 ч-1) с результатами примеров 16-20 показало, что присутствие цезия в катализаторе приводит к снижению конверсии бутана.A comparison of the results of comparative example 2 (GHSV 336 h -1 and the results of examples 16-20 shows that the presence of cesium in the catalyst significantly improves the selectivity of heavy products such as furan and benzene, and especially to deep oxidation products such as carbon monoxide, However, a comparison of the results of comparative example 2 (GHSV 336 h -1 ) with the results of examples 16-20 showed that the presence of cesium in the catalyst reduces the conversion of butane.
П р и м е р ы 21-25. а) Изготовление катализаторов 21-25, активированных щелочью. Серии легированных щелочью катализаторов, содержащих молибдат магния, получали в соответствии с описанной ниже процедурой, причем количество гидроокиси щелочного металла на 40 г метанолового раствора варьировалось следующим образом: катализатор 6, КОН 0,049 г; катализатор 7, КОН 0,098 г; катализатор 8, КОН 0,133 г; катализатор 9, КОН 0,320 г; и катализатор 10, NaOH 0,073 г. PRI me R s 21-25. a) Production of alkali activated catalysts 21-25. A series of alkali-doped catalysts containing magnesium molybdate was prepared according to the procedure described below, the amount of alkali metal hydroxide per 40 g of methanol solution being varied as follows: Catalyst 6, KOH 0.049 g;
(NH4)6Mo7O24 ˙4H2O (72 г; 0,0583 М), растворяли в 345 мл воды, и полученный раствор добавляли к магнезии (300 г; СЕ Basic Industries, Madox Premium magnesia для получения суспензии. Суспензию осушали в течение 18 ч при 70оС и в течение 2 ч при ±30оС в целях получения твердой смеси. Полученную смесь измельчали и пропускали через сито для того, чтобы получить частицы размером 20-120 меш. (850-122 мкм). Просеянные частицы кальцинировали путем медленного нагревания в течение 5 ч до температуры 600оС, а затем выдерживали при этой температуре еще 2 ч. Кальцинированный твердый продукт охлаждали до комнатной температуры и получали молибдат магния, содержащий, мас. МоО3 22; MgO 78. Метаноловый раствор получали путем добавления соответствующего количества гидроокиси щелочного металла, как указано выше, к 40 г метанолового раствора. Молибдат магния на 15 мин погружали в метаноловый раствор. Полученную смесь фильтровали и отфильтрованное твердое вещество осушали в воздухе при комнатной температуре в течение 4 ч, а затем в печи при 120оС в течение 16 ч. Осушенный твердый продукт кальцинировали путем нагревания в течение 5 ч до 600оС, а затем выдерживали при этой температуре еще 2 ч, в результате чего получали активированный щелочным металлом катализатор, содержащий молибдат магния. Процентное содержание щелочного металла в катализаторах 21-25 указано в табл.7.(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 ˙ 4H 2 O (72 g; 0.0583 M), was dissolved in 345 ml of water, and the resulting solution was added to magnesia (300 g; CE Basic Industries, Madox Premium magnesia to obtain a suspension. The suspension was dried for 18 hours at 70 ° C and for 2 h at ± 30 ° C to obtain a solid mixture. The resulting mixture was ground and passed through a sieve to obtain particles having a size of 20-120 mesh. (850-122 microns ). The sieved particles were calcined by heating slowly over 5 hours to 600 ° C temperature and then maintained at this temperature for 2 hours. The calcined solid Cooling If it reached room temperature, magnesium molybdate containing, by weight of
b) Окисление бутана с использованием катализаторов 21-25. Полученные выше катализаторы 21-25, легированные калием и натрием, были использованы в окислении бутана способом, описанным в примерах 16-20 b. Результаты представлены в табл.7. Полученные данные показали, что в присутствии катализатора, содержащего молибдат магния и легированного ионами калия и натрия, бутан преимущественно окисляется в бутадиен и бутаны. Кроме того, из сравнения результатов примеров 21-25 и результатов сравнительного примера 2 (GHSV 336 ч-1) видно, что при использовании катализаторов, легированных калием и натрием (катализаторы 21-25), достигается значительно более высокая избирательность к бутадиену и бутанам, чем при использовании нелегированных катализа- торов, содержащих молибдат магния. При этом избирательность к продуктам глубокого окисления при использовании легированных щелочью катализаторов значительно снижается.b) Oxidation of butane using catalysts 21-25. The potassium and sodium doped catalysts 21-25 obtained above were used in the oxidation of butane by the method described in Examples 16-20 b. The results are presented in table.7. The data obtained showed that in the presence of a catalyst containing magnesium molybdate and doped with potassium and sodium ions, butane is predominantly oxidized to butadiene and butanes. In addition, from a comparison of the results of examples 21-25 and the results of comparative example 2 (GHSV 336 h -1 ) it is seen that when using catalysts doped with potassium and sodium (catalysts 21-25), a significantly higher selectivity for butadiene and butanes is achieved, than with unalloyed catalysts containing magnesium molybdate. At the same time, the selectivity to deep oxidation products when using alkali doped catalysts is significantly reduced.
П р и м е р ы 26 и 27. а) Изготовление активированной калием катализаторов 26 и 27. Получали два раствора, содержащие (NH4)6Mo7O24˙H2O (35 г), и карбонат калия в 125 г водного раствора. Первый раствор содержал 0,63 г (катализатор 26) карбоната калия, а второй раствор содержал 1,44 г (катализатор 27) карбоната калия. Затем каждый раствор добавляли, перемешивая, к окиси магния (100 г; CE Basic Industries, Madox Premium Grade magnesia и полученные смеси осушали и кальцинировали, как описано в примерах получения катализаторов 16-20, в результате чего получали легированные калием катализаторы, содержащие молибдат магния.EXAMPLES 26 and 27. a) Preparation of potassium activated
b) Окисление бутана с использованием катализаторов 26 и 27. Катализаторы 26 и 27 использовали в окислении бутана (примеры 26 и 27 соответственно) согласно процедуре, описанной в примерах 16-20. Результаты, полученные при различных условиях способа, представлены в табл.8. Данные табл.8 показывают, что в присутствии катализатора, содержащего молибдат магния и легированного карбонатом калия, бутан преимущественно окисляется в бутадиен и бутаны. Указанные данные, кроме того, показывают, что при увеличении реакционной температуры от 550 до 570оС конверсия бутана увеличивается, тогда как избирательность к бутенам и бутадиену уменьшается. Кроме того, из результатов видно, что при снижении объемного расхода газа от 600 до 336 ч-1 конверсия бутана увеличивается, а избирательность к бутанам и бутадиену падает. Из сравнения примеров 26 и 27 видно, что катализатор, содержащий большее количество (мас. ) калия, дает более низкую конверсию бутана и более высокую избирательность к бутенам и бутадиенам. Из сравнения примеров 27(а) и 27(с) со сравнительными примерами 2(b) и 2(а) видно, что катализатор, содержащий ионы калия, дает значительно более высокую избирательность к бутадиенам и более низкую избирательность к тяжелым продуктам и к продуктам глубокого окисления, чем катализатор, не содержащий ионов щелочных металлов.b) Oxidation of
П р и м е р 28. а) Изготовление легированного калием Катализатора 28. Ванадат аммония NH4VO3 (2,55 г; 0,022 М) добавляли к 100 мл воды и полученную смесь нагревали до 60оС в целях ускорения растворения, после чего температуру раствора поднимали приблизительно до 97оС и размешивая, добавляли (NH4)6Mo7O24˙H2O (18,5 г; 0,015 М). Полученный раствор кипятили до тех пор, пока его объем не уменьшится до 70 мл, после чего добавляли магнезию (34 г; 0,85 М) и получали густую пасту. Затем к этой густой пасте добавляли еще 50 мл воды и получали однородную кремнеобразную смесь. Эту смесь выливали в кварцевый тигель, в течение ночи осушали в воздухе, затем в течение 2 ч, осушали при 110оС и кальцинировали при 600оС в течение 2 ч, в результате чего получали кальцинированный твердый материал, содержащий, мас. V2O5 4; MoO3 30; MgO 65. Затем 8,2 мл метанолового раствора, содержащего гидроокись натрия (1 г КОН/100 мл раствора), разбавляли добавочным количеством метанола до полного объема 16 мл. После чего разбавленный раствор по капле добавляли к полученному выше кальцинированному твердому материалу (7,8 г). Пропитанное гидроокисью калия твердое вещество осушали воздухом в течение 30 мин, а затем в течение 1 ч осушали в печи при 100оС. Полученное в результате твердое вещество содержало окись ванадия, окись магния, окись молибдена и около 1 мас. калия, рассчитанное как гидроокись калия.Example 28. a) Preparation of
b) Окисление бутана с использованием катализатора 28. Катализатор 28, полученный выше, использовали в окислении бутана, проводившемся в соответствии с процедурой, описанной в примерах 16-20. Результаты представлены в табл.9. b) Oxidation of
Из результатов видно, что в присутствии катализатора, содержащего молибдат магния, окись ванадия и ионы калия, бутан окисляется преимущественно в бутадиен и бутены. It can be seen from the results that in the presence of a catalyst containing magnesium molybdate, vanadium oxide and potassium ions, butane is oxidized predominantly to butadiene and butenes.
С р а в н и т е л ь н ы й п р и м е р 3. Материал для сравнительного примера получали в соответствии с описанием в примере 28 за исключением того, что катализатор не пропитывали гидроокисью калия. Полученный материал содержал, мас. V2O5 4; MoO 30; MgO 66. Этот материал затем использовали в окислении бутана в соответствии с процедурой, описанной в примерах 16-20. Полученные результаты представлены в табл.9. Из сравнения сравнительного примера 3 с примером 28 видно, что присутствие в катализаторе калиевого промотора способствует значительному увеличению избирательности для бутадиена и бутанов и уменьшению избирательности для продуктов глубокого окисления.Comparison Example 3. The material for the comparative example was obtained as described in example 28 except that the catalyst was not impregnated with potassium hydroxide. The resulting material contained, wt. V 2 O 5 4;
П р и м е р 29. а) Изготовление активированного калием катализатора 29. (NH4)6Mo7O24˙4H2O (13,5 г; 0,11 М) растворяли в 120 мл воды, и полученную смесь нагревали до 60оС для получения раствора. Затем постепенно и интенсивно перемешивая, в течение 5 мин к раствору добавляли окись магния (39 г), в результате чего получали однородную суспензию. Эту суспензию в течение ночи осушали при 110оС с целью получения спекшегося материала, который затем кальцинировали в воздухе при 600оС в течение 2 ч и в результате получали смесь окиси магния и окиси молибдена. Эту порошкообразную окисную смесь уплотняли путем прессования в прессе Carver с силой 20000 фунтов (9000 кг) и получали 1 таблетку в 1/8" 28,6 мм. Эту таблетку дробили на несколько кусочков и пропитывали метаноловым раствором гидроокиси калия, содержащим 1 г КОН на 100 мл метанола. Дозировка гидроокиси калия достигала 0,5 мас. Пропитанный гидроокисью калия катализатор, содержащий молибдат магния, осушали в воздухе в течение 2 ч, а затем еще 2 ч в печи при 110оС.PRI me R 29. a) Preparation of potassium activated catalyst 29. (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 ˙ 4H 2 O (13.5 g; 0.11 M) was dissolved in 120 ml of water, and the resulting mixture was heated up to 60 about With to obtain a solution. Then, gradually and intensively stirring, magnesium oxide (39 g) was added to the solution over 5 min, as a result of which a uniform suspension was obtained. This slurry was dried overnight at 110 ° C to obtain a sintered material which was subsequently calcined in air at 600 ° C for 2 hours, thereby obtaining a mixture of magnesium oxide and molybdenum oxide. This powdery oxide mixture was compacted by compression in a Carver press with a force of 20,000 pounds (9,000 kg) to give 1 tablet in 1/8 "28.6 mm. This tablet was crushed into several pieces and soaked in a methanol solution of potassium hydroxide containing 1 g KOH per 100 ml of methanol. potassium hydroxide Dosage reached 0.5 wt. potassium hydroxide impregnated catalyst containing magnesium molybdate, dried in air for 2 hours and then another 2 hours in an oven at 110 ° C.
b) Окисление бутана с использованием катализатора 29. Пропитанный гидроокисью калия катализатор, содержащий молибдат магния (катализатор 29; 7,15 г), полученный описанным выше способом, загружали в трубчатый реактор, работающий в импульсном режиме, как описано в примерах 16-20. Условия окисления бутана и его результаты представлены в табл.10. b) Oxidation of butane using catalyst 29. A potassium hydroxide-impregnated catalyst containing magnesium molybdate (catalyst 29; 7.15 g) obtained as described above was charged into a pulsed tube reactor as described in Examples 16-20. The oxidation conditions of butane and its results are presented in table 10.
Результаты показали, что в присутствии легированного калием катализатора, содержащего молибдат магния, бутан окисляется преимущественно в бутадиен и бутены. Кроме того, было обнаружено, что при постоянной температуре и объемном часовом расходе газа объемный расход бутадиена значительно увеличивается с увеличением процентного содержания бутана в сырье. При этих же условиях, конверсия бутана и избирательность к бутадиену поддерживаются на высоком уровне. Аналогичные заключения могут быть сделаны также относительно объемного расхода и избирательности суммы С4-продуктов (бутадиена и бутенов).The results showed that in the presence of a potassium-doped catalyst containing magnesium molybdate, butane oxidizes predominantly to butadiene and butenes. In addition, it was found that at a constant temperature and volumetric hourly gas flow rate, the volumetric flow rate of butadiene significantly increases with an increase in the percentage of butane in the feed. Under the same conditions, butane conversion and selectivity for butadiene are maintained at a high level. Similar conclusions can also be made regarding the volumetric flow rate and selectivity of the sum of C 4 products (butadiene and butenes).
Claims (2)
Оксид щелочного металла 0,16 1,43
Носитель Остальное
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют катализатор, дополнительно содержащий 0,58 0,85 мас. пентоксида ванадия и процесс проводят при 500 650oС, 10,5 210,0 КПа, объемной скорости подачи бутана 400 4000 ч- 1 и других условиях, обеспечивающих получение реакционной смеси, содержащей бутадиен с избирательностью не менее 50 мол.Molybdenum oxide 8.40 24.30
Alkali metal oxide 0.16 1.43
Media Else
2. The method according to claim 1, characterized in that they use a catalyst, optionally containing 0.58 to 0.85 wt. vanadium pentoxide and the process is carried out at 500 650 o C, 10.5 210.0 KPa, a volumetric feed rate of butane 400 4000 h - 1 and other conditions providing a reaction mixture containing butadiene with a selectivity of at least 50 mol.
Оксид щелочного металла 0,16 1,43
Носитель Остальное
4. Катализатор по п.3, отличающийся тем, что, с целью повышения активности катализатора, он дополнительно содержит 0,58 0,85 мас. пентоксида ванадия.Molybdenum oxide 8.4 24.3
Alkali metal oxide 0.16 1.43
Media Else
4. The catalyst according to claim 3, characterized in that, in order to increase the activity of the catalyst, it additionally contains 0.58 to 0.85 wt. vanadium pentoxide.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/505,751 US5146031A (en) | 1989-07-20 | 1990-04-06 | Process of oxidizing aliphatic hydrocarbons employing a molybdate catalyst composition |
| US505751 | 1990-04-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2032648C1 true RU2032648C1 (en) | 1995-04-10 |
Family
ID=24011681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4830510/04A RU2032648C1 (en) | 1990-04-06 | 1990-07-19 | Process for preparing 1,3-butadiene and catalyst for preparation thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2032648C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2405624C1 (en) * | 2009-09-09 | 2010-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Тольяттикаучук" | Isoprene synthesis catalyst |
| RU2656104C2 (en) * | 2012-09-05 | 2018-05-31 | Чайна Петролеум Энд Кемикл Корпорейшн | Catalyst for oxidative of dehydrogenation of butene to obtain butadiene and method for production thereof |
| RU2674762C1 (en) * | 2015-08-29 | 2018-12-13 | Юоп Ллк | Step pressure in butadiene reactors to improve energy recovery |
| RU2688158C1 (en) * | 2019-02-27 | 2019-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "УНИСИТ" | Method of producing 1,3-butadiene |
| RU2697666C1 (en) * | 2015-11-06 | 2019-08-16 | Юоп Ллк | Heat recovery in butadiene production method |
-
1990
- 1990-07-19 RU SU4830510/04A patent/RU2032648C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент США N 3862256, кл. C 07C 5/18, 1975. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2405624C1 (en) * | 2009-09-09 | 2010-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Тольяттикаучук" | Isoprene synthesis catalyst |
| RU2656104C2 (en) * | 2012-09-05 | 2018-05-31 | Чайна Петролеум Энд Кемикл Корпорейшн | Catalyst for oxidative of dehydrogenation of butene to obtain butadiene and method for production thereof |
| RU2674762C1 (en) * | 2015-08-29 | 2018-12-13 | Юоп Ллк | Step pressure in butadiene reactors to improve energy recovery |
| RU2697666C1 (en) * | 2015-11-06 | 2019-08-16 | Юоп Ллк | Heat recovery in butadiene production method |
| RU2688158C1 (en) * | 2019-02-27 | 2019-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "УНИСИТ" | Method of producing 1,3-butadiene |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4684760A (en) | Catalyst compositions useful for olefin isomerization and disproportionation | |
| EP0409355B1 (en) | Process of oxidizing aliphatic hydrocarbons in the presence of a solid heterogeneous catalyst and catalyst | |
| TWI813640B (en) | Ni-containing catalyst for the oligomerization of olefins | |
| US9713804B2 (en) | Catalyst composition for the dehydrogenation of alkanes | |
| EP2862629A1 (en) | Catalyst and process for olefin metathesis reaction | |
| Feng et al. | Selective formation of isobutane and isobutene from synthesis gas over zirconia catalysts prepared by a modified sol-gel method | |
| US5276257A (en) | Process for converting butadiene to styrene or ethylbenzene or both using catalysts containing molybdenum | |
| CN103502187B (en) | Light alpha olefins is isomerizated into lightweight internal olefin | |
| US4450313A (en) | Oxidative dehydrogenation of paraffins | |
| RU2032648C1 (en) | Process for preparing 1,3-butadiene and catalyst for preparation thereof | |
| US5258347A (en) | Process of oxidizing aliphatic hydrocarbons employing a molybdate catalyst composition | |
| US4482646A (en) | Oxidative dehydrogenation of paraffins | |
| Vrieland et al. | Anaerobic oxidation of butane to butadiene over magnesium molybdate catalysts. II. Magnesia alumina supported catalysts | |
| US5112791A (en) | Dimerization process and catalysts therefor | |
| RU2432203C1 (en) | Catalyst for dehydration of paraffin hydrocarbons and method of its application | |
| US5302773A (en) | Process of oxidizing aliphatic hydrocarbons employing a molybdate catalyst encapsulated in a hard, glassy silica matrix | |
| US5118902A (en) | Dimerization process and catalysts therefor | |
| RU2177827C1 (en) | Paraffin hydrocarbon dehydrogenation catalyst | |
| RU2301108C1 (en) | Hydrocarbon dehydrogenation catalyst and a method for preparation thereof | |
| US5126306A (en) | Alkali metal catalytic slurry composition | |
| TW202415450A (en) | Process for treatment of a catalyst | |
| US20230173467A1 (en) | Process for producing an oligomerization catalyst having a hydrothermal treatment step | |
| WO2021113002A1 (en) | Methods of producing isomerization catalysts |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20030720 |