Способ приготовления катализатора для получения окиси этилена

 

Сущность изобретения: инертный носитель обрабатывают аминным комплексом соли серебра и солями борной кислоты металлов, выбранных из группы: алюминий, цинк, никель, цезий, рубидий, кальций, барий, кадмий, магний, лантан. Затем носитель сушат, промывают водой, наносят раствор бората калия, рубидия или цезия в присутствии поверхностно-активного вещества, высушивают. Получают катализатор, содержащий, серебро 11,8 12,4; борат металл 0,05 0,20; щелочной металл 0,01 0,05; носитель остальное. Характеристика катализатора: селективность 78,3 80,5% активность 183 214 г окиси этилена / л.ч. 2 табл.

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам приготовления катализаторов для процесса получения окиси этилена газофазным окислением этилена кислородом.

Известен способ приготовления катализатора для окисления этилена в окись этилена заключающийся в пропитке инертного носителя аминным комплексом органических солей серебра с добавками щелочных металлов. Однако активность и селективность такого катализатора невысоки (100 г ОЭ/л˙ час и 81%) соответственно.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ приготовления катализатора, заключающийся в обработке инертного носителя аминным комплексом соли серебра, смесью солей щелочных металлов, соединением, содержащим хлор-анион, солью щелочноземельного металла, выбранного из группы кальций, кадмий и барий, и солью кремниевой кислоты. После обработки носитель сушат, промывают водой и дополнительно наносят раствор соли щелочного металла, выбранного из группы калий, рубидий, цезий, с поверхностно-активным веществом и окончательно сушат. Благодаря введению добавок катализатор, полученный по такому способу имеет высокие показатели, однако активность и селективность такого катализатора недостаточно высоки (181 г ОЭ/л кат в 1 ч и 78,2% соответственно при 219^оС).

Целью изобретения является повышение активности и селективности катализатора.

Это достигается тем, что готовят катализатор для получения окиси этилена путем обработки инертного носителя аминным комплексом соли серебра, и солями борной кислоты, выбранными из группы Al, Zn,Ni, Cs, Rb, Ca, Ba, Cd, Mg, La. Затем носитель сушат, промывают водой и дополнительно наносят раствор бората щелочного металла, выбранного из группы калий, рубидий, цезий, с поверхностно-активным веществом и окончательно сушат.

В предлагаемом способе приготовления катализатора носитель обрабатывают солями борной кислоты, способными образовывать коллоидные растворы в аминной среде и/или модифицировать поверхность серебра. Добавление солей этих металлов в виде боратов в пропиточный раствор приводит к образованию стойкого коллоидного раствора, способствующего стабилизации и уменьшению размеров частиц осаждаемого в этом растворе серебра и, соответственно, к увеличению активной поверхности серебра в готовом катализаторе. Кроме того, названные металлы совместно с бором оказывают модифицирующее действие на серебряный катализатор и повышают его селективность.

В качестве носителя используют альфа-окись алюминия, алюмосиликаты, карбид кремния в виде шариков или колец размером 5-8 мм с удельной поверхностью до 1 м²/г и пористостью 30-60% В качестве солей серебра и щелочного металла можно использовать любые водорастворимые соли органических и неорганических кислот (например, лактаты, ацетаты, нитраты). В качестве поверхностно-активных веществ используют ПАВ, разлагающиеся без остатка при нагревании.

Использование изобретения позволит увеличить активность катализатора на 5-17% и селективность катализатора на 2-2,3% по сравнению с прототипом.

П р и м е р 1. В 280 мл воды растворяют 8,4 г Zn(NO₃)₂*6H₂O (компонент A, I г Cs₂CO₃ (компонент C) и 3 г борной кислоты (компонент B). Полученный раствор медленно при перемешивании приливают к 700 мл моноэтаноламина. В образующийся коллоидный раствор, медленно, в течение 30 мин, порциями, при интенсивном перемешивании, добавляют 805 г AgNO₃до полного растворения нитрата серебра.

Получают 1200 мл пропиточного раствора, содержащего 515 г серебра (25 мас.), которым пропитывают 4 л носителя.

Пропитанный носитель сушат при перемешивании при температуре 50^оС в потоке инертного газа в течении 3 ч. Поднимают температуру до 70^оС и выдерживают образец при этой температуре в течении 24 ч. Полученный катализатор отмывают дистиллированной водой до исчезновения окраски промывной жидкости и до исчезновения в промывной жидкости ионов NO₃^-. Затем катализатор сушат при температуре 120^оС в течение 4 ч и после сушки пропитывают 2500 мл водного раствора, содержащего 0,1% бората цезия (компонент D) и 0,1% полиокса в течении 1 ч. Сливают избыток жидкости и сушат катализатор при температуре 140^оС в течении 4 ч в потоке воздуха.

П р и м е р ы 2-13. Катализаторы готовят по примеру 1, условия приготовления катализаторов представлены в табл. 1, состав полученных катализаторов и результаты их испытания в табл. 2.

П р и м е р 14 (сравнительный). Катализатор готовят по примеру 1, но нитрат цинка и борную кислоту не добавляют.

П р и м е р 15 (по прототипу). Полученные образцы катализаторов испытывают в процессе окисления этилена. Условия испытаний: реактор из нержавеющей стали с внутренним диаметром 8 мм. Состав исходного газа, об. этилен 20, кислород 6, азот остальное. Давление реакционной смеси 20 атм. Объемный расход газовой смеси 6000 ч^-1. В качестве газового промотора добавляют дихлорэтан в количестве 0,1 ppm. Температура испытаний 210-230^оС. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОКИСИ ЭТИЛЕНА, включающий обработку инертного носителя аминным комплексом соли серебра, нанесение соединения щелочного промотора калия, рубидия, цезия в присутствии поверхностно-активного вещества и сушку, отличающийся тем, что в качестве соединения щелочного промотора используют бораты калия, рубидия или цезия и обработку ведут в присутствии солей борной кислоты металлов, выбранных из группы, включающей алюминий, никель, цинк, цезий, рубидий, кальций, барий, кадмий, магний, лантан, с последующей сушкой и промывкой водой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2