Способ приготовления катализатора

 

Изобретение предназначено для получения катализатора пиролиза углеводородов с получением из них олефиновых углеводородов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. На инертный носитель наносят активный компонент с последующей прокалкой катализатора. В качестве инертного носителя используют пластинчатую насадку или n-лучевую в нормальном поперечном сечении объемную насадку из необожженного глинозема, а в качестве активного носителя-водную суспензию сульфата стронция, наносимую на поверхность свежесформованной высушенной насадки до получения равномерного слоя с последующей сушкой катализатора при 20^oС в течение 24 ч и прокалкой его при 900^oС в течение 4 ч. Поперечный размер пластинчатой или объемной насадки меньше внутреннего диаметра труб змеевика пиролизной печи на величину конструктивного зазора в 5 - 10 мм. Число лучей n в нормальном поперечном сечении объемной насадки лежит в пределах 3 - 6. Технический результат - повышение термостабильности и каталитической активности катализатора. 2 з. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение предназначено для получения катализатора пиролиза углеводородов с получением из них олефиновых углеводородов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Известен способ получения катализатора, заключающийся в нанесении активного компонента на инертный носитель, например сотовые металлические или керамические блоки, с последующей прокалкой катализатора (Prasad R., Kennedy L. A., Ruckenstein E./Catal.Rev.-Sci.Eng.,1984, N 1, p. 1-5, 8). Недостатком способа является большое гидравлическое сопротивление катализатора, препятствующее его применению в высокоскоростном процессе пиролиза.

Известен также способ получения катализатора путем покрытия инертного непористого металлического носителя в виде пластин каталитически активной суспензией, включающей каталитически активный компонент, вяжущий компонент, например алюминат кальция, и раствор адгезива, например раствора полиметилфенилсилоксановой смолы в толуоле (А.С. СССР 1181704/ Способ получения катализатора для очистки газа от органических веществ./ Мухутдинов Р.Х., Самойлов Н. А. , Синельникова В.К., и др., МКИ В 01 J 37/02; 23/86, заявлено 14.06.84, БИ N 36, 1985). Недостатком способа является снижение механической прочности нанесенного катализатора при температурах 700-800^oC, приводящее к частичному растрескиванию и отслаиванию каталитического покрытия от поверхности металлического носителя с последующим его уносом в объем реакционной смеси, что снижает каталитическую активность катализатора.

Изобретение решает задачу повышения термостабильности и каталитической активности катализатора.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения катализатора путем нанесения активного компонента на инертный носитель с последующей прокалкой катализатора в качестве инертного носителя используют пластинчатую насадку или n-лучевую в нормальном поперечном сечении объемную насадку из необожженного глинозема, а в качестве активного компонента - водную суспензию сульфата стронция, наносимую на поверхность свежесформованной высушенной насадки до получения равномерного слоя с последующей сушкой катализатора при 20^oC в течение 24 часов и прокалкой его при 900^oC в течение 4 часов.

При этом замена материала насадки с непористого металлического носителя на пронизанный капиллярами глиноземный носитель способствует прочному закреплению на носителе каталитически активного компонента. Использование в качестве каталитически активного компонента сульфата стронция обеспечивает селективную направленность процесса пиролиза в сторону максимального выхода целевых продуктов (олефинов).

Целесообразно, чтобы поперечный размер пластинчатой или объемной насадки был меньше внутреннего диаметра труб змеевика пиролизной печи на величину конструктивного зазора в 5-10 мм, что позволит легко разместить катализатор в трубах змеевика и извлекать его из труб при замене насадочного устройства.

Число лучей n в нормальном поперечном сечении объемной насадки должно лежать в пределах от 3 до 6, так как при n=2 объемная насадка вырождается в пластинчатую насадку, а при n больше 6 появляются технические сложности при экструзионном изготовлении объемных насадок.

Разработанный катализатор подвергался ряду испытаний для оценки механической прочности и каталитической активности.

Примеры 1-5. Для оценки механической прочности катализатора проводилась пропитка суспензией сульфата стронция свежесформованных и подсушенных пластин из глинозема длиной 100 мм, шириной 30 мм и толщиной 1.5 мм с последующей сушкой их при 20^oC в течение 24 часов и прокалкой их при 500-900^oC в течение 4 часов. Остывшие пластины испытывались на механическую прочность при ударной нагрузке (падение груза до 100 г на поверхность пластины) и на излом (при воздействии усилия до 1.0 кг с плечом 25 мм). Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Как следует из данных табл. 1, катализатор при прокалке 900^oC имеет приемлемую механическую прочность.

Пример 6. Проведено испытание механической прочности катализатора по прототипу, изготовленного нанесением суспензии из сульфата стронция и раствора полиметилсилаксановой смолы в толуоле на металлическую пластину с последующей ее прокалкой при 900^oC в муфельной печи в течение 4 часов. После прокалки наблюдалось осыпание до 90% каталитического покрытия с поверхности пластины-носителя, с низким качеством закрепления остальной части каталитического покрытия.

Примеры 7-9. Для оценки каталитической активности предлагаемого катализатора в реактор пиролиза пропана в присутствии водяного пара в соотношении водяной пар - пропан 30:70 при времени пребывания реакционной смеси в реакторе 0.8 с и температуре 820^oC был проведен процесс пиролиза без наличия катализатора, с наличием инертной глиноземной насадки и с наличием катализатора -0,5 г сульфата стронция нанесенного на насадку из глинозема с последующей термообработкой при 900^oC в течение 4 часов. Результаты опытов приведены в табл. 2.

Как следует из данных табл. 2, ввод в систему катализатора сульфата стронция позволяет существенно (почти на 13%) увеличить выход этилена по сравнению с термическим пиролизом, при этом суммарное содержание непредельных углеводородов в продуктах реакции увеличивается с 51.2 до 62.93%, тогда как ввод в систему только инертной насадки практически не влияет на суммарный выход непредельных углеводородов, составляющий 51,68%.

Положительный эффект изобретения заключается в повышении термостабильности и каталитической активности катализатора за счет использования в качестве насадки керамического элемента из глинозема, а в качестве катализатора сульфата стронция - селективно ускоряющего реакцию образования этилена.

Экономическая эффективность изобретения заключается прежде всего в возможности увеличения выхода этилена в процессе пиролиза на 13% абс. (мас.) или на 33% отн.

При существующей производительности пиролизной печи по этилену 3.78 т/ч (а), стоимости этилена 2000 руб/т (в) и затратах на катализатор 100000 руб/год (с) увеличение производительности по этилену на 1/3 даст экономический эффект: (А·а·в·1/3)-с=(7500·3.78·2000·1/3)-100000 = 18611000 руб/год, где А=7500 - рабочее время печи, час/год.

Потребность народного хозяйства в заявляемом способе получения катализатора составляет несколько тонн для оборудования им пиролизных печей предприятий нефтепереработки и нефтехимии.

Формула изобретения

1. Способ получения катализатора путем нанесения активного компонента на инертный носитель с последующей прокалкой катализатора, отличающийся тем, что в качестве инертного носителя используют пластинчатую насадку или n-лучевую в нормальном поперечном сечении объемную насадку из необожженного глинозема, а в качестве активного носителя - водную суспензию сульфата стронция, наносимую на поверхность свежесформированной высушенной насадки до получения равномерного слоя с последующей сушкой катализатора при 20^oC в течение 24 ч и прокалкой его при 900^oC в течение 4 ч.

2. Способ получения катализатора по п.1, отличающийся тем, что поперечный размер пластинчатой или объемной насадки меньше внутреннего диаметра труб змеевика пиролизной печи на величину конструктивного зазора в 5-10 мм.

3. Способ получения катализатора по пп.1 и 2, отличающийся тем, что число лучей n в нормальном поперечном сечении объемной насадки лежит в пределах 3 - 6.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2