Патент ссср 330878

 

330878

О П И СА Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 25.1Х.1970 (№ 1479162/23-4) с присоединением заявки ¹ 1482330/23-4)

Приоритет

Опубликовано 07.111.1972. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описаш1я 17.IV.1972

М. Кл. В Olj 11/00

G 01п 31/00

Комитет по делам изобретений н открытий

oQH Совете Министров

СССР

УДК 543.544(088.8) Авторы изобретения <З Л А 7 ГН Т I 3 Ф () Н. P. Бурсиан и Ю. А. Шавандин

Заявитель

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ, СЕЛЕКТИВНОСТИ

И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ КАТАЛИЗАТОРА

ДЛЯ ИЗОМЕРИЗАЦИИ ПАРАФИНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ

Изобретение относится к области лабораторной техники, точнее к способам определения активности и селективности катализаторов изомеризации.

Известен способ определения активности, селективности и относительной стабильности катализатора для изомеризации парафиновых углеводородов путем проведения процесса изомеризации н-парафинов при повышенной температуре и давлении с последующим анализом продуктов реакции.

При определении относительной стабильности катализатора пропускают определенное число импульсов сырья через катализатор и затем определяют величину продуктов превращения сырья и по уменьшению выхода продуктов — величину падения активности (Л), которая характеризует относительную стабильность катализатора. Чем меньше величина падения активности, тем выше стабильность катализатора.

Эти определения обычно проводят на пилотных установках высокого давления в течение длительного периода времени, иногда до месяца. Расход сырья при этом велик, кроме того, необходимо круглосменное обслуживание такой установки. В схему пилотной установки входит дорогостоящее оборудование: циркуляционный и жидкостной насосы, дифманометр, реактор и ряд других аппаратов, работающих под давлением.

Цель изооретения — уменьшение времени определения и упрощение методики определения активности, селективности и стабильности катализатора, а также уменьшение расхода

5 сырья и катализатора, Для этого процесс изомеризации ведут под давлением водорода около 5 атлт при импульсной подаче сырья, причем сырье подают в виде отдельных импульсов в предварительно

10 нагретый реактор с катализатором с последующим анализом продуктов превращения сырья на катализаторе. Анализ можно осуществлять хроматографическим методом. Время определения необходимых характеристик катализа15 тора составляет 5 — 7 час.

Сущность предлагаемого нами способа иллюстрируется примером 2. Пример 1 приведен для сравнения применяемого в промышленности способа (на пилотной у становкс)

20 с предлагаемым.

П ример 1. Испытание активности и селективности катализаторов для пзомеризации парафиновых углеводородов проводят в пилотной установке под давлением водорода с цир25 куляцпей водородсодержащего газа.

Установка состоит из форконтактора, реактора, газосепаратора, циркуляционного и жидкостного насосов, емкостей для осушки, очистки и охлаждения и дифманометра.

30 Испытания ведут при давлешнт 35 атл, и температуре 400 С. Подают 40 — 60 лтл сырья

330878

Таблица 1

Выход легких углеводородов

С,-С4, вес. %

Выход изопентана, вес. о, Катализатор ИП-62

Импульсный метод

Пилотная установка

3,1

49,2

2,8

50,1 и 30 г катализатора, Время определения не менее 7 суток.

Активность и селективность катализатора оценивают соответственно по выходу изопентана и легких углеводородов C> — С4 (см, табл. 1).

Пример 2. Испытание активности и селективности катализаторов изомеризации парафинов проводят в микроустановке под давлением водорода 5 атм с подачей сырья в виде отдельных импульсов.

Установка состоит из реактора, в который загружают порцию катализатора в количестве

50 — 600 мг. С помощью металлического шприца в реактор, нагретый до температуры 450 С, подают сырье в виде отдельных импульсов

0,0077 г, и продукты превращения сырья на катализаторе в токе газоносителя-водорода, поступающего в систему из баллона через осушитель с окисью алюминия и редуктор, поступают в хроматограф. Активность и селективность катализаторов оценивают соответственно по выходу изопентана и легких углеводородов Ся С4 °

Испытания ведут при температуре 450 С и давлении 5 атм. Загружают 0,4000 г катализатора. Величина импульса 0,0077 г, отдувка водорода 12 л/час.

В табл. 1 приведены сравнительные данные аткивности и селективности катализатора изомеризации ИП-62, полученные на пилотной установке под давлением водорода 35 атм и в импульсной установке под давлением 5 атм при использовании в качестве сырья н-алканов.

Как видно из таблицы, определение активности и селективности катализатора изомеризации предлагаемым импульсным методом дает такие же результаты, как и при определении упомянутых параметров катализатора на пилотной установке, но позволяет сократить время определения с нескольких суток до нескольких часов, а также уменьшить расход сырья в десятки тысяч раз, катализатора в сотни раз. Кроме того, снижение давления водорода с 35 атм до 5 атм позволяет значительно упростить аппаратуру процесса.

Пример 3. В пилотной установке проточного типа проводят испытание стабильности алюмосиликатного катализатора (10 /о

А1 0з + 90 /О S10 ) и фторированной окиси алюминия в реакции изомеризации ксилола под давлением 20 атм.

4

Установка состоит из форконтактора реактора, газосепаратора, циркуляционного и жидкостного насосов, емкостей для осушки, очистки и охлаждения, дифманометра.

Активность алюмосиликатного катализатора снижается в течение 10 час с 54 до 12 /о (выход суммы м =+и = ксилол ов) .

Фторированная окись алюминия стабильна в течение 150 час и выход м=+п= составляет 55,6 /о.

Пример 4. Испытание стабильности катализатора проводят в микроустановке под давлением водорода 5 атм с подачей сырья в виде отдельных импульсов.

Установка состоит из реактора, в который загружают порцию катализатора в количестве

200 мг.

С помощью металлического шприца в реактор подают сырье в виде отдельных импульсов (0,0114 г). Температуру нагрева реактора подбирают для каждого катализатора таким образом, чтобы глубина превращения сырья (о-ксилола) после первого импульса составляла 40 — 45 /о.

Продукты превращения сырья на катализаторе в токе газа-носителя водорода, поступающего в систему из баллона, через осушитель с окисью алюминия и редуктор поступают в хром атограф.

В реактор вводят ряд последовательных импульсов сырья, общее число которых составляет 40.

Сравнивалась глубина превращения о-ксилола после первого и сорокового импульсов.

Разность между глубиной превращения представляла собой величину падения активности (Л) характеризующую стабильность катализатора.

Испытания вели при температуре 500, 600 С (в зависимости от катализатора) и давлении

5 атм. Загрузили 0,200 г катализатора. Величина импульса 0,0114 г, отдувка водорода

12 л/час.

В табл. 2 приведены данные по испытанию относительной активности катализаторов различного состава.

Из данных табл. 2 можно сделать вывод, что наименьшее падение активности (А=6,6) наблюдают для катализатора А1 0з+20%

В Оз.Из трех испытанных катализаторов он является наиболее стабильным.

Определение относительной стабильности катализаторов предлагаемым импульсным методом позволяет оценивать стабильность катализаторов значительно в более короткий срок 5 — 7 час, а также снизить расход сырья и катализаторов.

Пример 5. В микроустановке, описанной в примере 4, определяют относительную стабильность катализаторов, содержащих активный металл, в реакции изомеризации н-пентана в импульсном режиме.

Условия испытания катализаторов те же, что и в примере 4. Но, так как катализаторы изомеризации содержат активный металл зна330878

Таблица 2

Состав продуктов изомеризацией о-ксилола

Величина падения активности

Количество импульсов

Температура, С

Катализатор м+Ь ксилол о-ксилол

45,8

22,32

44,0

31.2

45,4

38,8

23, 48

54. 20

77,68

56,0

68,8

54,6

61,2

40

40 алюмосиликат....

10% AI Î,+90% S102

AI30,2+2 F

12,8

А1зОз+20 ВзОз

500

6,6

Таблица 3

Изменение активности после десяти контрольных импульсов

Содержание изопентана в контрольных опытах

Температура, С

Состав катализатора

45,0

41,9

45,2

450

0,6y, Pt на

А!зОз+3 5% F

0,6% Pd на

Alä03+3,5 F

45,0

33,7

39,3

24,0

44,0 чительно стабильнее, чем сами носители, и активность этих катализаторов снижена после пропускания очень большого числа импульсов сырья, величина импульса н-пентана увеличивают в 10 раз, т. е. она становится 0,077 г.

В микрореактор помещают навеску катализатора 400 л г. Под давлением водорода 5 ати вводят контрольный импульс н-пентана

0,0077 г. Глубина превращения н-пентана должна составлять 45% (выход изопентана), что достигается путем подбора температуры обогрева реактора для каждого испытуемого катализатора. Так для PtA1203F эта температура 450 С, для PdAlgOgF — 430 С. Затем в реактор поочередно вводят серию больших импульсов н-пентана 0,077 г.

Через 1, 5, 10, 15 больших импульсов ставят контрольные опыты при величине импульса

Из табл. 3 видно, что падение активности (Л) катализаторов PtA1,0з и PdA120зF после десяти импульсов составляет соответственно

3 и 20, следовательно катализатор Р1А1зОзР стабильнее катализатора PdA1>O>F.

Время определения относительной стабильности катализаторов изомеризации составляет

10 — 14 час.

Из приведенных примеров видно, что предлагаемый импульсный метод определения относительной стабильности катализаторов позволяет сократить время определения до 5—

14 час, а также уменьшить расход сырья в десятки тысяч раз, а катализатора в сотни раз.

Кроме того, снижение давления водорода с н-пентана, равной 0,0077 г. Сравнивают глубину превращения н-пентапа после первого, пятого и десятого импульсов. Разность между глубиной превращения после десяти больших импульсов и контрольным опытом представляет собой величину падения аткивности (Л), характеризующую относительную стабильность катализаторов. Испытания проводят при температуре 430, 450 С (в зависимости от ка10 тализаторов) и давлении 5 ат,и. Загружают

0,400 г катализатора. Величина импульса

0,077 г — большой импульс, и 0,0077 г — контрольный импульс. Отдувка водорода 12 л(час.

В табл. 3 приведены результаты по определению относительной стабильности катализаторов пзомеризацпп прп использовании в качестве сырья п-псптана.

20 ати до 5 ат,и позволяет значительно упростить аппаратуру процесса.

Предмет изобретения

Способ определения активности, селективности и относительной стабильности катализатора для изомеризации парафиновых углеводородов путем проведения процесса пзомерпзации н-парафинов при повышенной температуре и давлении с последующим анализом продуктов реакции, отличающийся тем, что, с целью упрощения определения активности, сел ективности и относительной стабильности катализатора, процесс изомеризации недуг под давлением около 5 атм прп импульсной подаче сырья.