Разработка научно-технологических основ производства катализаторов дегидрирования для синтеза изопрена (12.04.2010)

Автор: Гильманов Хамит Хамисович

530 560 580 600 530 560 580 600

Объемная скорость подачи

сырья, ч-1

Компоненты «контактного газа», масс. %:

iС5H12 64,4 42,3 42,6 30,8 58,7 44,4 45,4 36,3

Сумма iС5H10 28,5 42,3 34,3 34,4 33,7 40,4 33,0 31,1

iС5H8 4,7 9,1 13,6 15,8 5,2 8,8 13,1 16,2

ВП (iС5H8), % 4,8 9,2 13,7 15,9 5,3 8,9 13,2 16,3

ВP (iС5H8), % 13,6 16,0 24,0 23,1 12,9 16,1 24,4 25,8

ВП (iС5H8+iС5H10), % 33,5 51,9 48,3 50,7 39,3 49,7 46,6 47,8

ВP (iС5H8+iС5H10), % 95,6 90,5 84,7 73,5 96,4 90,0 85,9 75,4

Конверсия, % 35,0 57,3 57,0 68,9 40,8 55,2 54,2 63,4

Проведение процесса в таких условиях позволяет получить средний выход изопрена около 16 % при селективности по сумме непредельных углеводородов (изопрен+изоамилены) около 87 %.

При использовании в качестве сырья концентрированной изоамиленовой фракции с содержанием изоамиленов 87 масс. % средние показатели за 5 циклов реакция-регенерация составят:

- средний выход изопрена около 22 масс. %, с максимальным значением 32,6 масс. %;

- средний выход изопрена на разложенный – 90 масс. %, с максимальным значением 98,6 масс. %.

Полученные результаты показывают эффективность использования разработанного катализатора в промышленном процессе получения изопрена одностадийным дегидрированием. Разработано задание на проектирование опытно-промышленной установки с объемом загрузки катализатора – 8 т и технологическая пропись производства опытно-промышленной партии катализатора в промышленных условиях.

ВЫВОДЫ

1. На базе выявленных зависимостей состава, структуры и условий формирования неорганических оксидных и металлоксидных систем и эффективных катализаторов дегидрирования с оптимальными эксплуатационными характеристиками разработаны научно-технологические основы их производства.

2. Для микросферических алюмохромовых катализаторов дегидрирования изобутана первой стадии синтеза изопрена:

- создан алюмооксидный носитель со стабильными фазовыми и структурными характеристиками в условиях высокотемпературной промышленной эксплуатации катализатора и оптимальным содержанием активного компонента и промотора;

- показано, что промышленные носители, полученные по технологии ТХА-ТГА, содержат до 43 масс. % исходного тригидрата алюминия, который при нанесении активного компонента (Сr2O3) образует алюмогель, вызывающий агрегацию частиц носителя и изменение его фракционного состава. Проведение прокалки носителя при 550 ?С (2 часа) приводит к дегидратации гиббсита и увеличению порометрического объема носителя до 80-100 %;

- установлено, что для данного типа носителей максимальная активность (не менее 48 %) катализатора наблюдается при содержании Сr2O3=12-13 масс. %, К2О=1,5-2,0 масс. %, что обеспечивает оптимальное содержание ионов Сr6+ растворимого типа (до 2,4 масс. %).

Минимальный выход продуктов крекинга (3,7-3,9 масс. %) определяется как кислотными центрами алюмооксидного носителя, так и содержанием ионов Сr6+ (1,1-1,2 масс. %) связанного типа, которое наблюдается при содержании К2О = 2,0-2,5 масс. %.

3. Разработана промышленная технология производства микросферического катализатора дегидрирования изобутана на стабилизированном алюмооксидном носителе, обеспечивающего в условиях промышленной эксплуатации выход изобутилена не менее 35 масс. % при объемной скорости подачи 35-37 т/час и температуре 557-562 ?С.

Оптимизированы основные стадии технологии производства:

температура прокаливания носителя 550 (С в течение 2 ч;

температура активации катализатора 750 °С в течение 4 ч.

4. Для железокалиевых катализаторов дегидрирования метилбутенов второй стадии синтеза изопрена:

- показана необходимость формирования максимального содержания ферритной фазы с доминированием монофферитной составляющей;

- показано, что введение в катализатор соединения церия способствует диспергированию полиферритной фазы, увеличению содержания моноферрита калия и каталитической активности. Оптимальное содержание СеО2 в катализаторе 8,7 масс. %;

- обнаружено, что нижний предел давления формования определяется физико-механическими характеристиками катализатора, верхний – областью протекания реакции дегидрирования. Оптимальный диапазон давления формования катализаторной пасты 200-250 МПа, насыпная плотность экструдатов должна составлять 2,40-2,46 г/см3.

5. Разработаны промышленная технология, способ регулирования ферритных фаз и железооксидный катализатор дегидрирования метилбутенов в изопрен, характеризующийся в условиях промышленной эксплуатации активностью не менее 30 %, селективностью по изопрену не менее 89 % с температурой эксплуатации до 640 ?С, нагрузках по сырью до 7 т/ч и массовом разбавлении сырья паром 1 : 6.

Оптимизированы основные стадии технологии производства:

длительность перемешивания катализаторной суспензии (3,5-4,0 ч при массовом соотношении сухие компоненты : вода = 1:5);

влажность катализаторной пасты при формовке (14-16 %);

температура активации катализатора 750 °С в течение 3 ч, скорость подъема температуры не более 10 °С/мин.

6. Совокупный экономический эффект от использования комплекса разработанных катализаторов двухстадийного синтеза изопрена 44 млн. руб. в год.

7. Для платинооловянного катализатора одностадийного синтеза изопрена:

- показано, что в качестве носителя, устойчивого в гидротермальных условиях проведения процесса, можно использовать алюмоцинковую шпинель, с размером первичного микрокристаллита 250-300 A, обеспечивающего Sуд=17-27 м2/г, с максимумом распределения пор диаметром 100-120A;


загрузка...