способ получения катализатора для дегидрирования алкилбензолов

Формула изобретения

Способ получения катализатора для дегидрирования алкилбензолов на основе оксида железа, включающий смешение отработанного катализатора дегидрирования, предварительно обработанного водой при 20 - 30^oC, с недостающими промотирующими добавками до количеств, содержащихся в готовом катализаторе, формовку, сушку и прокаливание, отличающийся тем, что используют отработанный катализатор, предварительно обработанный водой в массовом отношении 1 : (0,12 - 0,20) в течение 5 - 10 ч, и после добавления промотирующих добавок смесь перемешивают в присутствии углекислого газа в количестве 1,6 - 2,0 мас.ч. на массу катализатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству катализаторов для дегидрирования алкилбензолов с целью получения мономеров, которые используются в производстве каучуков и пластмасс.

В процессах получения мономеров в промышленности используются железохромкалиевые катализаторы, модифицированные окислами меди, магния, ванадия и др. [1] . Все известные промышленные катализаторы обладают удовлетворительными свойствами, однако через 1-2 года теряют активность и заменяются свежими. Отработанные катализаторы вывозятся в отвалы.

Поскольку в состав катализаторов входят тяжелые металлы, то их вывоз в отвал приводит к загрязнению окружающей среды.

Нами был разработан способ получения катализаторов дегидрирования на основе отработанного катализатора [2], заключающийся в том, что в качестве оксида железа и части промотирующих добавок используют отработанный катализатор, который предварительно обрабатывают водой в массовом соотношении 1: 0,7-1,5 при температуре 20 - 90^oC, обезвоживают до влажности 19 - 22 мас% и добавляют недостающие промотирующие добавки до количеств, содержащихся в товарном катализаторе.

Данный способ позволяет получать катализаторы, соответствующие по своим характеристикам техническим требованиям, однако не лишен некоторых существенных недостатков.

Важным недостатком данного способа является образование сточных вод в количестве до 1 т на 1 т катализатора с высоким солесодержанием (до 20% солей калия) и значительным количеством солей тяжелых металлов.

Отмывка отработанного катализатора, его обезвоживание и очистка сточных вод приводит к усложнению технологического процесса и потере значительной части промотирующих добавок.

Технической задачей изобретения является предотвращение образования сточных вод и связанных с этим потерь промотирующих добавок, что влечет за собой экономию дорогостоящего сырья.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе получения катализаторов дегидрирования алкилбензолов на основе оксида железа с использованием отработанного катализатора, отработанного водой в массовом соотношении 1: 0,12-0,20 при температуре 20 - 30^oC в течение 5 - 10 ч, добавляют недостающее количество промотирующих добавок и перемешивают в присутствии углекислого газа в количестве 1,6-2 мас.ч. на массу катализатора.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе получения катализатора для дегидрирования алкилбензолов на основе оксида железа, включающем смешение отработанного катализатора дегидрирования, предварительно обработанного водой при 20 - 30^oC, с недостающими промотирующими добавками до количеств, содержащихся в готовом катализаторе, формовку, сушку и прокаливание, используют отработанный катализатор, предварительно обработанный водой в массовом отношении 1:(0,12-0,20) в течение 5 - 10 ч, и после добавления промотирующих добавок смесь перемешивают в присутствии углекислого газа в количестве 1,6 - 2,0 мас.ч. на массу катализатора.

Пример 1. 1000 г отработанного катализатора дегидрирования этилбензола в стирол (КС-4 состава в расчете на оксиды металлов, мас.%: Fe - 67,7; K - 21,9; Cu - 2,15; Cr - 3,2; Mg - 4,95; V - 0,08) загружают в Z-образный смеситель, добавляют 120 мл умягченной воды и перемешивают в течение 5 ч при 20^oC. Получают гомогенную и пластичную массу. Затем добавляют 0,4 мас.ч. углекислого калия, 0,07 мас.ч. пятиокиси ванадия, 0,1 мас.ч. окиси магния, подают углекислый газ в количестве 1,6 г и продолжают перемешивание в течение 1 ч.

Полученную пасту формуют, сушат и прокаливают в соответствии с требованиями технологического регламента на получение промышленного катализатора.

Получают катализатор состава, мас.%, в расчете на оксиды металлов: Fe - 63,8; K - 24,7; Cu - 2,03; Cr - 3,04; Mg - 5,62; V - 0,74.

Пример 2. 1000 г отработанного катализатора дегидрирования этилбензола в стирол (КС-4 состав приведен в примере 1) загружают в Z-образный смеситель, добавляют 150 мл умягченной воды и перемешивают в течение 7 ч при 25^oC. Получают гомогенную пластичную массу. Затем добавляют 0,5 мас.ч. углекислого калия, 0,1 мас. ч. пятиокиси ванадия, 0,15 мас.ч. окиси магния, подают углекислый газ в количестве 1,8 г и продолжают перемешивать в течение 1,5 ч. Полученную пасту формуют, сушат и прокаливают в соответствии с требованиями технологического регламента на производство промышленного катализатора. Получают катализатор состава, мас.%, в расчете на оксиды металлов: Fe - 63,0; K - 25,0; Cu - 2,0; Cr - 3,0; Mg - 6,0; V - 1,0.

Пример 3. 1000 г отработанного катализатора дегидрирования этилбензола в стирол (КС-4 состав приведен в примере 1) загружают в Z-образный смеситель, добавляют 200 мл умягченной воды и перемешивают в течение 10 ч при 30^oC. Получают гомогенную пластичную массу. Затем добавляют 0,6 мас.ч. углекислого калия, 0,12 мас. ч. пятиокиси ванадия, 0,2 мас.ч. окиси магния, подают углекислый газ в количестве 2,0 г и продолжают перемешивать в течение 2 ч. Полученную пасту формуют, сушат, прокаливают в соответствии с требованиями технологического регламента на производство промышленного катализатора. Получают катализатор состава, мас.%, в расчете на оксиды металлов: Fe - 62,4; K - 25,2; Cu - 2,0; Cr - 3,0; Mg - 6,3; V - 1,1.

Пример 4. 1000 г отработанного катализатора дегидрирования изопропилбензола в -метилстирол (КМС состава, мас.%, в расчете на оксиды металлов: Fe - 69,2; K - 21,7; Cr - 5,3; Mg - 3,8) загружают в Z-образный смеситель, добавляют 150 мл умягченной воды и перемешивают в течение 7 ч при 25^oC. Получают гомогенную пластичную массу. Затем добавляют 0,5 мас.ч. углекислого калия и 0,15 мас.ч. окиси магния, подают углекислый газ в количестве 1,8 г и продолжают перемешивать в течение 1,5 ч. Полученную пасту формуют, сушат и прокаливают в соответствии с требованиями технологического регламента на производство промышленного катализатора. Получают катализатор состава, мас. %, в расчете на оксиды металлов: Fe - 65,0; Cr - 5,0; Mg -5,0; K - 25,0.

Как видно из приведенных в таблице данных, катализаторы, полученные заявляемым способом (примеры 1, 2, 3), не уступают по свойствам катализаторам, приготовленным по прототипу и промышленным катализаторам: КС-4, ТУ 38.10338-83 и КМС ТУ 38.303013-88.

Количество воды (1: 0,12-0,2) является оптимальным для получения эластичной массы, удобной для формования катализатора и получения соответствующего показателя прочности, т. к. уменьшение количества воды не дает возможности получить пластичную пасту, а увеличение ведет к разжижению массы и невозможности формования.

Температурный предел 20 - 30^oC обусловлен тем, что вязкость пасты увеличивается как с понижением температуры, так и с повышением (за счет высыхания), затрудняется процесс формования.

Смешение компонентов в присутствии углекислого газа позволяет перевести KHCO₃, содержащийся в обработанном катализаторе и обусловливающий потерю его активности в K₂CO₃, что приводит к восстановлению активности отработанного катализатора. Количество углекислого газа (1,6-2 мас.ч.) и время перемешивания 1-2 ч необходимы, чтобы полностью прошла химическая реакция.

Приведенные в примерах и таблице данные свидетельствуют, что использование предлагаемого способа приготовления железохромкалиевых катализаторов позволяет полностью использовать отработанный катализатор для приготовления нового с незначительной добавкой промотирующих компонентов.

Заявляемый способ имеет следующие преимущества:

1. Процесс не имеет сточных вод, позволяет полностью использовать отработанных катализатор.

2. Полученные катализаторы по всем характеристикам не уступают промышленным катализаторам и катализаторам, полученным известным способом.

3. Заявляемый процесс полностью предотвращает какие-либо выбросы в окружающую среду.