[go: up one dir, main page]

RU2737897C1 - Method of preparing a catalyst and a method of producing isopropyl benzene using said catalyst - Google Patents

Method of preparing a catalyst and a method of producing isopropyl benzene using said catalyst Download PDF

Info

Publication number
RU2737897C1
RU2737897C1 RU2020116663A RU2020116663A RU2737897C1 RU 2737897 C1 RU2737897 C1 RU 2737897C1 RU 2020116663 A RU2020116663 A RU 2020116663A RU 2020116663 A RU2020116663 A RU 2020116663A RU 2737897 C1 RU2737897 C1 RU 2737897C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
benzene
zeolite
propylene
acid
Prior art date
Application number
RU2020116663A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Викторович Ечевский
Евгений Геннадьевич Коденев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" (ИК СО РАН, Институт катализа СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" (ИК СО РАН, Институт катализа СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" (ИК СО РАН, Институт катализа СО РАН)
Priority to RU2020116663A priority Critical patent/RU2737897C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2737897C1 publication Critical patent/RU2737897C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/04Mixing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C15/00Cyclic hydrocarbons containing only six-membered aromatic rings as cyclic parts
    • C07C15/02Monocyclic hydrocarbons
    • C07C15/085Isopropylbenzene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/54Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition of unsaturated hydrocarbons to saturated hydrocarbons or to hydrocarbons containing a six-membered aromatic ring with no unsaturation outside the aromatic ring
    • C07C2/64Addition to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C2/66Catalytic processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C6/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a different number of carbon atoms by redistribution reactions
    • C07C6/08Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a different number of carbon atoms by redistribution reactions by conversion at a saturated carbon-to-carbon bond
    • C07C6/12Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a different number of carbon atoms by redistribution reactions by conversion at a saturated carbon-to-carbon bond of exclusively hydrocarbons containing a six-membered aromatic ring
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method of producing isopropylbenzene during alkylation of benzene with propylene at temperature of 170-230°C, pressure from atmospheric to 50 atm, molar ratio of benzene / propylene in the starting mixture of 4:1 to 10:1, weight feed rate of the initial mixture of 0.2 to 10 h-1 using a catalyst based on zeolite Beta, prepared by contacting zeolite Beta with an ammonium nitrate solution for removing compounds sodium and translation of the zeolite to the hydrogen form, with the subsequent granulation step with a binder, drying and calcining the granules, wherein neolit Beta before granulation with the binder previously treated with a solution of a chelating agent, and then treated with superheated steam at temperature not higher than 550°C for at least 2 hours, sulfosalicylic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA is used as chelating agent, sulpho-benzoic acid, 3-hydroxynaphthalene-1,4-disulphonic acid.
EFFECT: technical result consists in increasing duration of inter-regeneration range of catalyst.
1 cl, 5 ex

Description

Изобретение относится к катализаторам и способам их приготовления для процессов высокоселективного синтеза алкилароматических углеводородов, в частности изопропилбензола, путем алкилирования бензола пропиленом. Изопропилбензол (кумол) является сырьем в производствах фенола, ацетона, α-метилстирола.The invention relates to catalysts and methods for their preparation for the processes of highly selective synthesis of alkylaromatic hydrocarbons, in particular isopropylbenzene, by alkylation of benzene with propylene. Isopropylbenzene (cumene) is a raw material in the production of phenol, acetone, α-methylstyrene.

В настоящее время многотоннажные промышленные процессы получения кумола – важного промежуточного продукта в производстве фенола, ацетона и α-метилстирола – базируются на алкилированни бензола пропиленом в присутствии катализаторов Фриделя-Крафтса или фосфорной кислоты на кизельгуре. Недостатков этих процессов (загрязнение окружающей среды и сильная коррозия оборудования) лишены твердые кислотные катализаторы, такие как цеолиты. Однако образование кумола на цеолитных катализаторах сопровождается целым рядом побочных реакций: алкилированием до полиалкилбензолов, изомеризацией кумола в н-пропилбензол, образованием толуола, этилбензола и других алкил-производных, и наконец, коксообразованием. Подавление побочных реакций и осуществление селективного алкилирования бензола в кумол позволило бы наиболее эффективно использовать цеолиты как замену применяемым сейчас катализаторам этого процесса.Currently, large-scale industrial processes for the production of cumene, an important intermediate product in the production of phenol, acetone, and α-methylstyrene, are based on the alkylation of benzene with propylene in the presence of Friedel-Crafts catalysts or phosphoric acid on kieselguhr. The disadvantages of these processes (environmental pollution and severe corrosion of equipment) are devoid of solid acid catalysts, such as zeolites. However, the formation of cumene on zeolite catalysts is accompanied by a number of side reactions: alkylation to polyalkylbenzenes, isomerization of cumene to n-propylbenzene, the formation of toluene, ethylbenzene, and other alkyl derivatives, and finally, coke formation. The suppression of side reactions and the implementation of the selective alkylation of benzene into cumene would make it possible to most effectively use zeolites as a replacement for the currently used catalysts of this process.

Известен катализатор для процесса синтеза кумола, содержащий, 65 мас.% цеолита со структурой ZSM-12 в H-форме и оксид алюминия 35 мас.%, и способ его приготовления [US 4393262, C07C63/34, 12.07.1983] путем гидротермальной кристаллизации цеолитного порошка со структурой ZSM-12, окислительной термообработки порошка в потоке воздуха при температуре 400-500oC, катионного обмена прокаленного цеолитного порошка с раствором хлорида аммония, грануляции декатионированного цеолитного порошка с оксидом алюминия в качестве связующего с последующей сушкой гранул катализатора и их термообработкой в потоке воздуха при температуре 500-550oC. Катализатор позволяет проводить синтез кумола алкилированием бензола пропиленом при температурах 100oC и выше, давлении от атмосферного до 60 ата, мольном отношении (бензол/пропилен) в исходной смеси от 12:1 до 1:1, весовой скорости подачи исходной смеси при давлении 1 ата от 0,05 до 100 ч-1Known catalyst for the synthesis of cumene, containing 65 wt.% Zeolite with the structure of ZSM-12 in the H-form and aluminum oxide 35 wt.%, And a method of its preparation [US 4393262, C07C63 / 34, 12.07.1983] by hydrothermal crystallization zeolite powder with the ZSM-12 structure, oxidative heat treatment of the powder in an air stream at a temperature of 400-500 o C, cation exchange of the calcined zeolite powder with a solution of ammonium chloride, granulation of decationized zeolite powder with aluminum oxide as a binder, followed by drying of the catalyst granules and their heat treatment in an air stream at a temperature of 500-550 o C. The catalyst allows the synthesis of cumene by alkylation of benzene with propylene at temperatures of 100 o C and above, pressure from atmospheric to 60 atm, molar ratio (benzene / propylene) in the initial mixture from 12: 1 to 1 : 1, the weight feed rate of the initial mixture at a pressure of 1 atm from 0.05 to 100 h -1 .

Недостатком катализатора-аналога на основе цеолита ZSM-12 [US 4393262, C07C63/34, 12.07.1983] является небольшая длительность пробега (менее 300 ч), а также его низкая активность, вследствие чего наблюдаются низкие конверсии и бензола, и пропилена, даже в условиях высокого общего давления в каталитическом реакторе и большом времени контакта реакционной смеси с катализатором.The disadvantage of an analogue catalyst based on zeolite ZSM-12 [US 4393262, C07C63 / 34, 12.07.1983] is a short run time (less than 300 h), as well as its low activity, as a result of which low conversions of both benzene and propylene are observed, even under conditions of high total pressure in the catalytic reactor and long contact time of the reaction mixture with the catalyst.

Известен катализатор для процесса синтеза кумола [EP 0432814, C07C2/66, 19.06.1991] представляющий собой порошкообразный цеолит Бета (100 мас.%) в H-форме алюмосиликатного или бор-алюмосиликатного составов, который допускает грануляцию со связующим материалом, и способ его приготовления [EP 0432814, C07C2/66, 19.06.1991] путем гидротермальной кристаллизации цеолитного порошка со структурой Бета, окислительной термообработки порошка в потоке воздуха при температуре 550oC, катионного обмена прокаленного цеолитного порошка с раствором ацетата аммония и окончательной термообработкой порошка в потоке воздуха при температуре 500-550oC. Катализатор-аналог [EP 0432814, C07C2/66, 19.06.1991] используется в виде порошка в статических условиях проведения каталитического процесса и позволяет получать кумол алкилированием бензола пропиленом при температурах от 100 до 300oC, давлении от 10 до 50 ата, мольном отношении (бензол/пропилен) в исходной смеси от 2:1 до 30:1, расчетной весовой скорости подачи исходной смеси от 0,1 до 200 ч-1. Недостатком катализатора-аналога на основе цеолита Бета [EP 0432814, C07C2/66, 19.06.1991] является небольшая длительность пробега (до 200 ч), необходимость работать с порошком цеолита в периодическом режиме, что осложняет стадию регенерации катализатора и не технологично, а также низкая активность катализатора, вследствие чего наблюдается низкая конверсия бензола даже в условиях высокого общего давления в автоклаве.Known catalyst for the synthesis of cumene [EP 0432814, C07C2 / 66, 19.06.1991] is a powdered zeolite Beta (100 wt.%) In the H-form of aluminosilicate or boron-aluminosilicate compositions, which allows granulation with a binder material, and its method preparation [EP 0432814, C07C2 / 66, 19.06.1991] by hydrothermal crystallization of a zeolite powder with the Beta structure, oxidative heat treatment of the powder in an air stream at 550 o C, cation exchange of the calcined zeolite powder with an ammonium acetate solution and final heat treatment of the powder in an air stream at a temperature of 500-550 o C. An analogue catalyst [EP 0432814, C07C2 / 66, 19.06.1991] is used in the form of a powder under static conditions of the catalytic process and makes it possible to obtain cumene by alkylation of benzene with propylene at temperatures from 100 to 300 o C, pressure from 10 to 50 ata, molar ratio (benzene / propylene) in the initial mixture from 2: 1 to 30: 1, calculated weight rate and feeding the initial mixture from 0.1 to 200 h -1 . The disadvantage of an analogue catalyst based on zeolite Beta [EP 0432814, C07C2 / 66, 19.06.1991] is the short run time (up to 200 h), the need to work with zeolite powder in a batch mode, which complicates the catalyst regeneration stage and is not technologically advanced, and low catalyst activity, as a result of which a low conversion of benzene is observed even under conditions of high total pressure in the autoclave.

Известен катализатор для процесса синтеза кумола [US 4891458, C07C2/66, 02.01.1990] содержащий, цеолит Бета в H-форме 80 мас.% и оксид алюминия 20 мас.%, и способ его приготовления [US 4891458, C07C2/66, 02.01.1990] путем гидротермальной кристаллизации цеолитного порошка со структурой Бета, окислительной термообработки порошка в потоке воздуха при температуре 500-550oC, катионного обмена прокаленного цеолитного порошка с раствором нитрата аммония, грануляции декатионированного цеолитного порошка с оксидом алюминия в качестве связующего с последующей сушкой гранул катализатора и их термообработкой в потоке воздуха при температуре 500-550oC. Катализатор позволяет проводить синтез кумола алкилированием бензола пропиленом при температурах от 120 до 230oC, давлении от 3,5 до 69 ата, мольном отношении (бензол/пропилен) в исходной смеси от 4:1 и выше, весовой скорости подачи исходной смеси от 0,5 до 50 ч-1. Некоторые детали технологии процесса алкилирования на этом катализаторе отражены также в [US 5081323, C07C2/66, 14.01.1992]. Недостатком катализатора-аналога на основе цеолита Бета [US 4891458, C07C2/66, 02.01.1990] является, хотя и существенно большая, чем у предыдущих, но недостаточная для реальной технологии, длительность пробега: 500 ч, т.е. менее месяца.Known catalyst for the synthesis of cumene [US 4891458, C07C2 / 66, 02.01.1990] containing zeolite Beta in the H-form 80 wt.% And alumina 20 wt.%, And a method of its preparation [US 4891458, C07C2 / 66, 01/02/1990] by hydrothermal crystallization of zeolite powder with the Beta structure, oxidative heat treatment of the powder in an air stream at a temperature of 500-550 o C, cation exchange of the calcined zeolite powder with ammonium nitrate solution, granulation of decationized zeolite powder with aluminum oxide as a binder, followed by drying catalyst granules and their heat treatment in an air stream at a temperature of 500-550 o C. The catalyst allows the synthesis of cumene by alkylation of benzene with propylene at temperatures from 120 to 230 o C, pressure from 3.5 to 69 ata, molar ratio (benzene / propylene) in initial mixture from 4: 1 and higher, weight feed rate of the initial mixture from 0.5 to 50 h -1 . Some details of the technology of the alkylation process on this catalyst are also reflected in [US 5081323, C07C2 / 66, 14.01.1992]. The disadvantage of an analogue catalyst based on zeolite Beta [US 4891458, C07C2 / 66, 02.01.1990] is, although significantly longer than the previous ones, but insufficient for real technology, the duration of the run: 500 h, i.e. less than a month.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ приготовления катализатора [RU 2097129, B01J29/70, C07C2/66, 27.11.1997], который решает задачу увеличения длительности непрерывного пробега катализатора в процессе синтеза кумола алкилированием бензола пропиленом при сохранении на высоком уровне и конверсии бензола, и конверсии пропилена, и селективности по целевому продукту. Это достигается путем использования катализатора на основе цеолита со структурой Бета следующего состава, мас.%: 66-72 цеолита Бета в H-форме , 22-24 двуокиси кремния (в качестве связующего материала), 4,1-11,5 пятиокиси фосфора. Реакцию алкилирования бензола пропиленом проводят в проточном реакторе при атмосферном давлении, температуре 200оС, мольном соотношении бензол/пропилен 5, с весовой скоростью подачи смеси 0,3 ч-1.Closest to the proposed invention is a method for preparing a catalyst [RU 2097129, B01J29 / 70, C07C2 / 66, 11/27/1997], which solves the problem of increasing the duration of the continuous run of the catalyst in the process of cumene synthesis by alkylation of benzene with propylene while maintaining a high level and conversion of benzene, and the conversion of propylene, and the selectivity to the desired product. This is achieved by using a catalyst based on a zeolite with a Beta structure of the following composition, wt%: 66-72 zeolite Beta in the H-form, 22-24 silicon dioxide (as a binder), 4.1-11.5 phosphorus pentoxide. The alkylation reaction of benzene with propylene is carried out in a flow reactor at atmospheric pressure, a temperature of 200 ° C, the molar ratio benzene / propylene of 5, with a weight rate of feed mixture of 0.3 hr -1.

Недостатком данного катализатора также является невысокая длительность межрегенерационного пробега 1000 ч.The disadvantage of this catalyst is also the short duration of the interregeneration run of 1000 h.

Изобретение решает задачу разработки способа приготовления эффективного катализатора для высокоселективного синтеза изопропилбензола в процессе алкилирования бензола пропиленом.The invention solves the problem of developing a method for preparing an effective catalyst for the highly selective synthesis of isopropylbenzene in the process of benzene alkylation with propylene.

Технический результат – увеличение длительности межрегенерационного пробега катализатора в процессе синтеза изопропилбензола алкилированием бензола пропиленом.The technical result is an increase in the duration of the interregeneration run of the catalyst during the synthesis of isopropylbenzene by alkylation of benzene with propylene.

Задача решается предлагаемым способом приготовления катализатора, а также процессом получения изопропилбензола с использованием этого катализатора. The problem is solved by the proposed method for preparing the catalyst, as well as by the process of producing isopropylbenzene using this catalyst.

В качестве кислотного компонента катализатора используют Бета цеолит, предварительно обработанный растворами органических или неорганических кислот, гранулированный с оксидом алюминия в качестве связующего. Существенным отличительным признаком предлагаемого способа от прототипа является то, что указанный кислотный компонент, используемый для производства пористого катализатора, перед стадией грануляции предварительно подвергается обработке раствором хелатирующего агента, выбранного из ряда: сульфосалициловая кислота, этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА), сульфобензойная кислота, 3-гидроксинафталин-1,4-дисульфокислота, а затем – обработке перегретым водяным паром при температуре не выше 550оС в течение не менее 2 ч. Beta zeolite, pretreated with solutions of organic or inorganic acids, granulated with aluminum oxide as a binder, is used as the acidic component of the catalyst. An essential distinguishing feature of the proposed method from the prototype is that the specified acid component used for the production of a porous catalyst, before the granulation stage, is preliminarily treated with a solution of a chelating agent selected from the series: sulfosalicylic acid, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), sulfobenzoic acid, 3-hydroxynaphthalene -1,4-disulfonic acid, followed by - treatment with superheated steam at a temperature not higher than 550 ° C for at least 2 hours.

Предварительная обработка раствором хелатирующего агента, выбранного из ряда: сульфосалициловая кислота, ЭДТА, сульфобензойная кислота, 3-гидроксинафталин-1,4-дисульфокислота, а затем – перегретым водяным паром при температуре не выше 550оС в течение не менее 2 ч приводит: Pretreatment with a solution of a chelating agent selected from the group of sulfosalicylic acid, EDTA, sulfobenzoic acid, 3-hydroxynaphthalene-1,4-disulfonic acid, and then - with superheated steam at a temperature not higher than 550 ° C for at least 2 hours results:

во-первых, к уменьшению количества кислотных центров катализатора, расположенных преимущественно на внешней поверхности кристаллов Бета цеолита, ответственных за протекание вторичных реакций крекинга и образования полиалкилпроизводных соединений, практически не затрагивая кислотных центров в объеме кристаллов цеолита (селективное деалюминирование), и как следствие – к улучшению селективности;firstly, to a decrease in the number of catalyst acid sites located mainly on the outer surface of zeolite Beta crystals, which are responsible for secondary cracking reactions and the formation of polyalkyl derivatives, practically without affecting acid sites in the bulk of zeolite crystals (selective dealumination), and, as a consequence, to improved selectivity;

во-вторых, к удалению активных центров коксообразования с внешней поверхности пористого катализатора, и как следствие – к увеличению длительности межрегенерационного пробега катализатора.secondly, to the removal of active sites of coke formation from the outer surface of the porous catalyst, and, as a consequence, to an increase in the duration of the catalyst run between regeneration.

Реакцию алкилирования бензола пропиленом проводят в проточном реакторе при температуре 170-230oC, давлении от атмосферного до 50 атм, мольном отношении бензол/пропилен в исходной смеси от 4:1 до 10:1, весовой скорости подачи исходной смеси от 0,2 до 10 ч-1. The alkylation reaction of benzene with propylene is carried out in a flow reactor at a temperature of 170-230 o C, a pressure from atmospheric to 50 atm, a benzene / propylene molar ratio in the initial mixture from 4: 1 to 10: 1, a weight feed rate of the initial mixture from 0.2 to 10 h -1 .

Указанный отличительный признак придает катализатору новые свойства, в результате чего достигается поставленная цель – увеличение длительности непрерывного пробега катализатора в процессе синтеза кумола алкилированием бензола пропиленом до 3500 ч против 1000 ч в прототипе [RU 2097129, B01J29/70, C07C2/66, 27.11.1997] при сохранении на высоком уровне и конверсии бензола, и конверсии пропилена, и селективности по целевому продукту (кумолу).This distinctive feature gives the catalyst new properties, as a result of which the goal is achieved - to increase the duration of the continuous run of the catalyst in the process of cumene synthesis by alkylation of benzene with propylene to 3500 h versus 1000 h in the prototype [RU 2097129, B01J29 / 70, C07C2 / 66, 27.11.1997 ] while maintaining a high level and conversion of benzene, and conversion of propylene, and selectivity for the target product (cumene).

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.The essence of the invention is illustrated by the following examples.

Пример 1 (прототип). Example 1 (prototype).

На 1м этапе исходную форму цеолита Бета получают гидротермальным синтезом в автоклаве при 150-175oC в течение 20-30 ч из смеси, содержащей силикагель, алюминат натрия, гидроокись натрия, гидроокись тетраэтиламмония и воду. Для приготовления исходной смеси вначале готовят щелочной раствор: 63 г алюмината натрия, 63 г гидроокиси натрия и 1350 мл 30%-ной гидроокиси тетраэтиламмония в 5400 мл воды. Щелочной раствор при перемешивании добавляют к 900 г порошкообразного силикагеля. По окончании гидротермального синтеза порошок исходной формы цеолита Бета фильтруют от маточного раствора, промывают водой и сушат при 105oC.At the 1st stage, the initial form of zeolite Beta is obtained by hydrothermal synthesis in an autoclave at 150-175 o C for 20-30 hours from a mixture containing silica gel, sodium aluminate, sodium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and water. To prepare the initial mixture, an alkaline solution is first prepared: 63 g of sodium aluminate, 63 g of sodium hydroxide and 1350 ml of 30% tetraethylammonium hydroxide in 5400 ml of water. The alkaline solution is added with stirring to 900 g of powdered silica gel. At the end of the hydrothermal synthesis, the powder of the initial form of zeolite Beta is filtered from the mother liquor, washed with water and dried at 105 o C.

На 2м этапе готовят декатионированную форму цеолита Бета. Для этого сухой порошок исходной формы прокаливают в потоке воздуха при 500-550oC в течение 5-8 ч для удаления органических веществ. Прокаленный порошок обрабатывают 2-3 ч при 30-50oC в 10-кратном весовом количестве водного 0,5 М раствора нитрата аммония для удаления соединений натрия. По окончании обработки декатионированную форму цеолита Бета (H-форму) отфильтровывают, промывают на фильтре водой и сушат при 105-110oC.At the 2nd stage, a decationized form of zeolite Beta is prepared. For this, the dry powder of the original form is calcined in an air stream at 500-550 o C for 5-8 hours to remove organic substances. The calcined powder is treated for 2-3 hours at 30-50 o C in a 10-fold weight amount of an aqueous 0.5 M ammonium nitrate solution to remove sodium compounds. At the end of the treatment, the decationized form of zeolite Beta (H-form) is filtered off, washed on a filter with water and dried at 105-110 o C.

На 3м этапе готовят пасту для грануляции катализатора. Для этого в смеситель для паст при непрерывном перемешивании загружают в определенном соотношении и в указанной последовательности: декатионированную форму цеолита Бета, порошкообразный силикагель и воду. После гомогенизации в течение 1 ч получают пасту следующего состава, мас.%: цеолит Бета – 37-43, двуокись кремния – 8-13, вода – 48,5-50.At the 3rd stage, a paste is prepared for catalyst granulation. To do this, the mixer for pastes with continuous stirring is loaded in a certain ratio and in the specified sequence: decationized form of zeolite Beta, powdered silica gel and water. After homogenization for 1 hour, a paste of the following composition is obtained, wt%: zeolite Beta - 37-43, silicon dioxide - 8-13, water - 48.5-50.

На 4м этапе пасту пропускают с помощью экструдера или шприца через фильеру и получают влажный гранулированный цеолит в виде цилиндрических черенков диаметром до 3 мм, длиной 3-5 мм, который сушат при 105-110oC и прокаливают при 500-550oC. Гранулы имеют следующий состав, мас.%: цеолит Бета –75, двуокись кремния – 25.At the 4th stage, the paste is passed with an extruder or a syringe through a die and a wet granular zeolite is obtained in the form of cylindrical cuttings with a diameter of up to 3 mm, a length of 3-5 mm, which is dried at 105-110 o C and calcined at 500-550 o C. Granules have the following composition, wt%: zeolite Beta –75, silicon dioxide - 25.

На 5м заключительном этапе гранулированный цеолит обрабатывают равным по объему водным раствором диаммонийфосфата, имеющим плотность в интервале 1,06-1,18 (20oC). Обработку проводят без перемешивания при температуре 20-30oC в течение 10-12 ч. По окончании пропитки сливают с гранул избыток раствора; влажный катализатор сушат при 105-110oC и прокаливают при 500-550oC. At the 5th final stage, the granular zeolite is treated with an equal volumetric aqueous solution of diammonium phosphate having a density in the range of 1.06-1.18 (20 o C). The treatment is carried out without stirring at a temperature of 20-30 o C for 10-12 hours. At the end of the impregnation, the excess solution is drained from the granules; the wet catalyst is dried at 105-110 ° C and calcined at 500-550 ° C.

Полученный катализатор характеризуется содержанием в нем пятиокиси фосфора в количестве 4,1-11,5 мас.%, введенной в состав катализатора путем пропитки гранулированного цеолита избытком водного раствора фосфата аммония, а также типом используемого связующего материала, а именно, двуокиси кремния. The resulting catalyst is characterized by the content of phosphorus pentoxide in it in an amount of 4.1-11.5 wt.%, Introduced into the catalyst by impregnating the granular zeolite with an excess of aqueous ammonium phosphate solution, as well as the type of binder used, namely, silicon dioxide.

Для синтеза изопропилбензола путем алкилирования бензола пропиленом в проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора. Процесс проводят при атмосферном давлении, температуре 200оС, мольном соотношении бензол/пропилен равном 5, с весовой скоростью подачи смеси равной 0,3 ч-1. Катализатор активируют воздухом при 500oC около 1 ч, устанавливают рабочую температуру в лобовом слое катализатора, вытесняя воздух инертным газом. Отключив подачу инертного газа, в реактор подают через испаритель смесь бензола с пропиленом. Продукты реакции собирают в сепараторе и анализируют методом газо-жидкостной хроматографии. В качестве характеристик активности катализатора рассчитывают степени превращения бензола и пропилена, а также селективности (мол) по всем продуктам реакции. For the synthesis of isopropylbenzene by alkylation of benzene with propylene, 10 g of the obtained catalyst are loaded into a flow reactor. The process is carried out at atmospheric pressure, a temperature of 200 about C, a benzene / propylene molar ratio of 5, with a weight feed rate of the mixture equal to 0.3 h -1 . The catalyst is activated with air at 500 o C for about 1 hour, the operating temperature is set in the frontal catalyst bed, displacing the air with an inert gas. After turning off the inert gas supply, a mixture of benzene with propylene is fed into the reactor through the evaporator. The reaction products are collected in a separator and analyzed by gas-liquid chromatography. As characteristics of the catalyst activity, the conversion rates of benzene and propylene, as well as the selectivity (molar) for all reaction products, are calculated.

По изменению этих характеристик определяют длительность межрегенерационного пробега катализатора, которая в данном примере составляет 1000 ч.The change in these characteristics is used to determine the duration of the catalyst run between regeneration, which in this example is 1000 h.

Пример 2. Example 2.

Декатионированную форму цеолита Бета (H-форму) получают аналогично этапам 1 и 2 примера 1 (прототип). Полученный цеолит в Н-форме подвергают селективному деалюминированию 10%-раствором сульфосалициловой кислоты при перемешивании и температуре 90-95оС в течение 2 ч. После экстракционной обработки продукт промывают дистиллированной водой до тех пор, пока очищенная промывная вода не достигнет рН в диапазоне от 5 до 8. Полученный декатионированный порошок цеолита Бета гранулируют с 25 мас.% оксида кремния в качестве связующего материала аналогично этапам 3 и 4 примера 1 (прототип).The decationized form of zeolite Beta (H-form) is obtained analogously to steps 1 and 2 of example 1 (prototype). The resultant zeolite in the H form is subjected to selective dealumination 10% solution of sulfosalicylic acid under stirring at 90-95 ° C for 2 hours. After the extraction treatment, the product was washed with distilled water until the washing water cleared until it reaches a pH in the range of from 5 to 8. The resulting decationized zeolite Beta powder is granulated with 25 wt.% Silicon oxide as a binder similar to steps 3 and 4 of example 1 (prototype).

После этого гранулы сушат в течение 12 ч при температуре 120оС и обрабатывают перегретым водяным паром в течение 2 ч при температуре 550оС.Thereafter, the pellets were dried for 12 hours at 120 ° C and treated with superheated steam for 2 hours at a temperature of 550 ° C.

Испытания катализатора в реакции получения изопропилбензола алкилированием бензола пропиленом проводят в проточном реакторе аналогично примеру 1 (прототип).The tests of the catalyst in the reaction of obtaining isopropylbenzene by alkylation of benzene with propylene are carried out in a flow reactor analogously to example 1 (prototype).

Длительность межрегенерационного пробега полученного катализатора составляет 3500 ч.The duration of the regeneration run of the obtained catalyst is 3500 h.

Пример 3. Example 3.

Декатионированную форму цеолита Бета (H-форму) получают аналогично этапам 1 и 2 примера 1 (прототип). Полученный цеолит в Н-форме подвергают селективному деалюминированию 10%-раствором ЭДТА при перемешивании и температуре 90-95оС в течение 2 ч. После экстракционной обработки продукт промывают дистиллированной водой до тех пор, пока очищенная промывная вода не не достигнет рН в диапазоне от 5 до 8. Остальные процедуры приготовления катализатора аналогичны примеру 2.The decationized form of zeolite Beta (H-form) is obtained analogously to steps 1 and 2 of example 1 (prototype). The resultant zeolite in the H form is subjected to selective dealumination 10% solution of EDTA with stirring at 90-95 ° C for 2 hours. After the extraction treatment, the product was washed with distilled water until the wash water until Purified not reach a pH in the range of from 5 to 8. The rest of the catalyst preparation procedures are similar to example 2.

Испытания катализатора в реакции получения изопропилбензола алкилированием бензола пропиленом проводят в проточном реакторе аналогично примеру 1 (прототип).Catalyst tests in the reaction for producing isopropylbenzene the alkylation of benzene with propylene is carried out in a flow reactor analogously to example 1 (prototype).

Длительность межрегенерационного пробега полученного катализатора составляет 2650 ч.The duration of the regeneration run of the obtained catalyst is 2650 h.

Пример 4. Example 4.

Декатионированную форму цеолита Бета (H-форму) получают аналогично этапам 1 и 2 примера 1 (прототип). Полученный цеолит в Н-форме подвергают селективному деалюминированию 10%-раствором сульфобензойной кислоты при перемешивании и температуре 90-95оС в течение 2 ч. После экстракционной обработки продукт промывают дистиллированной водой до тех пор, пока очищенная промывная вода не достигнет рН в диапазоне от 5 до 8. Остальные процедуры приготовления катализатора аналогичны примеру 2.The decationized form of zeolite Beta (H-form) is obtained analogously to steps 1 and 2 of example 1 (prototype). The resultant zeolite in the H form is subjected to selective dealumination 10% solution sulfobenzoic acid under stirring at 90-95 ° C for 2 hours. After the extraction treatment, the product was washed with distilled water until the washing water cleared until it reaches a pH in the range of from 5 to 8. The rest of the catalyst preparation procedures are similar to example 2.

Испытания катализатора в реакции получения изопропилбензола алкилированием бензола пропиленом проводят в проточном реакторе аналогично примеру 1 (прототип).Catalyst tests in the reaction for producing isopropylbenzene the alkylation of benzene with propylene is carried out in a flow reactor analogously to example 1 (prototype).

Длительность межрегенерационного пробега полученного катализатора составляет 3100 ч.The duration of the regeneration run of the obtained catalyst is 3100 h.

Пример 5. Example 5.

Декатионированную форму цеолита Бета (H-форму) получают аналогично этапам 1 и 2 примера 1 (прототип). Полученный цеолит в Н-форме подвергают селективному деалюминированию 10%-раствором 3-гидроксинафталин-1,4-дисульфокислоты при перемешивании и температуре 90-95оС в течение 2 ч. После экстракционной обработки продукт промывают дистиллированной водой до тех пор, пока очищенная промывная вода не достигнет рН в диапазоне от 5 до 8. Остальные процедуры приготовления катализатора аналогичны примеру 2.The decationized form of zeolite Beta (H-form) is obtained analogously to steps 1 and 2 of example 1 (prototype). The resultant zeolite in the H form is subjected to selective dealumination 10% solution of 3-hydroxynaphthalene-1,4-disulfonic acid under stirring at 90-95 ° C for 2 hours. After the extraction treatment, the product was washed with distilled water until the wash until purified the water will not reach a pH in the range from 5 to 8. The rest of the catalyst preparation procedures are similar to example 2.

Испытания катализатора в реакции получения изопропилбензола алкилированием бензола пропиленом проводят в проточном реакторе аналогично примеру 1 (прототип).Catalyst tests in the reaction for producing isopropylbenzene the alkylation of benzene with propylene is carried out in a flow reactor analogously to example 1 (prototype).

Длительность межрегенерационного пробега полученного катализатора составляет 3500 ч.The duration of the regeneration run of the obtained catalyst is 3500 h.

Claims (1)

Способ получения изопропилбензола в процессе алкилирования бензола пропиленом при температуре 170-230 oC, давлении от атмосферного до 50 атм, мольном отношении бензол/пропилен в исходной смеси от 4:1 до 10:1, весовой скорости подачи исходной смеси от 0,2 до 10 ч-1 с использованием катализатора на основе цеолита Бета, приготовленного контактированием цеолита Бета с раствором нитрата аммония для удаления соединений натрия и переведения цеолита в водородную форму, с последующими стадиями грануляции со связующим, сушки и прокаливания гранул, причем цеолит Бета перед грануляцией со связующим предварительно подвергают обработке раствором хелатирующего агента, а затем обрабатывают перегретым водяным паром при температуре не выше 550 оС в течение не менее 2 ч, в качестве хелатирующиего агента применяют сульфосалициловую кислоту, этилендиаминтетрауксусную кислоту ЭДТА, сульфобензойную кислоту, 3-гидроксинафталин-1,4-дисульфокислоту.A method for producing isopropylbenzene in the process of alkylation of benzene with propylene at a temperature of 170-230 o C, a pressure from atmospheric to 50 atm, a benzene / propylene molar ratio in an initial mixture from 4: 1 to 10: 1, a weight feed rate of an initial mixture from 0.2 to 10 h -1 using a catalyst based on zeolite Beta prepared by contacting zeolite Beta with a solution of ammonium nitrate to remove sodium compounds and convert the zeolite into the hydrogen form, followed by granulation with a binder, drying and calcining the granules, moreover, zeolite Beta before granulation with a binder pre-treated with a solution of a chelating agent, and then treated with superheated steam at a temperature not higher than 550 ° C for at least 2 hours, as a chelating agent is used sulfosalicylic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA, sulfobenzoic acid, 3-hydroxynaphthalene-1,4- disulfonic acid.
RU2020116663A 2020-05-21 2020-05-21 Method of preparing a catalyst and a method of producing isopropyl benzene using said catalyst RU2737897C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020116663A RU2737897C1 (en) 2020-05-21 2020-05-21 Method of preparing a catalyst and a method of producing isopropyl benzene using said catalyst

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020116663A RU2737897C1 (en) 2020-05-21 2020-05-21 Method of preparing a catalyst and a method of producing isopropyl benzene using said catalyst

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2737897C1 true RU2737897C1 (en) 2020-12-04

Family

ID=73792737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020116663A RU2737897C1 (en) 2020-05-21 2020-05-21 Method of preparing a catalyst and a method of producing isopropyl benzene using said catalyst

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2737897C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4393262A (en) * 1978-12-14 1983-07-12 Mobil Oil Corporation Production of isopropylbenzene
US4891458A (en) * 1987-12-17 1990-01-02 Innes Robert A Liquid phase alkylation or transalkylation process using zeolite beta
RU2097129C1 (en) * 1995-06-28 1997-11-27 Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН Catalyst for alkylation of benzene with propylene and method for its production
RU2177468C2 (en) * 1994-11-23 2001-12-27 Эксон Кемикэл Пейтентс Инк. Method of converting hydrocarbons using zeolite-bound zeolite catalyst
RU2473385C1 (en) * 2011-08-25 2013-01-27 Окрытое акционерное общество "Газпромнефть-Омский НПЗ" Micropsherical catalyst for oil fractions cracking and method of its making

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4393262A (en) * 1978-12-14 1983-07-12 Mobil Oil Corporation Production of isopropylbenzene
US4891458A (en) * 1987-12-17 1990-01-02 Innes Robert A Liquid phase alkylation or transalkylation process using zeolite beta
RU2177468C2 (en) * 1994-11-23 2001-12-27 Эксон Кемикэл Пейтентс Инк. Method of converting hydrocarbons using zeolite-bound zeolite catalyst
RU2097129C1 (en) * 1995-06-28 1997-11-27 Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН Catalyst for alkylation of benzene with propylene and method for its production
RU2473385C1 (en) * 2011-08-25 2013-01-27 Окрытое акционерное общество "Газпромнефть-Омский НПЗ" Micropsherical catalyst for oil fractions cracking and method of its making

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2009211364B2 (en) Dehydration of alcohols on crystalline silicates
KR101227221B1 (en) Process to make olefins from ethanol
CA1058226A (en) Alkylation in presence of phosphorus-modified crystalline aluminosilicate catalyst
CN102892729B (en) Isopropylcarbinol on an acidic catalyst while dehydration and skeletal isomerization
KR101549733B1 (en) Method for making a catalyst comprising a phosphorus modified zeolite to be used in an alcohols dehydration process
CA2385328C (en) Aromatics alkylation
CN102387861B (en) The catalyst useful to alkylating aromatic hydrocarbon
EP0844023A2 (en) Zeolite catalyst with enhanced dealkylation activity and method for producing same
US10005073B2 (en) Process for manufacture of a zeolite based catalyst for the conversion of methanol to olefins
RU2141934C1 (en) Method of preparing cumene
US10112188B2 (en) Process for manufacture of a zeolite based catalyst for the conversion of methanol to olefins
EP2526078A1 (en) DEHYDRATION OF ALCOHOLS ON A CRYSTALLINE SILICATE OF LOW Si/Al RATIO
US4548913A (en) Catalyst, a process for its preparation and an isomerization process in the presence of this catalyst
CN101421208A (en) Method for producing propylene
EP0596930A1 (en) Process for the conversion of hydrocarbons
EP0042754B1 (en) Conversion of xylenes containing ethyl benzene
JP7467360B2 (en) Method for producing aromatic compounds from biomass
RU2737897C1 (en) Method of preparing a catalyst and a method of producing isopropyl benzene using said catalyst
US5169812A (en) Catalyst and process for producing aromatic compounds from C2 -C6
EP2108634A1 (en) Dehydration of alcohols on crystalline silicates
JP4896291B2 (en) Method for producing 2,6-dimethylnaphthalene
RU2097129C1 (en) Catalyst for alkylation of benzene with propylene and method for its production
RU2734985C1 (en) Method of preparing catalyst and method of producing isopropylbenzene (versions)
RU2772462C1 (en) Catalyst for transalkylation of diisopropylbenzenes with benzene into isopropylbenzene and method for its preparation
RU2767907C1 (en) Catalyst for alkylation of benzene with propylene to isopropylbenzene and method for producing same