Разработка научно-технологических основ производства катализаторов дегидрирования для синтеза изопрена

• Автор: Гильманов, Хамит Хамисович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 304 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРОИЗВОДСТВО СИНТЕТИЧЕСКОГО ПОЛИИЗОПРЕНОВОГО КАУЧУКА И ИЗОПРЕНА МОНОМЕРА ЛИТЕРАТУР 1ЫЙ ОБЗОР

1.1. Двухстадийное дегидрирование изопарафинов. Первая стадия

1.1.1. Промышленный процесс дегидрирования С4С5 изопарафинов в кипящем слое

1.1.2. Промышленные катализаторы дегидрирования С4С5 парафинов и базовые технологии их получения

1.1.3. Смешанные каталитические системы

1.1.4. Пропиточные каталитические системы

1.1.5. Рецептура микросферических катализаторов дегидрирования изопарафинов и назначение компонентов

1.2. Промышленный процесс дегидрирования изоамиленов в изопрен

1.2.1.Технологические схемы производства железокалиевых катализаторов дегидрирования. Основные технологические стадии
1.2.2. Состав железокалиевых катализаторов и назначение компонентов .
1.2.3. Эксплуатационные характеристики катализаторов
1.3. Процессы одностадийного дегидрирования парафинов
1.3.1. Полиметаллические каталитические системы
ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА
2.1. Микросферические алюмохромовые катализаторы
2.1.1. Объекты исследования и исходные вещества
2.1.2. Методики приготовления катализаторов дегидрирования
изобутана в изобутилен в лабораторных условиях
2.1.3. Исследования каталитических свойств катализаторов дегидрирования изобутана в изобутилеи в лабораторных условиях
2.1.4. Физикохимические методы исследований носителей и катализаторов
2.1.5. Условия проведения опытнопромышленных испытаний катализаторов дегидрирования изобутана КДИ
2.2. Железокалиевые катализаторы
2.2.1. Исходные вещества
2.2.2. Методика приготовления железокалиевых катализаторов дегидрирования изамиленов в лабораторных условиях
2.2.3. Исследование каталитических свойств катализаторов дегидрирования изоамиленов в лабораторных условиях
2.2.4. Физикохимические методы исследования пигментов и
катализаторов
2.2.5. Условия проведения опытнопромышленных испытаний катализаторов дегидрирования изоамиленов
2.3. Платинооловянные катализаторы
2.3.1. Исходные вещества
2.3.2. Методика приготовления платинооловянных катализаторов дегидрирования в лабораторных условиях
2.3.3. Исследование каталитических свойств катализаторов дегидрирования изопентана в лабораторных условиях
2.3.4. Физикохимические методы исследования алюмоцинковых шпинельных носителей и катализаторов
ГЛАВА 3. МИКРОСФЕРИЧЕСКИЙ АЛЮМОХРОМОВЫЙ КАТАЛИЗАТОР ДЕГИДРИРОВАНИЯ ИЗОПАРАФИНОВ
3.1. Выбор продукта термохимической активации тригидрата алюминия ТХАТГА для производства носителя
3.1.2. Оптимизация стадии подготовки носителя для нанесения активного компонента
3.2. Оптимизация стадии нанесения активного компонента и промотора
3.2.1. Выбор предшественников Сг3 и К
3.2.2. Выбор и обоснование оптимального интервала концентраций Сг3
3.2.3. Оптимизация состава катализатора по содержанию Сг3 и
3.2.4. Выбор и обоснование режима термообработки катализатора
3.3. Промышленная реализация технологии производства катализатора
3.4. Опытнопромышленные испытания разработанного микросферического алюмохромового катализатора в процессе дегидрирования изобутана
ГЛАВА 4. ЖЕЛЕЗОКАЛИЕВЫЙ КАТАЛИЗАТОР ДЕГИДРИРОВАНИЯ ИЗОАМИЛЕНОВ
4.1. Оптимизация химического состава железокалиевого катализатора
4.1.1. Выбор оксидов железа
4.1.2. Оптимизация соотношения Ре3К в катализаторе
4.1.3. Влияние оксида церия на фазовый состав и активность железокалиевых катализаторов дегидрирования метилбутенов в изопрен
4.1.4. Оптимизация содержания промоторов М, Са и Мо в железокалиевом катализаторе
4.2. Оптимизация условий приготовления железокалиевого катализатора дегидрирования метилбутенов
4.2.1. Длительность смешения исходных компонентов на стадии приготовления суспензии и влажности катализаторной пасты перед формованием
4.2.2. Изучение влияния давления формования пасты на активность железокалиевого катализатора в реакции дегидрирования метилбутенов
4.2.3. Определение оптимального режима термообработки железокалиевые катализатора
4.3. Технология получения железокалиевого катализатора
4.4. Промышленные испытания отечественного и зарубежньгх катализаторов дегидрирования изоамиленов в изопрен
ГЛАВА 5. ПЛАТИНООЛОВЯННЫЙ КАТАЛИЗАТОР ОДНОСТАДИЙНОГО СИНТЕЗА ИЗОПРЕНА
5.1. Выбор гидроксида алюминия для синтеза носителя
5.2. Разработка технологии синтеза алюмоцинкового шпинельного носителя
5.3. Разработка способа нанесения активного компонента РЧ и промотора Бп
5.4. Оптимизация условий проведения процесса дегидрирования изопентана на платинооловянном катализаторе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Этот способ синтеза появился недавно и пока не получил промышленной реализации . Сущность заключается в термической обработке исходных реагентов взятых в виде порошков алюминия и карбонила хрома в потоке воздушной низкотемпературной плазмы. Исходные реагенты подаются в виде аэрозоля, сплавляются в камере печи и охлаждаются в специальном холодильнике и затем подвергаются окислительной активации. Базовым катализатором процесса дегидрирования в пссвдоожиженном слое является катализатор марки ИМ и ИММ , . Они были разработаны НИИ Ярсинтез в х годах . Промышленное производство общей мощностью тыс. Стерлитамакском заводе СК ОАО Каучук и ЗАО Новокуйбышевская нефтехимическая компания. Производство ИМ включает следующие стадии , рис. Рисунок 1. Принципиальная технологическая схема производства катализатора дегидрирования изопарафинов С4С5 1,2 емкости для получения водного раствора СЮз 3 барабан с КОН 4 емкость для получения водного раствора КОН 5 емкость для раствора КЮ3 6 емкость для водной суспензии уАЬОз 7 емкость для водной суспензии глины 8 тельфер 9, бункеры дтя сухих уАОз и глины емкость для суспензии глины в воде грехкаскадный смеситель фильтрсетка емкость для суспензии катализатора сборникраспределитель прокалочная печь топочная печь тара . Кристаллический хромовый ангидрид загружают в емкость 1, содержащую пароконденсат или химически очищенную воду, и перемешивают до полного растворения ангидрида, после чего перекачивают в емкость 2. Твердая щелочь вымывается из барабана 3 в емкость 4. В емкость 5 закачивается концентрированный раствор жидкого калиевого стекла. Глинозем и каолин загружаются в емкость 6 и 7 из бункеров 9 и . Каолин суспендируется в пароконденсате в емкости 7 и перекачивается в емкость . Водная суспензия глинозема из емкости 6, а также растворы КЮ3, СЮз и КОН, перекачиваются насосом в трехступенчатый каскадный смеситель , где перемешиваются. Далее суспензия самотеком поступает на филырсетку и в сборник , откуда перекачивается к распылительным форсункам прокалочной печи . АСг3 АЗСг 2СЮ3 Сг2 Восстановление хрома по последней реакции происходит частично. Далее высушенный катализатор поступает в зону прокаливания с температурой С. Прокаливание также осуществляется в кипящем слое катализатора. В течение 9 часов. При этом происходит дальнейший переход шестивалентного хрома в трехвалентный до остаточной величины 0,8г1,8 мае. Готовый катализатор отбирается непрерывно снизу прокалочной печи в герметичную тару и имеет следующий химический состав, мае. РезСаОк0 1,0. Циркулирующий в системе реактор регенератор, гак называемый равновесный, катализатор существенным образом отличается от исходного ИМ по фракционному и химическому составу, имеет значительно более низкую каталитическую активность и, как следствие, требует более высокой температуры проведения процесса . Как известно, кроме активного компонента К2СОз, СЮ3 в состав катализатора входит глинозем и каолиновая глина , . Формирование крупных более 5 мкм частиц катализатора происходит за счет слипания более мелких с формированием между ними непрочных коагуляционных контактов. В условиях высокотемпературной эксплуатации эти контакты разрушаются, и коалиновая глина с частью активного компонента уносится в виде пыли менее мкм, забивая межтрубные пространства в котле утилизаторе и осаждается на электрофильтрах. Это приводит к увеличению дисперсности равновесного катализатора доля фракции менее мкм достигает , снижению содержания в нем Сг3 и К и ухудшению его эксплуатационных характеристик, индикатором которых является содержание шести валентного хрома Сг6 в катализаторе после стадии выжига кокса и окисления кислородом воздуха. Максимальное значение конверсии наблюдается при содержании Ст6 в интервале 0,,6 мае. Истирание циркулирующего катализатора, содержащего преимущественно глинозем, происходит достаточно быстро . Поэтому расходные нормы катализатора ИМ на тонну изоамилена составляют порядка кг. Ухудшение эксплуатационных характеристик катализатора возможно и по мере перехода хрома в твердый раствор А.