Способ активации катализатора для гидрогенизации, изомеризации и гидрокрекинга углеводородов

Способ активации катализатора для гидрогенизации, изомеризации и гидрокрекинга углеводородов

Реферат

 

Изобретение относится к каталитической химии, в частности к активации катализаторов (КТ) для гидрогенизации, изомеризации и гидрокрекинга углеводородов, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностях. Уменьшение энергетических затрат и времени приготовления КТ достигается действием пучка ускоренных электронов (ПУЭ). Активацию КТ ведут термическим окислением гидридов интерметаллидов на воздухе с последующим восстановлением в атмосфере водорода под действием ПУЭ мощностью 1,5-1,7 МэВ. Испытания КТ показывают, что гидрогенизация гексена-1 в гексан (при 200^oC) идет с выходом 92% против 96% (при 250-350^oC). Время синтеза в способе в 20 раз, а энергозатраты в 30 раз меньше чем в известном случае.

Изобретение относится к катализаторам для гидрогенизации, изомеризации и гидрокрекинга углеводородов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностях. Целью изобретения является уменьшение энергетических затрат и времени приготовления катализаторов за счет использования пучка ускоренных электронов. Пример 1. 1,5 г порошка гидрида интерметаллида ZrNiH_2,9 (размер зерен катализатора 0,06-0,1 мм) помещают в реактор и облучают пучком ускоренных электронов с энергией 1,5 МэВ на воздухе при 350^oC в течение 10 мин. Используют либо ускорители постоянного действия (ЭЛВ-2), либо ускорители импульсного действия (ИЛУ-6). Далее заполняют реактор водородом и восстанавливают в пучке той же энергии образец при 450^oC 30 мин. Полученный пирофорный порошок пассивируют нежестким окислением при комнатной температуре. Удельная поверхность катализатора 2,0-4,0 м²/г. Применение пучка электронов с меньшей энергии не эффективно, поскольку при этом уменьшается проникающая способность пучка и дефектообразование в структуре образцов катализаторов. Воздействие электронного пучка вызывает разогрев образца до необходимых температур и активацию процессов окисления и восстановления: во время окисления наблюдается сегрегация ферромагнитной фазы каталитического активного металла (никеля или кобальта) в приповерхностном слое и восстановлении оксидов никеля (кобальта) на поверхности металла. Пример 2. 1,5 г порошка гидрина интерметаллида ZrNiH_2,9 (размер зерен катализатора 0,06-0,1 мм) помещают в металлический реактор в форме цилиндра объемом 1-1,5 л, стенка которого способна пропустить пучок ускоренных электронов. Образец облучают пучком ускоренных электронов с энергией 1,6 МэВ на воздухе при 350^oC в течение 5 мин. Заполняют реактор водородом и восстанавливают образец при 450^oC 20 мин прогреванием в пучке ускоренных электронов с энергией 1,6 МэВ. Получаемый пирофорный порошок пассивируют нежестким окислением следовыми количествами кислорода, находящимися в продуваемом водороде. Полученный катализатор хранят на воздухе. Площадь удельной поверхности катализатора 3,5 м²/г. Пример 3. 1,5 г порошка гидрида интерметаллида ZrCoH_2,9 (размер зерен катализатора 0,06-0,1 мм) помещают в реактор и проводят облучение в пучке ускоренных электронов аналогично примеру 2. Получаемый порошок катализатора не обладает пирофорными свойствами и хранится на воздухе. Удельная поверхность катализатора 0,5-1,0 м²/г. 0,5 г полученного катализатора помещают в кварцевый реактор с барботажным способом подачи углеводорода. Реактор продувают водородом и нагревают до 480^oC в течение 10 мин, затем начинают подачу гексена-1 (скорость подачи углеводорода 2 см³/ч. скорость потока 3600 см³/ч. Состав продуктов анализировали методом ГЖХ. Результаты тестовой реакции показывают, что в течение 10 ч. работы катализатор сохраняет первоначальную активность в процессе гидрогенолиза гексена-1, при этом выход метана составляет 98% Пример 4. 1,5 г гидрида интерметаллида ZrCoH_2,9 (размер зерен катализатора 0,06-0,61 мм) помещают в реактор, окисляют в воздухе 5 мин при 350^oC и восстанавливают в водороде 10 мин при 470^oC. Облучение и нагревание ведут пучком ускоренных электронов с энергией 1,7 МэВ. Удельная поверхность катализатора 0,5-1,0 м²/г. Использование электронов с большей энергией (более 2 МэВ) приводит к образованию радиоактивных изотопов в получаемых катализаторах, что существенно усложняет их дальнейшее практическое использование. 0,5 г полученного катализатора помещают в кварцевый проточный реактор с барботажным способом подачи углеводорода. Реактор продувают водородом и нагревают до 200^oC в течение 10 мин, затем начинают подачу гексана-1 (скорость подачи углеводорода 2 см³/г, скорость газового потока 3600 см³/ч). Состав продуктов на выходе из реактора анализируют методом газожидкостной хроматографии. Результаты тестовой реакции показывают, что в течение 30 ч. работы катализатор сохраняет первоначальную активность в гидрировании гексена-1. Выход продуктов: 96-98% гексан; менее 2-4% сумма изомеров и продуктов гидрогенолиза (в основном метан). Сравнение активностей катализаторов ZrCoH_2,88, полученных по прототипу и по предлагаемому способам показывают, что гидрогенизация гексена-1 в гексан (при 200^oC в 1-м случае идет с выходом 92% во 2-м 96% изомеризация (при 250-350^oC) и гидрокрекинг (450^oC) идут и в том и другом случае приблизительно с одинаковым выходами. Если в прототипе мощность печи составляет 1 кВт, а время синтеза 1,5 ч. то мощность электронного пучка не превышает 0,6 кВт, а время сокращено до 5-10 мин. Следовательно, в предлагаемом способе время синтеза в 20 раз меньше, а энергозатраты сокращены более чем в 30 раз.

Формула изобретения

Способ активации катализатора для гидрогенизации, изомеризации и гидрокрекинга углеводородов путем термического окисления гидридов интерметаллидов на воздухе и последующего восстановления в атмосфере водорода, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергетических затрат и времени приготовления катализаторов, окисление и восстановление ведут под действием пучка ускоренных электронов мощностью 1,5 1,7 МэВ.