Способ определения стабильности катализаторов

Способ определения стабильности катализаторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТАВИЛЬНОСТИ КАТАЛИЗАТОРОВ, содержащих хлорид металла и пористый носитель, путем дезактивации активного компонента , отличающий ся тем, что, с целью со1фащения времени определения и повышения чувствительности способа, дезактивацию проводят в вакууме при 20-500°С. 2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что дезактивацию катализатора в вакууме проводят при постоянном повышении температуры со скоростью 10-25°С/мин.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,ЯО„„,I 030008.

Э(51) В 01 J 27/10; 6 01 Я 25/рр

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3298066/23-04 (22) 30. 03. 81 (46) 23.07. 83. Biaa. В 27 (72) С.Б. Гринберг, Р.В. Джагацпанян, И.И. Курляндская, Н.Ф. Кришталь, A.Н. Антонова и М.Л. Нахимович

;(531 66.097.3(088.8), (56) 1. Авторское свидетельство

;СССР В 641984, кл., В 01 J 37/02, 1977 (прототип) (54)(57) 1 ° СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТА-

БИЛЬНОСТИ КАТАЛИЗАТОРОВ, содержащих хлорид металла и пористый носитель, путем дезактивации активного компонента, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени определения и повышения чувствительности способа, дезактивацию проводят в вакууме при 20-500 C.

2. Способ по.п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что дезактивацию катализатора в вакууме проводят при постоянном повышении температуры со скоростью 10-25 С/мин.

1030008

Активность по бензолу, Г/Л

Удельная поверхность| м2/г

Зольность, мас.Ъ

Насыпной вес, Пористость„

Образец г/л статиче- динамиская ческая

136 120

198 173

577

15,6

0,703

0,875

0,690

750

1100

426

4,6

138 . 120

10,6

700

533

Изобретение относится к способам определения стабильности катализаторов, в частности катализаторов, состоящих из хлоридов металлов, например хлоридов ртути, железа, цинка, алюминия, меди, нанесенных на пористые носители.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения стабильности катализатора, содержащего хлорид ,металла и пористый носитель, например хлорид ртути на активном угле, заключающийся в дезактивации активного компонента путем подачи дозированных эквимолярных количеств ацетилена и хлористого водорода в реактор проточного типа, заполненный испытуемым катализатором при 140200 С. О стабильности катализатора судят по падению конверсии ацетилена в винилхлорид (1 g, Недостатками известного способа являются значительные затраты рабочего времени (до 100 ч jи недостаточно высокая точность определения стабильности катализатора.

Целью изобретения является сокращение. времени определения и повышение чувствительности способа.

Поставленная цель достигается тей, что согласно способу определения стабильности катализаторов, содержащих хлорид металла и пористый

Навеску 0,1-0,2 r образца катализатора хлорид ртути на активном угле, приготовленного стандартным методом из расчета содержания хлорида ртути в катализаторе 10 мас.%, помещают в чашечку весов М к-Бена.

Разница в показаниях катетометра до и после подвески образца катализатора фиксируют. В случае катализатора, приготовленного на основе активного угля (образец 1 ), зта разность равна 74,52.

Гильзу с подвешенным образцом помещают в термостат,температуру в ко тоРом устанавливают равной 180 С.Одо носитель, дезактивацию активного компонента проводят в вакууме при 20500 С.

При этом желательно проводить дезактивацию активного компонента в

5 вакууме при постепенном повышении температуры со скоростью 10-25 С/мин. !

Испытания катализаторов, состоящих из хлорида металла и носителя, )p проводят в установке, состоящей иэ гильзы, изготовленной иэ кварца или стекла "пирекс", с кварцевыми весами Мак-Бена, манометра, термостата.

Растяжение кварцевой пружины определяют катетометром. Температуру в .термостате регулируют программатором температуры со шкалой ро 500 t, позволяющим поднимать температуру со скорость . 10-25 С/мин.

Для определения стабильности одного образца катализатора по предлагаемому способу требуется 1,5 ч, тогда как по известному — до 100 ч.

Ошибка в определении скорости десорбции хлорида металла с поверхности носителя не превышает 103.

Н р и м е р 1. Активные угли, характеристики которых представлены в табл. 1, испытывают в качестве нооителей катализатора си.стева винил30"хлорида из ацетилена. Катализатор представляет собой хлорид ртути, нанесенный на активный уголь.

Таблица,1

I I новременно начинают. откачку системы, вакуумным насосом и фиксируют время,, начала испытаний. В процессе. испытаний фиксируют показания катето55: метра. через равные промежутки времени.

Через 1 MHH разность показаний катетометра равна 0,78. Величина десорбции хлорида ртути с поверхности .

60 катализатора равна

0,78/74,52x1000 = 10,5 мг/г катали, затора.

Величины десорбции хлорида ртути через последующие промежутки време-, ни представлены в табл. 2. I

1030008 аблица2 .

1, Величина десорбции хлорида ртути мг/г катали- затора

g D — суммарная десорбция хло1 рида ртути (определяют суммированием результатов), мг/г.

Сравнение стабильности катализаторов производят также путем сопоставления скорости десорбции хлорида . ртути через 90 мин испытания. Этот параметр может быть определен:как графическим дифференцированием изотерм десорбции, так и непосредственным измерением величины десорбции хлорида ртути в течение 5 мин после

90 мин испытаний.

Результаты испытаний образцов активных углей в качестве носителей катализатора гидрохлорирования ацетилена представлены в табл. 3.

Пример 2. В условиях примера 1 проводят испытание катализатора хлорид .ртути на активном угле в интервале температур 20-180 С, постепенно повышая температуру в термостате со скоростью 16 С/мин; Обработку результатов и оценку стабильности катализатора проводят согласно примеру 1.

Пример 3. В условиях примера 1 проводят проводят испытания катализатора хлорид ртути на активном угле при 20 С. Обработку. результатов и оценку стабильности катализатора проводят согласно примеру 1.

Пример 4. В условиях приме ра 1 определяют стабильность катализаторов хлорид цинка на окиси алю- . миния, хлорид железа на активном угле, хлорид алюминия на активном угле и хлорид меди на силикагеле. Обработку результатов и оценку стабильности катализаторов проводят согласно примеру 1. Испытания проводят как при постоянной, так и при переменной температуре.

Результаты испытаний и условия их проведения представлены в табл.З.

Таблица 3

Разница в показаниях катетометра

Время, мин

1,0

10,5"

0,78

2,5

9,0

0,67

7,0

0,90

12,1

0,67

9,0

16,0

5,0

0,37

35,0

2,0

0 15

47,0

2,7

0,22

63,0

25

35

Катализатор

Условия проведения испытания

Удельна поверхность, м /r ример

Содержание хлорида металла в катализаторе, мг г

Скорость десорбции хлорида металла через

90 мин. испытаний, мг скорость подь-. ема, С/мин давле ние, температура, оС о исытаний тор после испытаний г мин

Хлорид ртути на ак1 тивном угле

-1. 180;

180

840

0,030

0,010

0,035

То же

570

180

Полученные данные позволяют построить изотерму десорбции хлорида

- ртути с поверхности испытуемого ак.тивного угля.

Сравнение стабильности катализаторов производят путем сопоставления количества оставшегося хлорида ртути на поверхности катализатора, вычисляемого по формуле

ОСТ ис х где Со — количество недесорбировавшегося хлорида ртути, мг/г; ,С„:„ - количество хлорида ртути 40 в.исходном образце катализатора (определяют аналитически), мг/г.„

0,1 9,6 4,0.

0,1 107 . 6,0

0,1 11,6 4 9.d

1030008

Г

Продолжение табл. 3"

Содержание хлорида металла в катализаторе, мг/г

У дель н ая поверхность, м2/г

Катализатор словия проведения испытаний .. ример дав ление, тор ско-. рость подьема, ос/ н температура, С до испытаний после испытаний г мин

9i6 6,8; 0,025

650 20- . 180

16 0,1

7,1 0,010

16 0,1

2 !!

20-180

840

10,7

7,1 . 0,029

16 0,1 11 6

20-180

570

2 10 4 11 6 8 0 0 025

2 10 + 10,7 8,0 0,020.

840

Хлорид цинка на окиси алюминия

0,1 29,0 . 23,0 0,20

95,5

500

29,6 24,3 0,15

500

55,4

0,1

То же.

29 0 23,7 0,45

95,5

24,9 0,40

55 4

29,6

22,6 0,34

95,5

29,0

23 6 0 30

55,4

29,6

Хлорид железа на активном угле 86

0,1 21,2

250

11,4 0,21

Хлорид алюминия на активном угле 98

0,1 16,7 12,0 0,13

250

Хлорид меди на силикагеле 184

160187

20-300

4,2 0,22

Хлорид меди на силикагеле

16 0,1, 7,9

5,3 0,17, 177

20-300

Пример 5 (сравнительный). !Г в качестве носителей катализатора

Активные угли, характеристики KoTopHxj синтеза винилхлорида иэ ацетилена. представлены в табл. 1, испытывают Я катализатор представляет "собой хло20 500 10 0 1

20-500 10 0,1

20-500 25 0,1

20-500 25 0,1 корость де сорб" ции хлорида металла через

90 мин испытаний, мг

1030008

Содержание хлорида ртути, мас. %

Конверсия ацетилена в винилхлорид, мас. %

Скорость падения конверсии, %/ч

Активный уголь через 100 ч (конечная) через 2 ч (начальная) 9,6

78,6

12,5

0,66

10,7

81,1

23,9

0,57

11,6

84,7

26,6

0,58

ВНИИПИ Заказ 5033/9 Тираж 537 Подйисное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4 рид ртути, нанесенный на активный уголь.

Навески трех катализаторов в количестве 3 г помещают в кварцевые реакторы. Катализаторы активируют хлористым водородом в течение б ч со скоростью 3,5 л/ч при температуре

120ОC. Затем s реакторы подают очищенные дозированные количества аце, тилена 3,5 л/ч и хлористого водорода I

О стабильности катализатора судят по скорости падения конверсии ацетилена в винилхлорид.

Согласно данным табл. 4, наиболее стабильным является образец катализатора 2. Однако изменения стабильности по известному методу незначительны и лежат практически в пределах ошибки эксперимента, что не позволяет сделать однозначный вывод о преимуществах того или иного носителя.

По сравнению с известным предлагаеьий способ определения стабильнос-, ти катализаторов позволяет с высокой 49 точностью разграничить различные солевые катализаторы на носителе по их стабильности.

Как видно иэ табл. 3, наиболее стабильным является хлорид ртути на 45 активном угле. Из катализаторов, содержащих хлорид цинка на окиси алю:миния,:наиболее стабильным является катализатор с поверхностью 55,4 м /r,. иэ двух катализаторов гидрохлорироваиия винилдехлорида в метилхлоро-форм более стабильным является катализатор, содержащий хлорид алюминия, а иэ двух катализаторов оксихлорирования - хлорид меди на силикагеле (катализатор с поверхностью 177 м7г).5>

Для определения стабильности од ного образца катализатора по извест.3,5 л/ч при 180"C. Через каждые 2-4 ч реакционную смесь, отмытую от хлористого водорода, анализируют,хроматографически по любой подходящей методике на содержание ацетилена и винилхлорида. Испытания заканчивают по достижении на одном из катализаторов конверсии ацетилена не менее

10%. Результаты испытаний представлены в табл. 4.

Таблица 4 ному способу требуется 1,5 ч, тогда как по известному — до 100 ч. Ошиб-: ка в определении скорости десорбции с поверхности носителя не превыаает

10%, что делает полученные данные более надежными. ДЛя определения стабильности не требуются реакционные газы и громоздкие технологические установки.

Кроме того, предлагаемый способ обладает более высокой информативностью по сравнению с известными..

По полученным данным можно постройть иэотермы десорбции хлорида металла с поверхности носителя, обработка которых позволяет оценивать энер- . гетические параметры поверхности носителя, его адсорбционные свойства, форму, в которой хлорид металла находится на поверхности носителя, взаимодействие хлорида металла с носителем.

Скорость десорбции хлорида металла с поверхности носителя, определяемая по предлагаемому способу, легко поддается стандартизации в качестве критерия стабильности и может быть использована как один из показателей качества катализатора при разработке соответствующих стандартов или технических условий.