Совершенствование железооксидного катализатора дегидрирования за счет стабилизации ферритных фаз

1.

2. Применение

Изопрен
Изопреновые каучуки
(более 95% изопрена)
Применение
Транс-полиизопрен
Душистые вещества и
лекарственные средства
Изопрен-стирольные
термоэластопласты

3. Основная реакция СН3 - СН2 - С = СН2 СН3 СН3 - СН = С - СН3 СН3 СН2 = СН - СН - СН3 СН3

Побочные реакции
1) изомеризация изоамиленов
iС5Н10
2) изомеризация с перемещением двойной связи изоамиленов
Основная реакция
2-метилбутен-1 <=> 3-метилбутен-1 <=> 2-метилбутен-2
СН3 - СН2 - С = СН2
3) изомеризация с перемещением двойной связи нормальных амиленов
СН3 – СН2 – СН2 – СН = СН2 <=> СН = СН <=> СН = СН – СН3
СН3
СН3 - СН = С - СН3
СН3
СН2 = СН - СН - СН3
СН3
nС5Н10
t, кат.
СН3 - СН2 СН3
изопрен
СН2 - СН3
СН2 = СН - С = СН2 4) дегидрирование н-амиленов
-Н2
nС5Н10 <=> СН2 = СН - СН2 - СН = СН2 + Н2
СН3
5) димеризация изопрена
2iС5Н8 <=> С10Н16
6) циклизация пиперилена
nС5Н8 <=>
НС - СН + Н2
НС СН
СН2
7) крекинг изоамиленов
iС5Н10
СН4 + С4Н6
С2Н4 + С3Н6
С2Н2 + С3Н6 + Н2

4. Реакции, протекающие при прокаливании гранул железооксидного катализатора при 600-650 °C

Активным центром
катализатора
является
совокупность трёх фаз
– моноферрит калия
(KFeO2 или K2Fe2O4) +
полиферрит калия
(K2Fe22O34) + магнетит
(Fe3O4)

5. Научная новизна

6.

Стадия I – Дозировка
сухих компонентов и их
перемешивание
Стадия I – Дозировка
сухих компонентов и их
перемешивание
Стадия II – Пропитывание
компонентов раствором
карбоната калия на 100%
Стадия II – Пропитывание
компонентов раствором
карбоната калия на
50/30%
Стадия III –
Перемешивание
компонентов до пасты,
экструдирование в
гранулы, сушка при 120 °C
Стадия III – Перемешивание
компонентов до пасты,
экструдирование в гранулы,
сушка при 120 °C
Стадия IV – Прокаливание
образца в муфельной печи
при 680 °C
Стадия IV – Прокаливание
образца в муфельной печи
при 680 °C
1 раз / 2
раза

7. Потеря катализатором калиевого промотора при продолжительном контакте с водой

1,65
Стандартный
образец
ДОЛЯ ПОТЕРЯННОГО КАЛИЯ, %
1,5
1,35
1,2
Опытный
образец №1
1,05
0,9
Опытный
образец №2
0,75
0,6
0,45
0,3
0,15
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ВРЕМЯ КОНТАКТА ОБРАЗЦА С ВОДОЙ, Ч
11
12

8. Кинетика процесса дегидрирования метилбутенов в изопрен

Ci – концентрация компонентов
моль/л, индексация компонентов
по i: 1 – изопентан, 2 –
метилбутены, 3 – изопрен, 4 –
водород,
5
–
продукты
скелетных превращений, 6 –
диоксид углерода;
Wj – скорости химических
реакций (кмоль/м3/ч); ki –
константы скоростей реакций; b1
– коэффициенты адсорбции
(м3/моль).
При расчёте модели также учитывали функцию падения активности:
где mc – количество кокса на катализатора

9. График зависимости активности железокалиевого катализатора от времени эксплуатации

Активность катализатора, %
46
45
44
43
42
41
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
Промышленный
катализатор КД-1
Опытный образец
катализатора
1
2
3
4
5
6
7
Время эксплуатации катализатора, квартал (3 месяца)
8

10. Спасибо за внимание!