Совершенствование железооксидного катализатора дегидрирования за счет стабилизации ферритных фаз

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

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

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)

Научная новизна
Впервые проведена поэтапная пропитка калием структуры гематита и ферритов калия с периодическим прокаливанием при 680 °C

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 IV – Прокаливание образца в муфельной печи при 680 °C
Методика получения стандартного образца катализатора
Методика получения опытных образцов №1/№2 катализатора
Стадия I – Дозировка сухих компонентов и их перемешивание
Стадия III – Перемешивание компонентов до пасты, экструдирование в гранулы, сушка при 120 °C
Стадия IV – Прокаливание образца в муфельной печи при 680 °C
1 раз / 2 раза

Потеря катализатором калиевого промотора при продолжительном контакте с водой

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

График зависимости активности железокалиевого катализатора от времени эксплуатации