Катализатор для изомеризацииалканов и циклоалканов

Союз Советских Социалистических Республикк авт, свид-ву -полнит 51) М. Кл,В 01 1 23/16С 07 С 5/24 1) 2461621/23-04 2) Заявлено 21.02.7 киЪ с присоединением Государственнын комитет Приоритет1) Заявител 4) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ИЗОМЕРИЗАЦИ АЛКАНОВ И ЦИКЛОАЛКАНОВ.Известен катаалканов, содержпятифтористую сЮ 25 Органическ помощью сиф сухим льдом. Анализ пр ют методом 30 фии.(43) Опубликовано 07.0 (45) Дата опубликовани лизатор для изомеризации щий фтористый водород и рьму на твердом носителе К предлагаемому катализатору наиболееблизок катализатор для изомеризации алифатических углеводородов, представляющий собой смесь пятифтористого тантала,шестифтористого молибдена в разбавителе - фтористом водороде при следующемсодержании, мол. %: ТаР, 4,5 - 9,0, МоГс1,0 - 4,5, НГ остальное 121,Недостатком известного катализатораявляется высокая стоимость пятифтористоготантала,Целью изобретения является экономиядорогостоящего металла.Цель достигается тем, что катализатордополнительно содержит пятифтористыйниобий и пятифтористую сурьму при следующем соотношении компонентов, мол. %:Пятифтористый ниобий 1,8 - 7,5Пятифтористая сурьма 0,5 в 1,7Шестифтористый молибден 1,8 - 7,5Фтористый водород ОстальноеКатализатор согласно изобретению обладает высокой активностью: выход изомеров составляет 92 - 93 вес. % за 1 ч. Стоимость этого катализатора в 6 раз ниже стоимости катализатора на основе фторидов тантала и молибдена.5 Катализатор приготавливают по следующей методике.В автоклав емкостью 0,8 л помещаютпятифтористый ниобий, автоклав закрывают, вакуумируют, продувают водородом и 0 вводят через кран снабжения шестифтористый молибден, пятифтористую сурьму и безводный фтористый водород. Включают магнитную мешалку и перемешивают смесь при 20 - 50 С в течение 5 - 10 мин.5 Изомеризующую активность катализатора определяют на модельной смеси состава: 90 вес.% н-гексана и 10 вес.% циклогексана. Осушенное на молекулярных ситах сырье вводят в автоклав с приготовлен ным катализатором, доводят температурудо 50 С, создают водородом рабочее давление 7 атм и включают магнитную мешалку.Время реакции 0,5 - 2,0 ч. дуктов реакции осуществл азожидкостной хроматогр8102543Пример 1 (для сравнения). В автоклав помещают 18,3 г (О, моль) пятифтористого ннобия, автоклав вакуумируют, продува)от водородом и вводят в него чсрсз кран спабкения 20 г (1 моль) фтористого водорода, 5 что соответствует мольному соотпошглив фтористый водород: пентафторид ниобия.равному 10: 1,Сырье, использованное )з опыте, имеет следу)ощий состав, вес. %: 0н-Пента н 0,04 2,3-Димстилбутан 1 О,б 0 2-Метилпентан 13-Метилпентан 0,80 н-Гексан 15 Цпклогсксап 9,80 Составы продуктов., полученных в присутствии катализатора состава, мол. ",о: 9,1 х;ЬГ, + 90,9 НГ, приведены в табл. 1.20Таблица 1 сутствии приготовленного катализатора,приведены в табл. 2. Таблица 2 Состав, полученныхпродуктов, вес. Продолжительностьконверсии сырья, мин Компонент 30 Ос,06 1,80 0,15 3,07 0,14 1,18 0,08 1,96 17.17 0,07 0,81 О,0 1.00 12,75 4,85 70,07 0,70 6,09 2,20 1,13 21.72 4,94 63, 2 0,70 5,30 2,9 2,25 29,49 Состав, полученныхпродуктов, вес,Продолжителыостькоивсрсии сырья, мии Компонент 33,94 42,51 2,84 30 30 Пример 3, Готовят катализатор состава,мол. о; 1,8 ХЬГз; б,8 МоГ,; 0,5 8 ЬГз, 90,9 НГ. Для этого помещают в автоклав 3,7 г МЬГз (0,02 моль), автоклав закрыва)оз, вакуумируют, продувают водородом и вводят через кран снабжения 15,8 г (0,075 моль) МоГв, 1,05 г (О,ООЭ моль) БЬГв и 20 г (1,0 моль) фтористого водорода. Доводят температуру до 50 С и перемешивают смесь в течение 5 мин. Вводят в реакционну)о зону 40Таблица 3 0,07 0,17 0,0 0,07 0,02 11,64 0,04 0,12 0,01 0,04 0,02 6,05 27,03 10,58 46,341,37 8,27 Следы6,72 31,8213,8932,641,767,86Следы12,93 Состав, получениых продуктов, вес. оо63,70 48,50 2 .40 0,34 17,30 0,22 Продолжительностьконверсии сырья, мии Компонент 45 60 30 50 Прон апИзобутаии-БутанИзопеитаии-Пеитаи2,2-Диметилбутан2,3-Диметилбутан2-Метили еитап3-ЛАетилпеитаии-ГексаиМетилциклопептаиЦиклопеитаиЦиклогсксаи602,2-Димстилбутаи в ХСоКонверсия н-С,Нвес. %Конверсия цикло-С,Н,;,оо65 ХСз - Со 41,50 4,50 2,53 ПропапИзобутаии-БутапИзопептани-Пептап2,2.Диметилб ут а и2,3-Диметилбутап2-МетилпеитапЗ.Мстилпептаии-ГексапМетплциклопеитаиЦиклогексапьг С2,2-Диметилбутаи в ХСоКонверсия и-С,Нгьвес. %Конверсия цикло-С,Ниьвес. %ХСз - Со Пример 2 (для сравнения). Готовят катализатор состава; 9,1 мол. % МоГ;, 90,9 мол. % НГ. Для этого автоклав закрывают, вакуумируют, продувают водородом и вводят через кран снабжения 21,0 г (0,1 моль) МоГ, и 20 г (1,0 моль) фтористого водорода, Доводят температуру до 50 С и перемешивают смесь в течение 5 мин, Вводят в реакционную зону 135 мл сырья (1 моль; состав см. в примере 1), что соответствует мольному соотношению углеводород: фториды металлов, равному 10: 1, создают водородом рабочее давление 7 атм и включают магнитную мешалку, лидкуо органическую фазу отбират с помощью сифона в емкость, охлажденнуо сухим льдом, Пробы продукта отбирают через 30 и бО мин,Сота продуктов, полуеппых в 1 зиПропаиИзобутапи-БутанИзопсптаии.1 еитаи2,2-Диметилбс тап2,3-Диметилбутан2-Л етилпеитан3-Метилпеитаии-Гек аиМетилциклопеитаиЦиклогсксанХС 72,2-Диметилбутаи в ХСоКонверсия п-С,Ны,вес. оКонверсия цикло-С,Но,вес о)оСо - Со 0,10 0,80 0,06 0,51 0,04 5,67 32,91 13.,20 38,921,19 0.83 6,25 54,58 0,1 1 1,26 0,120,94 0,10 11,08 37,2 13,34 28,48 0,99 5,1 3 1.33 12,31 66,65135 мл сырья (1 моль, состав см. в примере 1), что соответствует мольному отношению углеводород: фториды металлов, равному 10: 1, создают водородом рабочее давление 7 атм и включают магнитную мешалку. )Кидкую органическую фазу отбирают с помощью сифона в емкость, охлажденную сухим льдом. Пробы продукта отбирают через 30 и 60 мин.Сставы продуктов, полученных в присутствии приготовленного катализатора, приведены в табл. 3.Пример 4. Готовят катализатор состава, мол. %: 4,1 МЬРз, 4,1 МОРа; 0,9 ЯЬРз; 90,9 НР. Для этого помещают в автоклав 8,14 г МЬРз (0,045 моль), автоклав закрывают, вакуумируют, продувают водородом и вводят через кран снабжения 8,68 г (0,045 моль) МоР 2,15 г (0,01 моль) ЯЬР (1,0 моль) фтористого водорода. Доводят температуру до 50 С и перемешивают смесь в течение 5 мин. Вводят в реакционную зону 135 мл сырья (1 моль, состав см. в примере 1), что соответствует мольцому соотношению углеводород: фториды металлов, равному 10: 1, создают водородом рабочее давление 7 атм и включают магнитную мешалку. Жидкую органическую фазу отбирают с помощью сифона в емкость, охлажденную сухим льдом. Пробы продукта отбирают через 30 и 60 мнн.Составы продуктов, полученных в присутствии приготовленного катализатора, приведены в табл. 4. Таблица 4 Состав, полученныхпродуктов. вес. % Продолжительностьконверсии сырья, мнн Компонент 60 30 0,221.61 0,12 1,350,28 31,84 3562 14,309,45 0,67 3,60 0,86 34,91 0,34 2,01 0,1 1 2,03 0,40 37,34 ПропапИзобутанн-БутанИзопентанн-Пентан2,2-Днметнлбутан2,3.Днметнлбуган 12-Мсгилпентан3-Мстнлпентапи-ГсксанМетнлцнклопентанЦнклогексанСг2,2 Днметнлбутан в ХС,Конверсия -С,йгпвес. %Конверсия цнкло-С,Нд,вес. %Сз - С; 33,82 11,20 7,51 0,70 1,45 2,40 41,5488,97 9 Л 4 62,70 За 58 75,о 0 4,98 Пример 5. Готовят катализатор состава,:мол. %6,8 МЬРз, .1,8. - МОРа; 0,5 5)Р 90,9 мол. % НР. Длн этого поые 1 цагоз в авТаблица 5 Состав, полученныхп 1)од 1 ктов, все. Оо 25 Продолжнтельностьконверсии сырья, мпн Комп онсн г 60 3040 сэв .10 85 О 26,60 0,83 30 20 1.37 50 55 60 65 5101520 6токлав 13,7 г МЬР 5 (0,075 моль), автоклав закрывают, вакуумируют, продувают водородом и вводят через кран снабжения 4,3 г (0)020 моль) МОРв (0,005 моль) 5 ЬР, и 20 г (1,0 моль) фтористого водорода. Доводят температуру до 50 С и перемешивают смесь в течение 5 мин, Вводят в реакционную зону 135 мл сырья (1 моль; состав см. в прныс. ре 1), что соответствует ыолшгоыу соотношению углеводород: фторнды металлов, равному 10: 1, создают водородом рабочсе давление 7 атм и включают магнитную мешалку. 1 с,ндкую органическую фазу отби- Ра 10 Т С ЛОЫОЩэ 10 СИФОНа В ЕМКОСТ 1, О.лазнденную сухим льдом.Пробы продукта Отбнра 1 от черс; 30 60 мнн. Составы продуктов, полученных в присутствии приготовленного катализатора, приведены в табл. 5. ПропанИзобутанн-БутанИзопентани-Пептан2,2-Днметнлбутан2,3-Днметнлбутап 12-Метнлпентан 1З.Мстглпснтд 1н-ГексанМстнлцнклопсгп апЦьплогскса иХСг2,2-Дпгястнлбутап в "С;,Копверсня п.С;,11,.ве О/Конверсия никло-СН,всс. %ХСз - С;,Пример 6. Готовят катализатор состава, мол. %: 7,5 ХЬР 7,50 МО 1 г; 1,66 БЬГз.83,34 НР. Для этого помещают в автоклав 8,14 г ХЫ.з (0,045 моль), автоклав закрывают, вакуумируют, продувают водородом вводят через кран снабжения 8,68 г (0,045 моль) МОРС, 2,15 г (0,010 моль) ЯЬГгз и 20,0 г (1,0 моль) фторнстого водорода. Доводят температуру до 50 С и перемешивают смесь в течение 5 мнн. Вводят в 1,-11 кциоцнуО зону 135 мл (1 ыо,1 ь) сырь 51 (сО- став см. в примере 1), что соотвст С 1;ус г МОЛЬНОЫу СООТНОШЕНИЮ уГЛЕсЮ 1 орО 1: фториды металлов, равному 10: 1, создан 5 г водородом рабочее давление 7 атм и включают магнитную мешалку. Жидкую органическую фазу отбирают с помощью сифона в емкость, охлажденную сухим льдом. Про810254 Таолица 7 Состав, полученныхпродуктов, вес. % Продолжительностьконверсии сырья, мин Компонетп Табчнца 6 3060 Состав, полученныхпродуктов, вес. % 7бы продукта отбирают через 20 н 30 мин.Составы продуктов, полученных в присутствии приготовленного катализатора, приведены в табл. 6"Сз - С; 79,91 90,89 50,32 1,82 61, 3 2,43 Пример 7, Готовят катализатор состава, мол. %: 2,81 МЬРз; 2,81 МоР,; 0,63 8 ЬР 5, 93,75 НР. Для этого помещают в автоклав 8,14 г (0,045 ълоль) ХЬРз, автоклав закрывают, вакуумируют, продувают водородом и вводят через кран снабжения 8,68 г (0,045 моль) МоРв, 2,15 г (0,010 моль) 8 ЬРз и 30,0 г (1,5 моль) НР. Доводят температуру до 50 С и перемешивают смесь в тсчение 5 мин.Вводят в реакционную зону 135 мл (1 моль) сырья (состав см. в примере 1), что соответствует мольному соотношению углеводород: фториды металлов, равному 10: 1, создают водородом рабочее давление 7 атм и включают магнитнук мешалку. Жидкую органическую фазу отбирают с помощью сифона в емкость, охлажденную сухим льдом. Пробы продукта отбирают через 30 и 60 мин.Составы продуктов, полученных в присутствтли приготовленттого катализатора, п р иведены в та бл. 7.Пример 8 (для сравнения). Готовят катализатор состава, мол. %: 4,55 ТаР 5, 4,55 МоР 6 и 90,9 НР. Для этого помещают в автоклав 13,8 г ТаР, (0,05 моль), автоклав закрывают, вакуумируют, продувают водородом и вводят через крап снабжения 10,5 г МоР, (0,05 моль) и 20,0 г (1,0 моль) фтористого водорода. Доводят температуру до 50 С и вводят в реакционную зону 135 мл (1,0 моль) сырья (состав см. в примере 1), 0,30 0,28 0,55 1,35 0,25 44,62 31,73 11,906,24 0,42 2,38 Следы 47.22 92,94 92,56 77,92 2,73 66,23 2.03 что соответствует мольному соотношению углеводород: фториды металлов, равному 10: 1. Создают водородом рабочее давление 7 атм и включают магнитную мешалку. Жидкую органическую фазу отбирают с помощью сифона в емкость, охлажденную сухим льдом. Пробы продукта отбирают через 30 и 60 мин.Составы полученных продуктов приведены в табл. 8. 30 35 Таблица 8 Состав, полученных продуктов, вес. % 40 Продолжительностьконверсии сырья. мин Компонент 30 60 0,2 0,22 0,5 1,22 0,21 44,52 32,03 11,82 6,22 0,52 2,42 Следы 47.1792,19 93,00 64,80 1,48 75,30 2,37 Сравнение показателей катализаторов, полученных по примерам 1 - 8, дано в табл. 9. 65 10 15 20 25 ПропанИзобутани-БутанИзогентанн-Пентан2,2-Диметилбтт ан2,3-Диметилбутан2-Метилпентан3-Метилпентанн-ГексанМетилцнклопентанЦиклогексанХСу2,2-Диметилбутан в ХС,Конверсия н-С,Ны,вес. %Конверсия цикло-СвН 1вес. % ПропанИзобутани-БутанИзопентанн-Пентан2,2-Диметилбутан2,3-Диметилбутан 12-Метилпентап3-Метилпентанн-ГексанМетилциклопентанЦиклогексанХС 72,2-Диметилбутан в ХС,Конверсия н-С,Нььвес. %Конверсия цикло-С,Ниьвес. %ХС - С; 50 55 60 0,190,220,420,980,2239,2835,9211,826,580,733,64Следы41,96 0,10 0,15 0,30 0,75 0,18 39,09 36,20 11,926,94 0,92 3,45 Следы 41,52Состав катализатора по примеру, 2,2-диме- тилбутана нан-С,Н,5па сырье 1,8 в (,5 0,5 - 1,7 1,8 - 7,5 Остальное Фор мула изобретен и я Катализатор для изомеризациинов и циклоалканов, включающий алка- шестиСоставитель 3. Басырова Тсхред А. Камышникова Редактор 3. Бородкина Корректор Л. Орлова Заказ 2149 Изд.236 Тираж п 81ЦНИ 111 И 1 осударственного комитета СССР по дезам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома 63,70 29,49 66,76 91,44 92,44 90,89 92,94 93,00 12,93 1,96 12,92 46,16 38,93 40,37 47,22 47,17 0,34461 10 2,534,891,372,432,732,37 10фтористый молибден в сочетании с фторпстым водородом, отличающийся тем, что, с целью экономии дорогостоящего металла, катализатор дополнительно содержит пятифтористый ниобий и пятифтористую сурьму при следующем соотношении компонентов,мол. %;Пятифтористый ниобийПятифтористая сурьмаШестифтористый молибденФтористый водород Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США3903196, кл. 260 - 683.68, опублик. 1975.2. Авторское свидетельство СССР по заявке2333698 23-04, кл, В 01 1 23/16, 1976 (прототип),