×
20.11.2013
216.012.8198

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Настоящее изобретение относится к технологии получения катализаторов, содержащих галогены; катализаторам, содержащим фториды, а именно к получению катализатора фторида цезия CsF, нанесенного на активированные угли. Описан способ получения катализатора, представляющего собой фторид цезия, нанесенный на активированный уголь, включающий пропитку активированного угля водным раствором фторида цезия и сушку, при этом пропитанный катализатор сушат в течение 8-12 часов при температуре 320-350°C, при чередовании операций продувания через его слой сухого азота в течение 1-1,5 часа и вакуумирования при 1-5 мм рт.ст. в течение 10 минут, после чего катализатор охлаждают в токе сухого азота. Технический эффект - высокая эффективность полученного катализатора при относительно низких температурах, сохранение эксплуатационных свойств в течение длительного времени >800 часов, позволяющие проводить процессы в непрерывном режиме, а также относительная легкость регенерации. 4 табл., 1 ил., 3 пр.
Основные результаты: Способ получения катализатора, представляющего собой фторид цезия, нанесенный на активированные угли, включающий пропитку активированных углей водным раствором фторида цезия и сушку, отличающийся тем, что пропитанный катализатор сушат в течение 8-12 ч при температуре 320-350°C, при чередовании операций продувания через его слой сухого азота в течение 1-1,5 ч и вакуумирования при 1-5 мм рт.ст. в течение 10 мин, после чего катализатор охлаждают в токе сухого азота.
Реферат Свернуть Развернуть

Настоящее изобретение относится к технологии получения катализаторов, содержащих галогены; катализаторам, содержащим фториды, а именно к получению катализатора фторида цезия CsF, нанесенного на активированные угли.

Фториды цезия CsF - известные катализаторы, используемые для изомеризации и алкилирования различных органических, в том числе и фторорганических соединений. Эти катализаторы эффективны в процессах изомеризации перфорированных эпоксидов в фторангидриды перфторированных кислот, являющихся исходными соединениями для получения мономеров, в том числе и фторангидридов, являющихся исходными соединениями, использующимися при получении сульфомономеров.

Известно применение фторида цезия (CsF), нанесенного на уголь марки АГ-3, для изомеризации окиси гексафторпропена во фторангидрид перфторпропионовой кислоты [а.с. СССР 618936, м.кл.: C07C 58/36, 51/01, опубл. 02.11.1976 г.]. Процесс ведут при температуре 160-200°C, весовое соотношение катализатор: активированный уголь 0,1-1:1. Катализатор предварительно просушивают 2 часа в токе воздуха при температуре 200°C. Активность катализатора сохраняется в течении 200 часов работы. Выход фторангидрида перфторпропионовой кислоты составляет от 96 до 98,5%.

В работе [пат. США №4238416, 1980, CA] показана низкая каталитическая активность фторидов цезия (CsF), нанесенных на активированный уголь. При приготовлении такого катализатора пропитанный фторидом цезия (5-7% вес.) уголь, сушили при температуре 200°C.

Наиболее близким к заявляемому является катализатор, применяемый в способе [а.с. СССР 569554, мкл.2 C07C 49/16, опубл. 27.09.1977 г.] получения перфторэтилизопропилкетона реакцией между окисью гексафторпропилена и гексафторпропиленом в среде ацетонитрила, где в качестве катализатора использовался фторид щелочного металла (фторида цезия), при этом процесс длился в течение 6 ч при температуре 20-25°C и атмосферном давлении. Выход перфторэтилизопропилкетона составил 31%. Взаимодействие осуществляют по схеме:

Недостатком этого метода является низкий выход целевого продукта. При повторении этого опыта был получен выход 30%.

Недостатками упомянутых катализаторов является то, что в их составе остаточное содержание в них воды в виде комплекса CsF*H2O, что снижает каталитическую активность.

Целью изобретения является создание катализатора, эффективного при низких температурах, обеспечивающего конверсию ≥99% и сохраняющего активность до 800 часов.

Сущность изобретения состоит в том, что разработан способ получения катализатора, представляющего собой фторид цезия CsF, нанесенный на активированные угли, включающий пропитку активированных углей водным раствором фторида цезия и сушку, отличающийся тем, что пропитанный катализатор сушат в течение 8-12 часов при температуре 320-350°C, при чередовании операций продувания через его слой сухого азота в течение 1-1,5 часа и вакуумирования при 1-5 мм рт.ст. в течение 10 минут, после чего катализатор охлаждают в токе сухого азота.

После того как катализатор отработал полный цикл, он может быть регененирован. Процесс регенерации заключается в продувке катализатора азотом и вакуумированием при температуре 320-350°C. В результате регенерации катализатор полностью восстанавливает свою каталитическую активность, что связано с разрушением комплексов CsF*H2O и CsF*HF, образующихся в процессе работы катализатора.

Полученный катализатор эффективен в процессах синтеза фторангидрида перфторпропионовой кислоты изомеризацией оксида пропилена, его применение способствует снижению температуры синтеза до 35-60°C.

Применение катализатора, приготовленного разработанным способом, позволяет также осуществить получение перфторэтилизопропилкетона из оксида гексафторпропена и гексафторпропена при температуре 65-110°C, давлении 0-0,25 МПа и соотношении 0,95-1:0,95-1 моль.

Катализатор готовят следующим образом: активированный уголь (БАУ-2, АГ-3, СКТ-6) заливают водным раствором CsF (3-50% вес.) выше уровня угля на 1-5 мм и затем, при перемешивании, отгоняют воду, после чего сушат пропитанный уголь при 200-220°C в сушильном шкафу, также при периодическом перемешивании. Через 12-18 часов катализатор загружают в реактор синтеза и при температуре 320-350°C, последовательно продувают через его слой сухой азот в течение 1-1,5 часа, затем вакуумируют при 1-5 мм рт.ст. в течение 10 минут. Эти операции повторяют несколько раз в течение 8-12 часов, после чего катализатор охлаждают в токе сухого азота. При этом достигается полное удаление воды из угля и CsF (при сушке с температурой 200°C в системе остается комплекс CsF*H2O, который при изомеризации окиси гексафторпропена во фторангидрид перфторпропионовой кислоты превращается в комплекс CsF*HF, не обладающий каталитической активностью:

Кроме того, чередование продувки катализатора азотом и вакуумирование при 320-350°C способствует диспергированию кристаллов CsF до размеров менее 100 нанометров и выносит его на поверхность активных центров активированного угля, что существенно увеличивает его каталитическую эффективность. В таблице 1 приведены результаты определения состава образцов, проведенных методом электронно-зондового микроанализа.

Образцы:

№1 - Активированный уголь + CsF, приготовленный при 200°C.

№2 - Активированный уголь + CsF, приготовленный при 350°C.

Результаты анализа представлены в таблице 1, а на Фигуре представлены микрофотографии образцов катализаторов, приготовленных по известному способу (№1) и по изобретению (образец №2). Как видно из микрофотографии образцов катализатора, в образце №2 кристаллы CsF оседают на поверхности катализатора, а не внутри, как в образце №1.

Полученный катализатор обладает высокой каталитической активностью и позволяет проводить изомеризацию окиси гексафторпропена во фторангидрид перфторпропионовой кислоты даже при температуре 35-60°C с конверсией ≥99%:

,

Применение нового катализатора в процессе получения перфторэтилизопропилкетона (ПФЭИК) взаимодействием окиси гексафторпропена с гексафторпропеном позволяет проводить процесс при более низкой температуре, в пределах 70-120°C и с выходом 94-95%:

ПРИМЕР 1

Опыт 1-12. В трубчатый реактор из стали 12Х18Н10Т длиной 500 мм, диаметром 38 мм и снабженный электрообогревом и внутренним теплообменником, диаметром 20 мм и длиной 470 мм, охлаждаемый проточной водой, заполняют предварительно подготовленный катализатор, а именно активированный угль марок БАУ-2, АГ-3 или СКТ-6 (50-58 г), пропитанный фтористым цезием (1,5-29 г) с весовым соотношением 1:0,03-1:0,5. Раствор фтористого цезия заполняется выше уровня угля на 1-5 мм и затем, при перемешивании отгоняется вода, после чего сушится пропитанный уголь при 200-220°C в сушильном шкафу также при периодическом перемешивании. Через 12-18 часов катализатор загружают в реактор синтеза и при температуре 320-350°C последовательно продувают через слой угля сухой азот в течение 1-1,5 часа, затем вакуумируют при 1-5 мм рт.ст. в течение 10 минут. Эти операции повторяют 8-12 часов, после чего катализатор охлаждают в токе азота. После охлаждения реактора до рабочей температуры 35-60°C подают окись гексафторпропена до избыточного давления 0,1 МПа для активации катализатора. Через час проводят подачу в реактор окиси гексафторпропена со скоростью 30-200 см3/мин при давлении 0-0,25 МПа. Основные результаты приведены в таблице 2.

Опыт 13 (сопоставительный)

Подобным образом (опыт 1-12) осуществляют реакцию, используя в качестве катализатора CsF, нанесенный на активированный уголь АГ-3 в весовом соотношении 1:1.

ПРИМЕР 2

Опыт 14-22. В трубчатый реактор из стали 12Х18Н10Т длиной 1500 мм, диаметром 150 мм и снабженный электрообогревом и внутренним теплообменником, диаметром 57 мм и длиной 1430 мм, охлаждаемый проточной водой, заполненный активированным углем БАУ-2, содержащий 5% вес. CsF и подготавливают к работе по описанной выше методике. Окись гексафторпропена подается со скоростью 2-4 кг/час при температуре 35-60°C. В таблице 3 приведены результаты эффективности катализатора в зависимости от времени эксплуатации и показана эффективность регенерации.

ПРИМЕР 3

Опыт 23-33. Трубчатые реактора из стали 12Х18Н10Т длиной 500 мм, диаметром 38 мм, снабженный электрообогревом и внутренним теплообменником, диаметром 20 мм и длиной 470 мм, охлаждаемый проточной водой, нагретым до температуры 35-60°C и реактор длиной 500 мм и диаметром 50 мм, нагретым до температуры 65-110°C заполняют активированным углем БАУ-2, содержащим 5-7% вес. CsF. Приготовленная смесь, состоящая из окиси гексафторпропена и гексафторпропена в мольном соотношении 1:1-1,03 подается со скоростью 60-200 см3/мин при давлении 0-0,25 МПа. Продукт взаимодействия собирается в ловушку, охлаждаемую до -20°C. Результаты опытов приведены в таблице 4.

К преимуществам предлагаемого катализатора относится его высокая эффективность при относительно низких температурах, сохранение эксплуатационных свойств в течение длительного времени ≥800 часов, позволяющие проводить процессы в непрерывном режиме, а также относительная легкость регенерации. Чередование продувки катализатора азотом и вакуумирование при 320-350°C способствует диспергированию кристаллов CsF до размеров менее 100 нанометров и выносит их на поверхность активных центров активированного угля, что существенно увеличивает его каталитическую эффективность.

Как видно из приведенных в таблицах опытов, наиболее успешным катализатором является CsF, нанесенный на активированный уголь (БАУ-2, АГ-3, СКТ-6), приготовленный при температуре 320-350°C при вакууме и продувкой азотом, который позволяет проводить изомеризацию окиси гексафторпропена во фторангидрид перфторпропионовой кислоты даже при температуре 35-60°C с конверсией ≥99%, а также получение ПФЭИК при температуре 65-110°C с выходом до 95%. Полученный фторангидрид перфторпропионовой кислоты используют в синтезе сульфомономеров.

Разработанный катализатор сохраняет каталитическую активность в течение 800 часов работы.

Таблица 1
Показания рентгеновского микроанализатора
S Cl K Ca Cs F Cs/F Формула
1 0,2 0,05 0,3 0,7 5,2 1,5 3,5 CsF*HF
2 0,1 - 0,4 0,5 6,3 0,9 7,0 CsF

Таблица 2
Изомеризация окиси гексафторпропена на катализаторе CsF/активированный уголь
№ опыта Марка активир. угля CsF, % вес. Т, °C Конверсия окиси гексафторпропена Выход фторангидрида
1 БАУ-2 2 35 76 76
АГ-3 2 35 75,8 75,7
СКТ-6 2 35 76,5 76,3
2 БАУ-2 3 35 95,3 95,3
АГ-3 3 35 94,8 94,8
СКТ-6 3 35 95,5 95,5
3 БАУ-2 3 45 100 100
АГ-3 3 45 100 100
СКТ-6 3 45 100 100
4 БАУ-2 5 45 100 100
АГ-3 5 45 100 100
СКТ-6 5 45 100 100
5 БАУ-2 5 60 100 100
АГ-3 5 60 100 100
СКТ-6 5 60 100 100
6 БАУ-2 5 75 100 98,5
АГ-3 5 75 100 98,3
СКТ-6 5 75 100 98,6

7 БАУ-2 5 100 100 92
8 БАУ-2 10 60 100 100
9 БАУ-2 15 60 100 100
10 БАУ-2 20 60 100 100
11 БАУ-2 30-50 60 100 99
12 СКТ-6 50 160 100 45
13 АГ-3 100 60 22 10
АГ-3 100 100 65 18
АГ-3 100 160 98 32

Таблица 3
Конверсия окиси гексафторпропена на катализаторе - (5% вес.) CsF/активированный уголь БАУ-2, в зависимости от времени работы
№ опыта Время процесса, час Конверсия окиси гексафторпропена во фторангидрид перфторпропионовой кислоты
14 100 100
15 300 100
16 700 100
17 800 97,1
18 900 87,3
19 1000 71,2
После регенерации катализатора
20 100 100
21 400 100
22 750 99

Таблица 4
Синтез перфторэтилизопропилкетона на катализаторе CsF (5-7% вес), нанесенном на активированный уголь БАУ-2
№ опыта Температура процесса, °C Примеси, % масс. Содержание ПФЭИК, % масс. Выход ПФЭИК, % масс.
1-й реактор 2-й реактор
23 35 65 3,5 96,5 94,5
24 50 65 2,5 97,5 95
25 60 65 2,5 97,5 95
26 60 80 2,49 97,51 95
27 60 90 2,51 9,49 95
28 80 65 6 94 92,8
29 100 80 7,9 92,1 90,4
30 125 80 10,3 89,7 88,1
31 60 90 2,52 97,48 95
32 60 110 2,54 97,46 94,49
33 60 125 2,75 97,25 94,38

Способ получения катализатора, представляющего собой фторид цезия, нанесенный на активированные угли, включающий пропитку активированных углей водным раствором фторида цезия и сушку, отличающийся тем, что пропитанный катализатор сушат в течение 8-12 ч при температуре 320-350°C, при чередовании операций продувания через его слой сухого азота в течение 1-1,5 ч и вакуумирования при 1-5 мм рт.ст. в течение 10 мин, после чего катализатор охлаждают в токе сухого азота.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 36.
20.01.2013
№216.012.1c69

Способ получения перфторэтилизопропилкетона

Настоящее изобретение относится к способу получения перфторэтилизопропилкетона, который используется в пожаротушении. Способ заключается во взаимодействии оксида гексафторпропилена и гексафторпропилена в присутствии катализатора, в качестве которого используют фторид щелочного металла, в среде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472767
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.09.2013
№216.012.6f13

Способ получения перфторэтилизопропилкетона

Настоящее изобретение относится к способу получения перфторэтилизопропилкетона - вещества, пришедшего на смену хладонам и призванного снизить риски, связанные с безопасностью людей, эффективностью тушения и загрязнением окружающей среды. Способ заключается во взаимодействии окиси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494086
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.12.2013
№216.012.88cf

Способ изготовления лыжной мази

Изобретение относится к способу изготовления лыжной мази на основе перфторуглеродов. Способ характеризуется тем, что декарбоксилированием и димеризацией перфторированных кислот C-C получают перфторуглероды, которые обрабатывают в течение 0,5-2 часов раствором этанола или изопропанола,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500705
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.02.2014
№216.012.9e63

Способ получения n-нитрозодиалкиламинов

Изобретение относится к области получения N-нитрозодиалкиламинов. Способ получения N-нитрозодиалкиламинов заключается во взаимодействии водных растворов диалкиламинов с диоксидом углерода при мольном соотношении диалкиламина к диоксиду углерода (1-2):1 с последующей обработкой карбонатов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506255
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.03.2014
№216.012.aa95

Электроизолирующая жидкость

Изобретение относится к области электротехники, в частности к диэлектрическим жидкостям, и может быть использовано для электроизоляции высоковольтного электрооборудования. Техническим результатом данного изобретения является экологическая безопасность, повышение эффективности и надежности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509384
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.01.2015
№216.013.1dc6

Устройство для калибровки скважинной аппаратуры

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности к средствам гамма-гамма каротажа, а именно к области метрологического обеспечения скважинной геофизической аппаратуры и созданию стандартных образцов для калибровки скважинной аппаратуры. Техническим результатом изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539050
Дата охранного документа: 10.01.2015
20.03.2015
№216.013.343e

Способ очистки перфтордекалина

Изобретение относится к способу очистки перфтордекалина, полученного фторированием нафталина. Способ характеризуется тем, что осуществляют кристаллизацию перфтордекалина в две стадии: на первой стадии кристаллизацию проводят со снижением температуры до минус 17 - минус 18°С со скоростью 1-2°С в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544849
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.07.2015
№216.013.6324

Способ получения сульфата натрия

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для очистки сульфата натрия в водный раствор сульфата натрия, содержащий примеси нитрата натрия и нитрита натрия, добавляют карбамид и бисульфат натрия при мольном соотношении карбамид:бисульфат натрия:сумма нитрата и нитрита...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556927
Дата охранного документа: 20.07.2015
27.08.2015
№216.013.7465

Способ получения концентрированных растворов нитрата гидроксиламина

Изобретение относится к области синтеза солей гидроксиламина, в частности нитрата гидроксиламина, концентрированные водные растворы которого являются энергичными окислителями и составляют основу ряда топлив. Способ получения концентрированных растворов нитрата гидроксиламина включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561372
Дата охранного документа: 27.08.2015
27.12.2015
№216.013.9e2c

Способ получения особо чистого фторида водорода и/или фтороводородной кислоты

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Для получения чистого фторида водорода и/или фтороводородной кислоты из неочищенного фторида водорода используют полигидрофториды калия. Способ проводят в две стадии. На первой стадии при температуре -10°С конденсируют неочищенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572122
Дата охранного документа: 27.12.2015
Показаны записи 1-10 из 33.
20.01.2013
№216.012.1c69

Способ получения перфторэтилизопропилкетона

Настоящее изобретение относится к способу получения перфторэтилизопропилкетона, который используется в пожаротушении. Способ заключается во взаимодействии оксида гексафторпропилена и гексафторпропилена в присутствии катализатора, в качестве которого используют фторид щелочного металла, в среде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472767
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.09.2013
№216.012.6f13

Способ получения перфторэтилизопропилкетона

Настоящее изобретение относится к способу получения перфторэтилизопропилкетона - вещества, пришедшего на смену хладонам и призванного снизить риски, связанные с безопасностью людей, эффективностью тушения и загрязнением окружающей среды. Способ заключается во взаимодействии окиси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494086
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.12.2013
№216.012.88cf

Способ изготовления лыжной мази

Изобретение относится к способу изготовления лыжной мази на основе перфторуглеродов. Способ характеризуется тем, что декарбоксилированием и димеризацией перфторированных кислот C-C получают перфторуглероды, которые обрабатывают в течение 0,5-2 часов раствором этанола или изопропанола,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500705
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.01.2014
№216.012.9893

Способ оценки охлаждающей способности жидкостей

Изобретение относится к измерительной технике. Способ основан на экспериментальном определении температуры лавинообразного распада охлаждающей жидкости на горячей поверхности, в статических условиях, без потока жидкости. Технический результат - упрощение процесса отбраковки различных партий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504758
Дата охранного документа: 20.01.2014
27.01.2014
№216.012.9c31

Способ преобразования потенциальной энергии химических веществ в кинетическую энергию газового потока

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам преобразования потенциальной энергии химических веществ в кинетическую энергию газового потока. Изобретение позволяет получить движущийся газовый поток, преобразуемый в механическую работу с высокими удельными характеристиками....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505691
Дата охранного документа: 27.01.2014
27.01.2014
№216.012.9c33

Способ преобразования потенциальной энергии химических веществ в кинетическую энергию газового потока

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам преобразования потенциальной энергии химических веществ в кинетическую энергию газового потока. Изобретение позволяет получать движущийся газовый поток, преобразуемый в механическую работу без экологического ущерба. В способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505693
Дата охранного документа: 27.01.2014
27.01.2014
№216.012.9c34

Способ преобразования потенциальной энергии химических веществ в кинетическую энергию газового потока

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам получения кинетической энергии за счет преобразования потенциальной энергии. Изобретение позволяет получить движущийся высокотемпературный газовый поток, преобразуемый в кинетическую энергию без экологического ущерба. В способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505694
Дата охранного документа: 27.01.2014
10.02.2014
№216.012.9e63

Способ получения n-нитрозодиалкиламинов

Изобретение относится к области получения N-нитрозодиалкиламинов. Способ получения N-нитрозодиалкиламинов заключается во взаимодействии водных растворов диалкиламинов с диоксидом углерода при мольном соотношении диалкиламина к диоксиду углерода (1-2):1 с последующей обработкой карбонатов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506255
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.01.2015
№216.013.1dc6

Устройство для калибровки скважинной аппаратуры

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности к средствам гамма-гамма каротажа, а именно к области метрологического обеспечения скважинной геофизической аппаратуры и созданию стандартных образцов для калибровки скважинной аппаратуры. Техническим результатом изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539050
Дата охранного документа: 10.01.2015
20.03.2015
№216.013.343e

Способ очистки перфтордекалина

Изобретение относится к способу очистки перфтордекалина, полученного фторированием нафталина. Способ характеризуется тем, что осуществляют кристаллизацию перфтордекалина в две стадии: на первой стадии кристаллизацию проводят со снижением температуры до минус 17 - минус 18°С со скоростью 1-2°С в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544849
Дата охранного документа: 20.03.2015
+ добавить свой РИД