Development and commercial operation of microspherical aluminum-chromium catalyst KDM for isobutane dehydrogenation in a fluidized bed

Microspherical aluminum-chromium catalyst KDM is designed for the process of isobutane dehydrogenation in a fluidized bed, it has a high catalytic activity, selectivity and thermal stability. Technology of preparation of KDM is based on the alumina support obtained by the centrifugal thermal activation (CTA) of gibbsite – Technology TseflarTM. This technology allows to control a wide range of product phase composition of the CTA products and to synthesize based on this a support with given structural and textural characteristics. Technology of catalyst and support production is mastered at the industrial scale («Altaylyuminofor» company). Beginning in 2008, the catalyst KDM was commissioned in some enterprises of «Sibur Holding» (Russia) and «Ecooil» company (Omsk, Russia). Industry experience has shown that the operation of mixture of IM-2201 with the KDM leads to a significant reduction in catalyst consumption rates (kg/tonne of isobutylene): 22–23 with the pure IM-2201 to 8–9,5 on a mixture of KDM and MI-2201. In order to further improve the catalyst KDM, the fundamental studies on the nature of the active catalyst component were carried out: they defines the role of the different states of deposited chromium oxide particles in the process of dehydrogenation and designed approaches targeted regulation of the content of active and selective chromium oxide particles. As a result, developed an improved modification of the catalyst activity and selectivity performance increased by 2–4 wt.%.

1. Sanfilippo D., Miracca I. Dehydrogenation of paraffins: synergies between catalyst design and reactor engineering //Catal. Today. 2006. V. 111. № 1—2. P. 133—139.

2. Weckhuysen B., Schoonheydt R. Alkane dehydrogenation over supported chromium oxide catalysts // Catal. Today. 1999. № 51. P. 223—232.

3. Пахомов Н.А. Современное состояние и перспективы развития процессов дегидрирования // Промышленный катализ в лекциях. 2006. № 6. С. 53—98.

4. Пахомов Н.А., Молчанов В.В., Золотовский Б.П., Надточий В.И., Исупова Л.А., Тихов С.Ф., Кашкин В.Н., Харина И.В., Балашов В.А., Танашев Ю.Ю., Парахин О.А. Разработка катализаторов дегидрирования низших С3—С4 парафинов с использованием продуктов термоактивации гиббсита // Катализ в промышленности. 2008. Спецвыпуск. С. 13—19.

5. Гильманов Х.Х., Нестеров О.Н., Ламберов А.А., Бекмухамедов Г.Э., Катаев А.Н., Егорова С.Р. Оптимизация технологии носителей для производства промышленных микросферических алюмохромовых катализаторов дегидрирования парафинов // Катализ в промышленности. 2010 . № 1. С. 53—61.

6. Пат. 2322290 Российская Федерация. Катализатор, способ его получения и процесс дегидрирования С3—С5 парафиновых углеводородов в олефины / Молчанов В.В, Пахомов Н.А., Исупова Л.А. и др. Опубл. 20.04.2008.

7. Kashkin V.N., Lakhmostov V.S., Zolotarskii I.A., Noskov A.S., Zhou J.J. Studies on the onset velocity of turbulent fluidization for alpha-alumina particles // Chem. Eng. J. 2003. . V. 91. Р. 215—218.

8. Буянов Р.А., Пахомов Н.А. Катализаторы и процессы дегидрирования парафиновых и олефиновых углеводородов // Кинетика и катализ. 2001. Т. 42. № 1. С. 72—85.

9. Пинаков В.И., Стоянский О.И., Танашев Ю.Ю., Пикаревский А.А., Гринберг Б.Е., Дряб В.Н., Кулик К.В.,

10. Данилевич В.В., Кузнецов Д.В., Пармон В.Н. Центробежный флаш-реактор для термоударной обработки порошковых материалов на стадиях синтеза носителей и катализаторов // Катализ в промышленности. 2004. Спецвыпуск. С. 55—59.

11. Isupova L.A., Tanashev Yu.Yu., Kharina I.V. et al. // Chem. Eng. J. 2005. V. 107(1—3). P. 163.

12. Харина И.В., Исупова Л.А., Литвак Г.С., Мороз Э.М., Крюкова Г.Н., Рудина Н.А., Танашев Ю.Ю., Пармон В.Н. // Кинетика и катализ. 2007. Т. 48. № 2. С. 343—352.

13. Немыкина Е.И., Пахомов Н.А., Данилевич В.В., Рогов В.А., Зайковский В.И., Ларина Т.В., Молчанов В.В. // Кинетика и катализ. 2010. Т. 51. № 6. С. 929—937.

14. Geldart D. Types of gas fluidization // Pow. Tec. 1973. V. 7. P. 285—292.

15. Hamblin M.G., Stachowiak G.W. A multi-scale measure of particle abrasivity // Wear. 1995. V. 185. № 1—2. P. 225— 233.

16. Sato T. Thermal decomposition of aluminum hydroxides to aluminas // Therm. Acta. 1985. V. 88. № 1. P. 69—84.

17. Cavani F., Koutyrev M., Trifiro F. Chemical and physical characterization of alumina-supported chromia-based catalysts and their activity in dehydrogenation of isobutane // J. Catal. 1996. № 158. P. 236—250.