Deactivating effect of carbon dioxide on iron oxide catalyst in dehydrogenation of methyl butenes

To improve the technical and economic parameters of the two-stage isoprene from isopentane production the authors studied the features of most energyintensive the second stage of the process – methyl butenes dehydrogenation. In particular, the influence of carbon dioxide formed during the self regeneration of the iron oxide catalyst (the reaction Ccoke + 2H2O → CO2 + 2H2), on the methyl butenes conversion and isoprene selectivity. It is established that CO2 presence in the reaction batch has a significant effect on the methyl butenes conversion: when the CO2 concentration in the feed close 1,5 wt.% the methyl butenes conversion reduced by 5–6 %. It is shown that CO2 reversibly deactivates the catalyst and if terminate it flow the catalyst activity is restored (yield of isoprene is slowly returning to its original value). The regeneration rate depends on the concentration and duration of carbon dioxide exposure. Treatment of the catalyst with steam in the absence of the reaction mixture leads to rapid regeneration of the catalyst. It is concluded that the implementation of two-step methyl butenes dehydrogenation technology whose primary purpose is to increase the methyl butenes conversion up to 35–40 %, the activities for continuous monitoring of CO2 content in the contact gas of the first stage of dehydrogenation and the selection of optimal regimes for iron oxide catalyst (temperature, the ratio of pairs: raw materials, etc.) become particularly important to reduce the catalyst carbon residue.

1. Павлов С.Ю., Суровцев А.А. Перспективы развития производства изопрена и полиизопренового каучука // Химическая промышленность. 1997. № 7. С. 12—19.

2. Огородников С.К., Идлис Г.С. Производство изопрена. Л.: Химия, 1973. 293 с.

3. Гильманов Х.Х., Ламберов А.А. Проблемы и перспективы развития инновационных технологий в ОАО «Нижнекамскнефтехим» // Катализ в промышленности. 2011. № 3. С. 84—87.

4. Гильмутдинов Н.Р., Хафизов А.В., Коршунов А.И., Зарипов И.М., Блинов А.А., Смагин В.М. // Нефтепереработка и нефтехимия. 1996. № 5. С. 29—32.

5. ТУ 2173—134—05766801—05. Катализатор дегидрирования КДО.

6. Бокин А.И., Баженов Ю.П., Касьянова Л.З. и др. Физико-химические и эксплуатационные свойства оксидных железокалиевых катализаторов процесса дегидрирования изоамиленов // Катализ в промышленности. 2003. № 4. С. 24—28.

7. Ламберов А.А., Дементьева Е.В., Гильманов Х.Х., Гильмуллин Р.Р., Качаева Н.В., Иванова А.В. Промышленные испытания отечественного и зарубежных катализаторов дегидрирования изоамиленов в изопрен // Катализ в промышленности. 2008. № 4. С. 29—35.

8. Hirano T. Active Phase of potassium-promoted iron oxyde catalyst for dehydrogenation of ethylbenzene // Applied catalysis. 1986. V. 26. PР. 81—90.

9. Hirano T. Roles of potassium in promoted iron oxyde catalysts for dehydrogenation of ethylbenzene // Applied catalysis. 1986. V. 26. PР. 65—79.

10. Гильманов Х.Х., Ламберов А.А., Гильмуллин Р.Р., Павлова Е.А. Влияние крекинга и коксообразования на селективность железооксидных катализаторов в процессе дегидрирования метилбутенов в изопрен // Нефтехимия. 2011. Т. 51. № 3. С. 176—181.

11. Бокин А.И., Баженов Ю.П., Касьянова Л.З., Кутепов Б.И., Травкин Е.А., Балаев А.В. Дезактивация катализатора К-24И примесями хлор- и сероорганических соединений при дегидрировании изоамиленовой фракции // Катализ в промышленности. 2003. № 5. С. 34—36.