Изменение физико-химических и каталитических свойств железокалиевых катализаторов в результате эксплуатации в реакторе дегидрирования этилбензола в стирол ПАО «Нижнекамскнефтехим»

В работе представлены результаты исследования исходных и отработавших в промышленных условиях железокалиевых катализаторов дегидрирования этилбензола (ЭБ) в стирол: Кат-1 (импортный), Кат-2 и Кат-3 (отечественные). Исходные образцы представляют собой многофазные системы, состоящие из ферритов калия, гематита и церианита (CeO2). По истечении двух лет эксплуатации фазовый состав катализаторов представлен преимущественно магнетитом и церианитом, а содержание калия (K+) в образцах Кат-1, Кат-2 и Кат-3 снизилось на 40; 20 и 26 % соответственно. При этом для образца Кат-2 сохранилось равномерное распределение K+ в грануле отработавшего катализатора. По данным РФА, в нем размер ОКР кристаллов CeO2 не претерпел существенных изменений. В образце Кат-3 размер ОКР кристаллов CeO2 уменьшился с 302 до 110 Å, а в образце Кат-1 увеличился с 284 до 419 Å. По истечении двухлетнего пробега наиболее высокая конверсия ЭБ, равная 72,1 %, наблюдается на образце Кат-2, а на образце Кат-3 она снижается с 72,3 до 57,4 %. Обнаружено 6–11-кратное уменьшение прочности на раздавливание отработавших образцов, которое делает их непригодными для дальнейшего применения.

1. Rossetti I., Bencini E., Trentini L., Forni L. // Appl. Catal. A: Gen. 2005. V. 292. P. 118–123. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2005.05.046.

2. Ramos M.D.S., Santos M.D.S., Gomes L.P., Albornoz A., Rangel M.D.C. // Appl. Catal. A: Gen. 2008. V. 341. P. 12–17. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2007.12.035.

3. Li Z., Shanks B.H. // Appl. Catal. A: Gen. 2009. V. 354. Issue 1-2. P. 50–56. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2008.11.007.

4. Muhler M., Schoegl R., Ertl G. // J. Catal. 1992. V.138. Issue 2. P. 413–444. https://doi.org/10.1016/0021-9517(92)90295-S.

5. Дворецкий Н.В., Аниканова Л.Г. // Известия высших учебных заведений. Серия «Химия и химическая технология». 2006. Т. 49. № 3. С. 32–34.

6. Ламберов А.А., Гильманов Х.Х., Шатохина Е.В., Дементьева Е.В., Гильмуллин Р.Р., Герасимов Д.Н. // Катализ в промышленности. 2008. № 1. С. 20–26.

7. Ndlela S.C., Shanks B.H. // Ind. Eng. Chem. Res. 2003. V. 42. P. 2112–2121. https://doi.org/10.1021/ie020841+.

8. Baghalha M., Ebrahimpour O. // Appl. Catal. A: Gen. 2007. V. 326. Issue 2. P. 143–151. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2007.04.008.

9. William P., Lin W., Boger T. // Catal. Today. 2001. V. 69. Issue 1–4. P. 25–31. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(01)00351-0.

10. Meima G.R., Menon P.G. // Appl. Catal. A: Gen. 2001. V. 212. Issue 1–2. P. 239–245. https://doi.org/10.1016/S0926-860X(00)00849-8.

11. Петрова Е.М., Юнусова Л.М., Богачева Т.М., Касьянова Л.З., Ахмедьянова Р.А., Лиакумович А.Г. // Вестник технологич. ун-та. 2013. Т. 16. № 22. С. 191–194.

12. Muhler M., Schütze J., Wesemann M., Rayment T., Dent A., Schlögl R., Ertl G. // J. Catal. 1990. V. 126. P. 339–360. https://doi.org/10.1016/0021-9517(90)90003-3.

13. Kotarba A., Kruk I., Sojka Z. // J. Catal. 2002. V. 211. P. 265–272. https://doi.org/10.1006/jcat.2002.3725.

14. Hirano T. // Appl. Catal. 1986. V. 28. P. 119–132. https://doi.org/10.1016/S0166-9834(00)82497-5.

15. Ламберов А.А., Гильманов Х.Х., Дементьева Е.В., Кузьмина О.В. // Катализ в промышленности. 2012. № 6. С. 60–68.

16. Haghlesan A., Alizadeh R. // Chem. Eng. Process. Process Intensification. 2016. V. 110. P. 64–72. https://doi.org/10.1016/j.cep.2016.09.015.

17. Haghlesan A., Alizadeh R., Fatehifar E. // Iran. J. Chem. Chem. Eng. 2017. V. 36, № 1. P. 45 –57.

18. Зарипов Р.Р., Назаров А.А., Поникаров С.И. // Вестник технологического университета. 2013. Т. 16. № 10. С. 67–70.

19. Zhu XM, Schon M, Bartmann U, van Veen AC, Muhler M. // Appl. Catal. A: Gen. 2004. V. 266. Issue 1. P. 99–108. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2004.02.002.

20. Lee E.H. // Catalysis reviews. 1974. V. 8. Issue 1. P. 285–305. https://doi.org/10.1080/01614947408071864.

21. Касьянова Л.З., Каримов Э.Х., Каримов О.Х., Исламутдинова А.А. // Нефтегазовое дело. 2012. Т. 10. № 3. С. 141–147.

22. Joseph Y., Ketteler G., Kuhrs C., Ranke W., Weissa W., Schlögla R. // PCCP. 2001. V. 3. Issue 18. P. 4141–4153. https://doi.org/10.1039/B104263G.

23. Курочкин В.Ю., Ильин А.А., Ильин А.П., Смирнов Н.Н. // Вестник технологич. ун-та. 2006. № 3. С. 76–80.

24. Дворецкий Н. В., Аниканова Л. Г. // Известия высших учебных заведений. Серия «Химия и химическая технология». 2011. Т. 54. № 9. С. 64–66.

25. Cerfontain M.B., Meijer R., Kapteijn F., Moulijn J.A. // J. Catal. 1987. V. 107. Issue 1. P. 173–180. https://doi.org/10.1016/0021-9517(87)90282-X.

26. Shekhah O., Ranke W., Schule A., Kolios G., Schlogl R. // Angew Chem Int Ed. 2003. V. 42. P. 5760–5763. https://doi.org/10.1002/anie.200352135.

27. Braga T., Longhinotti E., Pinheiro A., Valentini A. // Appl. Catal. A: Gen. 2009. V. 362. Issue 1–2. P. 139–146. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2009.04.034.