1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29837
(51) C01C 11/02 (2006/01)
C07C 2/58 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0803.1
(22) 12.06.2014
(45) 15.05.2015, бюл. №5
(72) Мельдешов Амангелди Абдихаликович;
Алимжанова Алия Ахановна; Утелбаев Болысбек
Тойчибекович; Айтуреев Аркен Укашович
(73) Акционерное общество "Институт химических
наук им. А.Б. Бектурова"
(56) RU 2161147, 27.12.2000г
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ
ВЫСОКООКТАНОВЫХ КОМПОНЕНТОВ
МОТОРНЫХ ТОПЛИВ И КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ
ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(57) Изобретение относится к области катализа,
конкретно, к катализаторам алкилирования
н-бутана, может быть использовано в
нефтеперерабатывающей и нефтехимической
промышленности, в частности, для получения
высокооктановых компонентов моторных топлив. В
результате использования для алкилирования
н-бутана низшими алкенами в пристутствии
рутениевого катализатора при заявляемом
сооотношении компонентов, масс. %: рутений - 0,5-
1,0; железа или хром - 10; модифицированный
природный бентонит -89,0-89,5 алкилирование
осуществляется в одну стадию при атмосферном
давлении и температуре 673-773 К.
(19)KZ(13)A4(11)29837

2. 29837
2
Изобретение относится к области катализа,
конкретно, к катализаторам алкилирования н-
бутана, может быть использовано в
нефтеперерабатывающей и нефтехимической
промышленности, в частности, для получения
высокооктановых компонентов моторных топлив.
Бензин, полученный в процессе алкилирования,
по существу не содержит загрязняющих примесей,
таки как сера и азот, которые могут присутствовать
в бензине, производимом другими способами,
такими, например, как крекинг тяжелых нефтяных
фракций. Кроме того, в отличие от бензина,
получаемого риформингом нафты или крекингом
тяжелых нефтяных фракций, высокооктановые
компоненты практически не содержит
ароматических соединений и олефинов.
В процессах алкилирования обычно
используются жидкие кислотные катализаторы,
такие как концентрированная серная кислота или
фтористоводородная кислота (Справочник
нефтепереработчика. Под ред. Ластовкина Г.А. - М:
Химия.- 1986., Дорогочинский А.З., Лютер А.В.,
Вольпова Е.Г. Сернокислотное алкилирование
изопарафинов олефинами. М.: Химия.- 1970. с.216.
Применение жидких кислотных катализаторов
имеет несколько недостатков. Использованные
жидкие кислоты обладают высокой коррозионной
способностью, требуя применения более
дорогостоящего оборудования специального
качества. Поскольку присутствие этих кислот в
конечном топливе нежелательно. Кроме того,
жидкие кислоты, в особенности
фтористоводородная кислота, опасны для
окружающей среды.
Наиболее близким по технической сущности и
достигаемому результату является способ
алкилирования н-бутана в присутствии
синтетического цеолита типа фожазит с формулой
La0,18-0,22 Ca0,21-0,15Na0,04 [(Al1Si1,40)] nН2O,
содержащего 0,1-0,5% Pd сформированной 30-40%
псевдобемита или аморфной двуокиси кремния
(Патент РФ №2161147 опубл. 27.12.2000) Способ
осуществляется в две стадии: в первой стадии
способа проводят изомеризацию н-бутан в смесь,
содержащую 15-25 мол% изобутана и не выше
5 мол.% углеводородов С3, а остальное -н-бутан, а
на второй - алкилирования полученной первой
стадии смеси углеводородов С3-С5 этеном или н-
бутенами. Основным недостатком способа является
невысокая производительность катализатора за
двухстадийного осуществления процесса.
Задача изобретения заключается в разработке
способа получения высоко- октановых компонентов
моторных топлив и катализатора для его
осуществления. Технический результат состоит в
сокращении длительности процесса.
Технический результат достигается способом,
включающий алкилирование н-бутана с низшими
алкенами (С2-С4) на рутениевом катализаторе,
нанесенного на природный бентонит,
модифицированные полигидроксокомплексами
железа и хрома при температуре 523-873К и
атмосферном давлении. Рутениевый катализатор,
нанесенный на природный бентонит и
модифицированные полигидроксокомплексами
железа и хрома, содержит масс. %:
Рутений -0,5-1,0
Железа или хром -10
Модифицированный природный бентонит
-89,0-89,5.
Сущность изобретения заключается в том, что
внедрение олигокатионов Fe и Сr приводит к
образованию термически стабильных глин,
обладающих молекулярно-ситовыми и
каталитическими свойствами.
Пример 1.
Катализатор готовят общеизвестным методом
пропитки солями хлорида рутения Ru(OH)Cl3 ·4Н2O
на бентонита, модифицированные
полигидроксокомплексами железа и хрома.
После пропитки 5 см3
катализатора 0,5%
Ru/бентонит сушился до воздушно-сухого
состояния, затем в сушильном шкафу в течение 2 ч
при температуре 423К с последующим
прокаливанием при 673К в течение 4 ч.
Восстановление проводилось в проточном реакторе
в присутствии водорода при температуре 573 К в
течение 4 ч перед началом опыта, варьируя скорость
нагревания в зависимости от поставленной задачи.
Опыты по каталитическому превращению
н-бутана в восстановительной среде проводился на
лабораторной установке проточного типа с
неподвижным слоем катализатора при атмосферном
давлении.
Приготовленные катализаторы алкилирования
н-бутана методом пропитки загружался в реактор,
объем катализатора составил 5 см3
, навеска
катализатора составила 2-4 г.
Алкилирование н-бутана этиленом проводили
при температуре 523К и атмосферном давлении.
Объемная скорость подачи смеси бутан:этилен =1:1
составляла 600 час-1
. Содержание рутения
составляет 0,5-1,0% масс.
Пример 2.
Алкилирование проводили по примеру 1, при
температурах 523, 573, 623, 673, 723, 773, 823 и
873К конверсия н-бутана и выход продуктов
алкилирования приведены в таблице 1.
Таблица 1
Результаты превращения смеси этилена и бутана на нанесенном рутениевом катализаторе
(0,5% Ru/бентонит +10% Fe)
Выход продуктов, % мол.Т, К Конверсия н-С4Н10
мол. % 2,2-диметил
бутан
2,2 диметил-гексан изобутан Другие
3,5% Ru/бентонит+10% Fe
523 22,0 12,0 3,0 3,0 4,0

3. 29837
3
Выход продуктов, % мол.Т, К Конверсия н-С4Н10
мол. % 2,2-диметил
бутан
2,2 диметил-гексан изобутан Другие
573 30,0 13,0 6,0 4,0 7,0
623 43,0 20,0 7,0 4,0 12,0
673 50,0 22,0 7,0 3,0 18,0
723 53,0 19,0 10,0 3,0 21,0
773 52,0 18,0 11,0 1,0 22,0
823 48,0 15,0 11,0 - 22,0
873 45,0 12,0 10,0 - 23,0
Степень превращения н-бутана при температуре
523К составляла 22 мол.%, выход изобутана -
3,0 мол.%, диметилбутана - 12,0 мол.%, диметилгек-
сана -3,0 мол.%.
Пример 3.
Алкилирование н-бутана этиленом проводили на
катализаторе 0,5% Ru/бентонит +10% Сr по примеру
1, при температурах 523, 573, 623, 673, 723, 773, 823
и 873К конверсия н-бутана и выход продуктов
алкилирования приведены в таблице 2.
Таблица 2
Результаты превращения смеси этилена и бутана на нанесенном рутениевом катализаторе
(0,5% Ru/бентонит +10% Сr)
Выход продуктов, % мол.Т, К Конверсия н-С4Н10
мол.% 2,2-диметил
бутан
2,2 диметил-гексан изобутан Другие
3,5% Ru/бентонит+10%Сr
523 24,0 12,0 4,0 4,0 4,0
573 32,0 15,0 6,0 4,0 7,0
623 43,0 20,0 7,0 6,0 10,0
673 52,0 23,0 9,0 4,0 16,0
723 53,0 22,0 10,0 3,0 18,0
773 51,0 20,0 10,0 1,0 20,0
823 50,0 19,0 10,0 - 21,0
873 46,0 17,0 8,0 - 21,0
Пример 4.
Алкилирование н-бутана этиленом проводили на
катализаторе 1,0 % Ru/бентонит +10%Fe по примеру
1, при температурах 523, 573, 623, 673, 723, 773, 823
и 873К конверсия н-бутана и выход продуктов
алкилирования приведены в таблице 3.
Таблица 3
Результаты превращения смеси этилена и бутана на нанесенном рутениевом катализаторе
(1,0% Ru/бентонит +10% Fe)
Выход продуктов, % мол.Т, К Конверсия н-С4Н10
мол.% 2,2-диметил
бутан
2,2 диметил-гексан изобутан Другие
1,0% Ru/бентонит+10%Fe
523 25,0 14,0 3,0 4,0 4,0
573 33,0 17,0 4,0 6,0 6,0
623 45,0 24,0 7,0 4,0 10,0
673
723
773
823
873
54,0
56,0
53,0
50,0
46,0
25,0
24,0
20,0
18,0
16,0
8,0
9,0
9,0
8,0
8,0
2,0
2,0
2,0
1,0
-
19,0
21,0
22,0
23,0
22,0
Пример 5.
Алкилирование н-бутана этиленом проводили на
катализаторе 1,0% Ru/бентонит +10% Сr по примеру
1, при температурах 523, 573, 623, 673, 723, 773, 823
и 873К конверсия н-бутана и выход продуктов
алкилирования приведены в таблице 4.

4. 29837
4
Таблица 4
Результаты превращения смеси этилена и бутана на нанесенном рутениевом катализаторе
(1,0% Ru/бентонит +10% Сr)
Выход продуктов, % мол.Т, К Конверсия н-С4Н10
мол.% 2,2-диметил
бутан
2,2 диметил-гексан изобутан Другие
1,0% Ru/бентонит+10% Fe
523 26,0 14,0 1,0 5,0 6,0
573 34,0 20,0 2,0 6,0 6,0
623 46,0 26,0 4,0 5,0 11,0
673 55,0 25,0 10,0 6,0 14,0
723 55,0 24,0 11,0 3,0 17,0
773 55,0 23,0 9,0 2,0 21,0
823 51,0 17,0 9,0 - 25,0
873 48,0 14,0 9,0 - 25,0
Результаты превращения С2-С4 углеводородов
свидетельствуют о том, что на нанесенном
рутениевом катализаторе на основе
модифицированного природного бентонита
алкилирование н-бутана низшими алкенами
осуществляется в одну стадию при атмосферном
давлении. Оптимальный температурный режим
проведения процесса 723-823К, именно в этом
температурном интервале достигается максимальная
конверсия С2-С4 углеводородов в высокооктановые
компоненты моторных топлив.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения высокооктановых
компонентов путем взаимодействия смеси н-бутана
с низшими алкенами (С2-С4), при повышенной
температуре с нанесенным катализатором,
содержащим металл платиновой группы,
отличающийся тем, что в качестве металла
платиновой группы используют рутений в
количестве 0,5-1,0% от массы катализатора.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что
процесс алкилирования осуществляют при
температуре 673-773 К и атмосферном давлении.
3. Катализатор для получения высокооктановых
компонентов моторных топлив путем
контактирования смеси н-бутана с низшими
алкенами, включающий металл платиновой группы
на пористом носителе, отличающийся тем, что в
качестве пористого носителя используют
модифицированный полигидроксокомплексами
железа и хрома природный бентонит, а в качестве
металла платиновой группы - рутений, при
следующем соотношении компонентов, масс. %:
Рутений - 0,5-1,0;
Железа или хром - 10;
Модифицированный природный бентонит -
89,0 - 89,5.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Сакалова