Esta invención se relaciona con un catalizador de deshidrogenación que tiene un tamaño de macroporo y una densidad activa alta de platino,

adecuado para uso en la deshidrogenación de un gas hidrocarburo. Este catalizador de deshidrogenación que tiene un tamaño de macroporo y una densidad activa alta de platino es altamente activo, tiene densidad activa alta por unidad de área de superficie catalítica, facilita la transferencia de material de reactantes y productos, retrasa la desactivación debido a la formación de coque, mantiene la actividad inicial constante después de ser regenerado gracias al desecho de coque, tiene fuerza alta y por lo tanto es resistente al impacto externo, y no se somete a los cambios estructurales debido al calor ni los cambios en las propiedades de los materiales activos.

CATALIZADOR DE DESHIDROGENACION

Campo Tecnico

La presente invención se relaciona con un catalizador de deshidrogenación que tiene un tamaño de macroporo y una densidad activa de platino alta, adecuado para ser usado en la deshidrogenación de un gas hidrocarburo.

Antecedentes

La deshidrogenación de gases de hidrocarburos es llevada a cabo a una alta temperatura de por lo menos 550ºC. Debido a que la reacción catalítica ocurre a alta temperatura, ésta se acompaña por reacciones secundarias tales como descomposición térmica y formación de coque. El grado de dichas reacciones secundarias actúa como un factor importante que determina la selectividad y la actividad del catalizador. Entre las reacciones secundarias, la reacción de formación de coque causa que el material activo catalítico se convierta con el coque lo cual previene el contacto con un reactante, reduciendo así de forma indeseada la conversión de reacción total. Además, a medida que la formación de coque avanza, las entradas de poros del catalizador son bloqueadas, de modo tal que el material activo presente en los poros es convertido en inútil, acelerando drásticamente la desactivación del catalizador. Adicionalmente, el catalizador de deshidrogenación para los hidrocarburos se requiere que sea térmicamente estable. Debido a la temperatura de reacción alta y al calor generado durante la regeneración del catalizador con coque, se puede producir la deformación térmica del catalizador como tal y la sinterización estructural, causando así cambios en la reactividad catalítica. Por esta razón, la compatibilidad estructural del catalizador, la estabilidad térmica de la estructura del catalizador, la estabilidad térmica de un componente activo, y la regeneración del catalizador de coque se vuelven importantes con relación a la determinación de un catalizador superior. Típicamente, los catalizadores de deshidrogenación son clasificados en catalizadores de óxido de cromo y catalizadores de platino.

En un catalizador a base de cromo (Patente de EE.UU. No. 6, 797, 850) , la tasa de desactivación del catalizador es atribuida rápidamente para la formación de coque y así la tasa de generación es también rápida, de modo tal que el tiempo de vida del catalizador es más corto que el de un catalizador con base de platino, y no hay problemas debido a la toxicidad del cromo como tal. Los catalizadores a base de platino ejemplares son un catalizador que tiene una capa externa que contiene un componente activo de 40 – 60 µm, y un catalizador con capa que incluye alúmina gama (Patente de EE.UU. No. 6, 756, 515) o alúmina alfa (Patente de EE.UU. No. 6, 486, 370) como capa interna, pero la capa interna que define la superficie de área específica del catalizador por medio de los poros no tiene componente de metal activo resultando en una dispersibalidad baja y área activa baja. Para la preparación de los catalizadores, existe un catalizador a base de platino divulgado que no tiene clorina la cual es aplicada a la deshidrogenación de etano (Patente de EE.UU. No. 7, 375, 049) . Cuando la clorina no se encuentra contenida de esta forma, la actividad inicial de la reacción puede ser alta. Sin embargo, en el caso donde este catalizador sea utilizador por un largo periodo de tiempo para llevar a cabo el proceso, el componente de metal activo puede ser sinterizado y así la dispersabilidad puede reducirse, deteriorando de forma indeseada la actividad catalítica (Catálisis Hoy 111 (2006) 133-139) . Los catalizadores a base de platino son preparados utilizando sílice (Patente de EE.UU. No. 7, 432, 406) , zeolita o silicato de boro (Patente de EE.UU. No. 6, 555, 724) como portador del mismo, pero estos catalizadores están compuestos principalmente de poros que tienen un diámetro de poro promedio de 10 nm o menos, y por lo tanto actos muy sensitivos para la estructura atribuidos a la formación de coque, desactivando de forma drásticamente indeseable el catalizador. Los catalizadores de deshidrogenación convencionales con relación a patentes incluyen contenido relacionado con varios tipos de componentes activos y portadores de catalizadores, y distribución de poros lo cual es una de las propiedades físicas de los catalizadores que aún no ha sido introducida. El volumen de poro y el tamaño de poro son factores importantes que determinan el coeficiente de transferencia de material de los reactantes y los productos, y la resistencia de difusión de un material bajo condiciones de una tasa de reacción química rápida determina la tasa de reacción total, y así una estructura que tiene poros grandes puede ser favorable en términos de mantener alta la actividad del catalizador, y el uso de un portador que tiene un tamaño de poro grande hace difícil el almacenar o apilar coque en y así es favorable en el mantenimiento de la actividad del catalizador. Por lo tanto, se requiere el desempeño de un catalizador de deshidrogenación que tiene un tamaño de macroporo y que es superior en actividad, selectividad y estabilidad de coque.

Divulgación Problema Tecnico

Los presentes inventores han estudiado los catalizadores de deshidrogenación que tienen un tamaño de macroporo y actividad, selectividad y estabilidad de coque altas y descubrieron el hecho que un catalizador de deshidrogenación que tiene un tamaño de macroporo y una densidad activa alta de platino puede ser preparado utilizando un portador de alúmina deformado térmicamente utilizando absorción a temperatura ambiente/temperatura alta, y también la deshidrogenación de propano usando el catalizador preparado puede resultar en conversión, selectividad y rendimiento altos, complementando de esta manera la presente invención.

Solución Tecnica

La presente invención tiene por objeto suministrar un catalizador de deshidrogenación que tiene un tamaño de macroporo y una densidad activa de platino alta, adecuado para ser usado en la deshidrogenación de un gas de hidrocarburo.

Descripción de las Figuras

La Figura 1 muestra los resultados de la medición de cristalinidad de alúmina de los catalizadores B y D de acuerdo con la presente invención utilizando análisis de rayos X; La Figura 2 muestra imágenes microscópicas de escaneo de electrones (SEM) de las secciones cruzadas de los catalizadores B y D de acuerdo con la presente invención; y La Figura 3 muestra la conversión de propano y la selectividad para propileno en un producto de reacción, a medida que se analiza usando cromatografía de gas después de la deshidrogenación de propano usando los catalizadores B y D de acuerdo con la presente invención.

Mejor Modo

La presente invención suministra un catalizador de deshidrogenación, adecuado para ser usado en la deshidrogenación de un gas de hidrocarburo, el cual comprende platino, un metal asistente, un metal álcali o metal alcalino térreo, y un componente halógeno, los cuales se encuentran soportados en un portador, en donde el portador tiene mesoporos de 5 – 100 nm y macroporos de 0.1 – 20 µm, una densidad activa de platino de 0.001 – 0.009% en peso/m2. El hidrocarburo es un hidrocarburo lineal C2-C5 o etilbenzeno. De acá en adelante, la presente invención se describe en detalle. De acuerdo con la presente invención, el catalizador de deshidrogenación comprende, basado en el peso total del catalizador, de 0.05 – 1.5% en peso de platino, 0.05 – 2.0% en peso del metal asistente, 0.05 – 3.0% en peso del metal álcali

o metal alcalino térreo, y 0.1 – 3.0% en peso del componente halógeno, los cuales se encuentran soportados en el portador que utiliza absorción a temperatura ambiente/temperatura alta. El platino es utilizado como un metal principal, y el metal asistente es seleccionado del grupo que consiste de estaño, germanio, galio, indio, zinc y manganeso. Particularmente útil es el estaño. El metal álcali o metal alcalino térreo se selecciona del grupo que consiste de calcio, potasio, sodio, magnesio, litio, estroncio, bario, radio y berilio. El componente halógeno es seleccionado del grupo que consiste de clorina, fósforo, y fluorina, y la clorina es particularmente útil. En el catalizador de acuerdo con la presente invención, el portador puede incluir alúmina, sílice, y una mezcla de los mismos. La alúmina es particularmente útil. La cristalinidad teta de la alúmina es un factor que determina el grado de la formación de coque, y puede ser establecida en 90% o más. El portador tiene un área de superficie específica de 50 – 170 m2/g, e incluye mesoporos de 5 – 100 nm y macroporos de 0.1 – 20 µm. Si... [Seguir leyendo]

REIvINDICACIONES

1. Un catalizador de deshidrogenación para uso en la deshidrogenación de un gas de hidrocarburo, que comprende platino, un metal asistente, un metal álcali o metal alcalino térreo, y un componente halógeno, los cuales están soportados en un portador, el portador tiene mesoporos de 5 – 100 nm y macroporos de 0.1 – 20 µm, y una densidad activa de platino que es de 0.001 – 0.009 % en peso/m2.

2. El catalizador de deshidrogenación de la reivindicación 1, en donde el hidrocarburo es un hidrocarburo lineal de C2-C5 o etilbenzeno.

3. El catalizador de deshidrogenación de la reivindicación 1, que comprende con base en el peso total del catalizador, de 0.05 – 1.5/ en peso de platino, 0.05 – 2.0% en peso del metal asistente, 0.05 – 3.0% en peso del metal álcali o metal alcalino térreo, y 0.1 – 3.0% en peso del componente halógeno, los cuales están soportados en el portador.

4. El catalizador de deshidrogenación de la reivindicación 1, en donde el metal asistente es uno o más seleccionados del grupo que consiste de estaño, germanio, galio, indio, zinc, y manganeso.

5. El catalizador de deshidrogenación de la reivindicación 1, en donde el metal álcali

o metal alcalino térreo es uno o más seleccionados del grupo que consiste de calcio, potasio, sodio, magnesio, litio, estroncio, bario, radio, y berilio.

6. El catalizador de deshidrogenación de la reivindicación 1, en donde el componente halógeno es uno o más seleccionados del grupo que consiste de clorina, fósforo, y fluorina.

7. El catalizador de deshidrogenación de la reivindicación 1, en donde el portador se selecciona del grupo que consiste de alúmina, sílice, y una mezcla de los mismos.

8. El catalizador de deshidrogenación de la reivindicación 7, en donde la alúmina tiene una cristalinidad teta de 90% o más.

9. El catalizador de deshidrogenación de la reivindicación 1, en donde el portador tiene un área de superficie específica de 50 – 170 m2/g.

10. El catalizador de deshidrogenación de la reivindicación 1, en donde el catalizador tiene una densidad total de 0.5 – 0.8 g/cc.

11. El catalizador de deshidrogenación de la reivindicación 1, en donde el catalizador tiene una fuerza de 15 – 70 N.

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