AT274853B

AT274853B - Trägerkatalysator zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: AT274853B
Application number: AT1026867A
Authority: AT
Inventors: Friedrich Dipl Chem Dr Wolf; Frank Dipl Chem Janowski; Helmut Dipl Chem Dr Fuertig
Original assignee: Wolfen Filmfab Veb
Priority date: 1967-02-06
Filing date: 1967-11-14
Publication date: 1969-10-10

Description

Trägerkatalysator zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen
Die Erfindung betrifft einen neuartigen Trägerkatalysator zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere für Dehydrierungs-, Dehydrocyclisierungs- und Dea1kylierungsreaktionen, welcher als
Aktivsubstanz feinverteilte Metalle enthält.

Es ist bekannt, dass bei heterogenen Katalysen die Oberfläche des festen Katalysators der Ort des Reaktionsgeschehens ist. Es ist daher nötig, die katalytisch wirksame Komponente in hoher Dispersität anzuwenden, um die Aktivität des Kontaktes, bezogen auf die Menge des eingesetzten Katalysatormaterials, zu erhöhen. Zahlreiche Verfahren, basierend auf der Anwendung von Aluminiumoxyd, Silicagel, Ton, Zeolithen und andern porösen Materialien als Träger für Katalysatoren, haben dieses Ziel.

Die Acidität der Oberfläche, die Porosität und die Porenverteilung des Katalysatorträgers bestimmen in weiten Grenzen die Adsorptionseigenschaften, Aktivität und Selektivität der Kontakte. Die Lebensdauer und Aktivität eines Kontaktes ist jedoch bei Umwandlung von Kohlenwasserstoffen durch die Koksabscheidung und die Rekristallisation der katalytisch aktiven Komponente begrenzt.

Die Dehydrocyclisierung beispielsweise von n-Hexan und Heptan führt so zu Aromatenausbeuten von maximal 601o bei den bisher bekannten Kontakten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die Verwendung eines geeigneten Trägers für katalytisch wirkende Metallkomponenten selektive Katalysatoren zu erhalten, deren Aktivität weder durch Verkokung noch durch Rekristallisation der aktiven Komponente beeinträchtigt wird, deren Herstellungsprozess von geringerem Aufwand ist und deren Anwendung bei der Umwandlung von Kohlenwasserstoffen so zu hohen Produktionsausbeuten führt.

Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen, dass als Träger für die aktive Metallkomponente ein poröses Glas dient.

Es wurde gefunden, dass sich poröse Gläser in hervorragender Weise als Träger für Katalysatoren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen eignen und sich die Umsätze bei derartigen Reaktionen gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik wesentlich erhöhen lassen. Wenn man ein inhomogenes auslaugbares silikatisches Glas mehrere Stunden mit Säure behandelt, so erhält man ein poröses Glas mit definierten Porengrössen, deren Durchmesser zwischen 10 und 15 A schwankt und von der thermischen Vorbehandlung des Glases abhängt. Das auf diese Weise erhaltene Material besteht aus einem porösen Siliciumdioxyd-Gerüst, dessen Oberfläche eine nur geringe Acidität besitzt und Molekularsiebeigenschaften aufweist.

Nach dem Imprägnieren des porösen Glases mit einer Lösung eines katalytisch wirkenden Metalls, z. B. Platin, Palladium, Kupfer, Nickel und Silber, nachfolgender Trocknung bei zirka 2000 C und anschliessender Temperung bei 4500 C scheidet sich die aktive Metallkomponente auf dem Träger ab. Die Reduktion der katalytisch wirksamen Metallionen erfolgt z. B. im Wasserstoff-Gas-Strom bei beispielsweise zirka 5000 C im Falle des Platins. Auf diese Weise erhält man Katalysatoren zur Um-

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falls nicht auf, d. h., der Kontakt lässt keine Kohlenstoffabscheidung aufkommen und kann so lange benutzt werden ; dies stellt einen beachtlichen technischen Fortschritt dar.

Weiterhin findet eine In- aktivierung des Kontaktes durch Rekristallisierung der aktiven Metallkomponente auf dem Träger, wie bei den bekannten Katalysatoren durch Einwirkung hoher Temperaturen über einen längeren Zeitraum, nicht statt. Dies verlängert ebenfalls die Lebensdauer des Kontaktes und bewahrt seine katalytische
Selektivität.

Durch die erfindungsgemässe Lösung wird ein neuer Katalysatorträger zur Anwendung gebracht, der ohne Koksabscheidung und Rekristallisation arbeitet und Molekularsiebeigenschaften besitzt. Eine Er- höhung der Ausbeuten an Aromaten (besonders Benzol) bei der Dehydrocyclisierung von Hexan und
Heptan von etwa 60% nach dem Stand der Technik auf durchschnittlich 90% wird durch den erfindungs- gemässen selektiven Kontakt, z. B. auf Basis poröses silikatisches Glas/reduziertes Platin, bewirkt. Ein weiterer Vorteil des Katalysatorträgers besteht in seiner einfachen Herstellung, Temperatur-und Säure- stabilität sowie seiner Selektivität.

Die Erfindung soll nachstehend an 6 Ausführungsbeispielen erläutert werden :
Beispiel l : Herstellung eines Katalysators :
In einem 2 1-Kolben werden 650 g eines Natrium-Borsilikatglases der Zusammensetzung 7D'10 Sili- ciumdioxyd, 23% Bortrioxyd, 7% Natriumoxyd eingebracht.

Die durchschnittliche Korngrösse des Glases beträgt 0,3 bis 0,4 mm. Das Glas wird 78 h bei 900 C in 3n-Salzsäure gerührt. Die Säure muss mehrmals erneuert werden, um die ausgelaugte Borsäure zu entfernen. Danach wird abdekantiert und das erhaltene Glas chloridfrei gewaschen und auf der Fritte getrocknet. Das erhaltene poröse Glas wird mit einer Lösung von Platin-Chlorwasserstoffsäure imprägniert und 2 h bei 2000 C getrocknet. Der Gehalt an Platin, bezogen auf das Gewicht des Trägers, beträgt 1%. Dann wird der erhaltene Kontakt 3 h bei 4500 C getempert. Das Platin schlägt sich auf der Oberfläche des Trägers nieder und die Aktivierung erfolgt im Wasserstoffgasstrom bei 5000 C.

Beispiel 2 : Dehydrocyclisierung von n-Hexan ;
Ein Gasgemisch, bestehend aus Wasserstoff und n-Hexan wird im Molverhältnis 6 : 1 bei einer Temperatur von 5000 C und Atmosphärendruck über einen Kontakt nach Beispiel l geleitet. Die Katalysator-Belastung beträgt 1 Vol. Kohlenwasserstoff/Vol.-Kat./h. Im Katalysator werden 91% Benzol und 7% n-Hexan erhalten.

Beispiel 3 : Dehydrocyc1isierung von n - Heptan :
Arbeitet man nach Beispiel 2 und setzt an Stelle von n-Hexan n-Heptan ein, so werden im Katalysat 65% Benzol und 21% Toluol sowie 12% Heptan erhalten.

Beispiel 4 : Dehydrierung von Cyclohexan-
Setzt man ein Gasgemisch vom Molverhältnis 6 : l Wasserstoff-Cyclohexan an einem Kontakt nach Beispiel 1 um, so werden bei einer Reaktionstemperatur von 4000 C und einer Kontaktbelastung von 2 Vol. Kohlenwasserstoff/Vo1. Kat. /h im Katalysator 98% Benzol und 2% Cyclohexan erhalten.

Beispiel 5 : Dealkylierung von Toluol :
Wird ein Gasgemisch von Wasserstoff und Toluol im Molverhältnis 6 : 1 an einem Kontakt nach Beispiel 1 bei einer Temperatur von 5000 C und einer Katalysatorbelastung von 1, 5 Vol. Kohlenwasserstoff/Vol. Kat. /h umgesetzt, so werden im Katalysat 8D'10 Benzol und 20% Toluol erhalten.

Beispiel 6 : Darstellung von kondensierten Aromaten :
Bei einer Reaktionsführung nach den Beispielen 2 und 3 wird ein Teil des erhaltenen Benzols zu höheren Aromaten kondensiert und 2% Naphthalin werden erhalten.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Trägerkatalysator zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere für Dehydrierungs-, Dehydrocyclisierungs-und Dealkylierungsreaktionen, welcher als Aktivsubstanz feinverteilte Metalle enthält, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger für die aktive Metallkomponente ein poröses Glas dient.

Claims

2. Verfahren zur Herstellung des Trägerkatalysators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst der poröse Katalysatorträger aus einem inhomogenen auslaugbaren Glas durch Auslaugen mit Säure hergestellt wird, dieser sodann mit einer aktiven Metallkomponente getränkt <Desc/Clms Page number 3> und anschliessend durch Reduktion der katalytisch wirksamen Metallkomponente aktiviert wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass als aktive Metallkomponente für Dehydrierungs-, Dehydrocyclisierungs- und Dealkylierungsreaktionen vorzugsweise Platin verwendet wird.