DD208735A3 - METHOD AND CATALYST FOR PRODUCING HYDROCARBONS - Google Patents

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DD208735A3
DD208735A3 DD82239092A DD23909282A DD208735A3 DD 208735 A3 DD208735 A3 DD 208735A3 DD 82239092 A DD82239092 A DD 82239092A DD 23909282 A DD23909282 A DD 23909282A DD 208735 A3 DD208735 A3 DD 208735A3
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen, wie Paraffine, Olefine und Aromaten, sowie Kohlenwasserstoffraktionen, deren Siedepunkte im Bereich der Siedegrenzen von Benzinen liegen, ausgehend von Methanol und/oder Dimethylether, die nach bekannten Verfahren aus potentiellen Kohlenstofftraegern ueber Synthesegas leicht wirtschaftlich zugaenglich sind. Methanol und/oder Dimethylether werden bei Temperaturen oberhalb 523K in Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise C tief 6, bisC tief 10-Aromaten, umgewandelt, wenn ein Katalysator, bestehend aus einem poroesen Siliziumdioxid, das durch Faellung bzw. Hydrolyse von loeslichen Silicaten bzw. Siliziumverbindungen (polymere Kieselsaeuren) hergestellt wird, das einer Modifizierung mit Aluminiumverbindungen, vorzugsweise mit waessrigen Aluminiumsalzloesungen, unterworfen wird, wobei das Aluminium in das Silicatnetzwerk eintreten kann als Ersatz fuer Silizium oder als Salz von Polykieselsaeuren, verwendet wird.The invention relates to a process for the preparation of hydrocarbons, such as paraffins, olefins and aromatics, and hydrocarbon fractions whose boiling points are in the range of the boiling limits of gasolines, starting from methanol and / or dimethyl ether, which easily by known methods from potential Kohlenstofftraegern on synthesis gas are economically available. Methanol and / or dimethyl ether are converted at temperatures above 523K in hydrocarbons, preferably C deep 6, to C deep 10-aromatics, when a catalyst consisting of a porous silica, the by precipitation or hydrolysis of soluble silicates or silicon compounds (polymeric Silicas) which is subjected to modification with aluminum compounds, preferably with aqueous aluminum salt solutions, whereby the aluminum can enter the silicate network as a substitute for silicon or as a salt of polysilicic acids.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren und Katalysator zur Herstellung von KohlenwasserstoffenProcess and catalyst for the production of hydrocarbons

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Katalysator zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen, wie Paraffine, Olefine und Aromaten, sowie Kohlenwasserstoffraktionen, deren Siedepunkte im Bereich der Siedegrenzen von Benzinen liegen, ausgehend von Methanol und/oder Dimethyl ether, die nach bekannten' Verfahren aus potentiellen Kohlenstoffträgern über Synthesegas leicht wirtschaftlich zugänglich sind·The invention relates to a process and catalyst for the production of hydrocarbons, such as paraffins, olefins and aromatics, and hydrocarbon fractions whose boiling points are in the range of the boiling limits of gasolines, starting from methanol and / or dimethyl ether, which by known methods from potential carbon carriers over Synthesis gas is readily available economically ·

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Ss ist bekannt, Methanol und/oder Dimethylether bei Temperaturen oberhalb von etwa 533 K und Gesamtdrücken von 0,05 bis etwa 10,0 IPa an zeolithischen Alumosilicaten zu Wasser und einem Gemisch verschiedener Alkane, Alkene und Aromaten umzuwandeln·It is known to convert methanol and / or dimethyl ether to water and a mixture of different alkanes, alkenes and aromatics at temperatures above about 533 K and total pressures of 0.05 to about 10.0 IPa on zeolitic aluminosilicates.

Dazu ist es erforderlich, spezielle alumosilicatische Zeolithe nach zahlreichen physikalischen und chemischen Kriterien auszuwählen. Während die hohe Acidität, verursacht durch den hohen Aluminiumgehalt, einiger Zeolithe, deren Einsatz durch zu rasehe Inaktivierung durch Koksabscheidung begrenzt, sind andere Zeolithtypen wegen zu kleiner oder zu großer Poren, die die Selektivität der Bildung wirtschaftlich interessanter Kohlenwasserstoffe wesentlich beeinflussen bzw. einen Sinfluß auf die Koksbildung ausüben, nicht für die Konversion von Methanol bzw. Dimethyl ether geeignet.For this purpose it is necessary to select specific aluminosilicate zeolites according to numerous physical and chemical criteria. While the high acidity, due to the high aluminum content of some zeolites, limits their use by too rapid inactivation by coke deposition, other types of zeolites are too small or too large pores that significantly affect the selectivity of forming economically interesting hydrocarbons coke formation, not suitable for the conversion of methanol or dimethyl ether.

Bs hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, z.B. nach DD-AP 123 446, kieselsäurereiche kristalline Alumosilicate, vorzugsweise des Typs ZSM, unter der besonderen Bevorzugung des Typs Z3M-5, zur Konversion von sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoffνerbindungen, vorzugsweise Methanol und/oder Dimethylether, in aromatenreiche Kohlenwasserstoffraktionen einzusetzen. Kieselsäurereiche zeolithisch^ Älumosilicate des 'Typs ZSH-5 sind zur Umwandlung von Alkoholen, wobei es klar ist, daß Methanol das höchste wirtschaftliche Interesse besitzt, besonders geeignet, da sie neben katalytisch wirksamen aciden Zentren, die nach allgemeiner Ansicht dem BRÖHSSED-Typ zugeordnet werden, d.h. solchen Zentren, die die katalytisch^ Aktivität der Zeolithe bewirken, über uniforme PorsngrÖßen im Bereich 0,5 "bis 0,-S na verfügen, die einen zwangsläufigen Zugang bsw. Ausgang von Substrat- bzw. Reaktionsproduktinolekülen aus dem Porensystem des Zeolithen verursachen.Bs has been found to be particularly advantageous, e.g. according to DD-AP 123 446, silica-rich crystalline aluminosilicates, preferably of the ZSM type, with the particular preference of the Z3M-5 type, for the conversion of oxygen-containing hydrocarbon compounds, preferably methanol and / or dimethyl ether, into aromatic-rich hydrocarbon fractions. Silica-rich zeolitic ZSH-5-type aluminosilicates are particularly suitable for the conversion of alcohols, it being understood that methanol has the highest commercial interest, being particularly useful in addition to catalytically active acid sites which are considered to be BRÖHSSED-type in general ie Such centers, which cause the catalytic activity of the zeolites, have uniform pore sizes in the range 0.5 "to 0, -Sna, which cause an inevitable access, for example, to exit of substrate or reaction product molecules from the pore system of the zeolite.

Damit wird einerseits, die hohe Selektivität der Bildung von CV- bis C .^-Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise' Aromaten^- bei der ilethanolkonversion ermöglicht sowie andererseits die Bildung höhermolekularer wasserstoffarmer Kohlenwasserstoffe, die.die Torstufen für die Bildung von Koksabscheidungen darstellen, behindert. Auf diese Weise resultieren Katalysatoren, die eine formselektive Umwandlung von z.B. Methanol su Kohlenwasserstoffen mit begrenzter Koksbildung, die zu einer Inaktivierung entsprechender Katalysatoren führt, gestattet.This on the one hand, the high selectivity of the formation of CV to C ^ hydrocarbons, preferably 'aromatics ^ - made possible in the ilethanolkonversion and on the other hand hindered the formation of high molecular weight hydrogen-poor hydrocarbons ,.the gate stages for the formation of Koksabscheidungen. In this way, catalysts resulting in shape selective conversion of e.g. Methanol su hydrocarbons with limited coke formation, which leads to an inactivation of corresponding catalysts permitted.

Die kieselsäurereichen kristallinen Älumosilicate, die die beschriebenen Eigenschaften aufweisen, gehören zur Klasse der Tectosilicate bzw* der Pentasile (KOKOTAILO, G.5.; Meier, W.M.: in: Proceedings of the Conference on the Properties and Applications of Zeolites, London: Heyden & Son, 1980). Aus der Vielfalt der möglichen Strukturvarianten ha.ben sich solche als besonders wirksam bei der Methanolkonversion erwiesen, die Kanalstrukturen mitThe silica-rich crystalline aluminosilicates having the described properties belong to the class of tectosilicates or pentasils (KOKOTAILO, G.5, Meier, WM: in: Proceedings of the Conference on the Properties and Applications of Zeolites, London: Heyden & Son, 1980). From the variety of possible structural variants ha.ben have proven to be particularly effective in methanol conversion, the channel structures with

-^ Ä, w W W? 5^- ^ Ä, w WW? 5 ^

Porengrößen urn 0,6 run aufweisen. Solche Strukturen weisen z.B. die in Uo-PS 3 702 886 beschriebenen ZSr.i-5-Zeolithe, die in DE-OS beschriebenen kristallinen Kieselsäuren, die in GB-PS 1563345 beschriebenen 51U-I-Zeolithe sowie die in DE-OS 2830787 beschriebenen zeolithischen Lietallsilicate auf.Pore sizes around 0.6 run. Such structures include, for example, those described in Uo-PS 3,702,886 ZSr.i-5 zeolites, the crystalline silica described in DE-OS, the 5 1 UI-zeolites described in GB-PS 1,563,345 and DE-OS 2,830,787 described in zeolitic Lietallsilicate on.

Obwohl auf unterschiedlichen Synthesewegen hergestellt, sind die entsprechenden kieselsäurereichen bziv« aluminiumarmen kristallinen Aiumosilicate strukturanaloge Zeolithe des ZSM-5-iyps. Da im allgemeinen davon ausgegangen wird, daß ITetzwerk-Aluminiumatome-sowie-die entsprechend assoziierten Kationen die aktiven Zentren für katalytisch^ Reaktionen bzw. Kohlenwasserstoffumwandlungen an kristallinen' Alumosilicaten darstellen, war es überraschend, daß SiOpreiche bzw. sehr wenig Al2O., enthaltende Zeolithe eine hohe katalytisch^ Aktivität zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen bzw. Kohlenwasserstoffderivaten, wie z.B. Methanol , aufweis en.Although prepared by different synthetic routes, the corresponding silicic acid regions are structurally analogous zeolites of the ZSM-5 type with respect to low-aluminum crystalline a-silosilicates. Since it is generally assumed that IT network aluminum atoms and the corresponding associated cations represent the active sites for catalytic reactions or hydrocarbon conversions on crystalline aluminasilicates, it was surprising that SiO 2 rich or very little Al 2 O. Zeolites have a high catalytic activity for the conversion of hydrocarbons or hydrocarbon derivatives, such as methanol.

Von besonderer wirtschaftlicher Bedeutung sind in diesem Susöinhenhang die vorgeschlagenen Verfahren, gemäß denen; z.B. Methanol an kieselsäurereichen Alumosilicaten des !Typs Z3M-5 bzw. dessen Strukturanaloga bevorzugt zu Aromatenim Bereich Cr bis C.Q umgewandelt werden kann, deren Siedepunkte im Bereich der Siedegrenzen von Benzinen liegen, so daß auf dieser Basis über aus potentiellen Kohlenstofftragem nach bekannten Sechnologien leicht erhältliche Verbindungen, wie !!ethanol, Kohlenwasserstoffe hergestellt werden können, die für Verbrennungsmotoren geeignet sind.Of particular economic importance in this Susöinhenhang proposed methods, according to which; for example, methanol at siliceous aluminosilicates of! type Z3M-5 or its structural analogs can be preferably converted to Aromatenim region Cr to C. Q whose boiling points are in the boiling range of gasolines, so that on this basis, from potential Kohlenstofftragem by known Sechnologien readily available compounds, such as ethanol, hydrocarbons can be produced which are suitable for internal combustion engines.

So konnte ein neues Verfahren sur Benzinsynthese auf Kohlebasis, wie z.B. in den DS-OS 2615150 und 262S723 beschrieben, entwickelt' werden.Thus, a new process for coal-based gasoline synthesis, such as, e.g. described in DS-OS 2615150 and 262S723.

Die hohe Aktivität und Selektivität der 3iO9-reichen kristallinen Aiumosilicate des Typs ZSM-5 zur Umwandlung von sauerst of f hai tig en Verbindungen, die leicht aus Synthesegas herzu-The high activity and selectivity of the 3iO 9- rich crystalline aumosilicates of the type ZSM-5 for the conversion of the most acidic compounds, which are easily produced from synthesis gas.

- * - 2 ό a υ a ι ι - * - 2 ό a υ a ι ι

stellen sind, wie z· B. Methanol und/oder Dimethylether, bilden daher auch die Grundlage für zahlreiche vorgeschlagene . Verfahren zur Herstellang von Olefinen (s. B, DS-OS 2615150), Aromaten (z. B-. DE-OS 2321743 und DE-OS 240094-6) oder anderen, z. B. durch Alkylierungs- oder Isomerisierungsreaktionen zugängliche, technisch benötigte Kohlenwasserstoffe bzw. deren Derivate (z. B. WP 144397)·Therefore, such as methanol and / or dimethyl ether, are also the basis for many proposed. Process for the preparation of olefins (see B, DS-OS 2615150), aromatics (for example, DE-OS 2321743 and DE-OS 240094-6) or other, for. B. by alkylation or isomerization reactions accessible, technically required hydrocarbons or their derivatives (eg., WP 144397) ·

In Verbindung mit dem Einsatz von silicatischen Zeolithen des Typs ZSM-5 sind so zu den bekannten Verfahren neue alternative Lösungen entwickelt worden, die über Kohlenstoffträger-Synthesegas-Methanol neue Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen, wie z· B, Olefinen, Aromaten oder auch Benzinen, in effektiver Weise geeignet sind.In connection with the use of silicatic zeolites of the ZSM-5 type, new alternative solutions have been developed to the known processes which use carbon-containing synthesis gas methanol to develop new processes for the production of hydrocarbons, such as, for example, olefins, aromatics or even benzines , are effective in an effective way.

Die bekannten Katalysatoren auf der Basis kieselsäurereicher kristalliner Älumosilicate weisen jedoch- einige Nachteile auf, die ihre Anwendbarkeit bei den genannten Verfahren beeinträchtigen. Diese Nachteile bestehen vor allem in der . aufwendigen Herstellung besonders der siliziumdiozidreichen Zeolithe. In der Regel nimmt dabei der Aufwand mit steigendem SiO'o-Anteil zu, so daß die Herstellung der kieselsäure= reichen Zeolithe relativ kompliziert ist. Die Synthese solcher Zeolithe erfolgt in Gegenwart von Natriumionen mit Hilfe quarternärer organischer Stickstoffverbindungen oder von organischen Aminen, wie z* B. n-Propylamin. Zusätzlich zu dem breiten Spektrum organischer Verbindungen sowie unterschiedlicher Metalloxide, die innerhalb der variierten Synthesewege eingesetzt werden, sind hohe Temperaturen im allgemeinen zwischen 373 bis.460 K sowie die Anwendung höherer Drücke und längerer Krist.allisationszeiten erforderlich* Auch nach der auf diese Weise erfolgten Synthese können die erhaltenen Zeolithe noch nicht aJ.s Katalysatoren eingesetzt werden* Dazu muß über langwierige Ionenaustauschprozesse mit einem, hohen Ammoniumionenüberschuß sowie damit verbundene Calcinierungen erst die synthetisierte Natriumform in die H-Form überführt werden. Diese Prozesse sind energieintensiv und umweitunfreundlich·However, the known catalysts based on siliceous crystalline Älumosilicate have some disadvantages that affect their applicability in the above methods. These disadvantages exist mainly in the. elaborate production of particularly the silicon dioxide-rich zeolites. In general, the effort increases with increasing SiO'o proportion, so that the production of silicic acid = rich zeolites is relatively complicated. The synthesis of such zeolites is carried out in G e genwart of sodium ions using quaternary organic nitrogen compounds or organic amines, such as n-propylamine *. In addition to the broad spectrum of organic compounds as well as different metal oxides used within the varied synthetic routes, high temperatures generally between 373 to 460 K and the application of higher pressures and longer crystallization times are required * even after the synthesis thus obtained the zeolites obtained can not yet be used as catalysts. For this purpose, the synthesized sodium form must first be converted into the H form by means of lengthy ion exchange processes with a high excess of ammonium ion and associated calcinations. These processes are energy-intensive and environmentally friendly ·

— 5 —- 5 -

- 5 - ι j a υ a ζ ι- 5 - ι yes υ a ζ ι

Da die Zeolithe nach ihrer Synthese als feine Pulver anfallen, ist eine Verformung mit Bindemitteln bzw. deren Einarbeitung in unterschiedliche Matrices erforderlich, um eine ausreichende Festigkeit für ihren technischen Einsatz als Katalysatoren zu erzielen· Dies verursacht einen zusätzlichen Aufwand·Since the zeolites are obtained after their synthesis as fine powders, a deformation with binders or their incorporation into different matrices is required in order to achieve sufficient strength for their technical use as catalysts · This causes an additional effort ·

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Herstellung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere Aromaten, deren Siedepunkte im Bereich der Siedegrenzen von Benzinen liegen, _aus Verbindungen, die leicht aus Kohlenstoffträgern über Synthesegas nach bekannten Technologien zugänglrchr^sind, wie z· B. Methanol.The object of the invention is the production of hydrocarbons, in particular aromatics, whose boiling points are in the range of the boiling limits of gasolines, of compounds which are readily accessible from carbon carriers via synthesis gas according to known technologies, such as, for example, methanol.

Darlegung; des Wesens der Erfindungpresentation; the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues 7erfahren und einen neuen Katalysator zur Umwandlung von Methanol und/oder Dimethylether zu Kohlenwasserstoffen mit Hilfe von Katalysatoren, deren Herstellung einfach ist und deren Aktivität und Selektivität für die Bildung, von Cgbis C-Q-Aromaten hoch ist, zu finden·The invention is based on the object of providing a novel process and a novel catalyst for the conversion of methanol and / or dimethyl ether to hydrocarbons with the aid of catalysts whose production is simple and whose activity and selectivity for the formation of Cgbis CQ aromatics is high, to find·

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Katalysator eine aluminiummodifizierte Kieselsäure verwendet wird, der eine amorphe aluminiummodifizierte Kieselsäure ist, die durch Modifizierung polymerer Kieselsäure mit Aluminiumverbindungen, vorzugsweise Al(NOOo, bei 303 bis 373 K, vorzugsweise 363 K, währ end... einer Zeitdauer von .1 bis 10 Stunden und anschließender Calcinierung bei 673 bis 973 K hergestellt wird.This object is achieved by using as the catalyst an aluminum-modified silicic acid which is an amorphous aluminum-modified silicic acid obtained by modifying polymeric silicic acid with aluminum compounds, preferably Al (NOOo) at 303 to 373 K, preferably 363 K, during ... a period of .1 to 10 hours and subsequent calcination at 673 to 973 K is produced.

Es wurde überraschend gefunden, daß an amorphem SiOp, das mit AI2O.3 modifiziert wurde, die Umwandlung von Methanol und/oder Dimethylether allein oder im Gemisch mit hoher Aktivität und Selektivität zu Wasser und Kohlenwasserstoffen, insbesondere zu Aromaten, erfolgt· Dabei ist besonders überraschend, daß die Selektivität der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Katalysatoren für die Aromatenfraktion Cg bis C10, deren Siedepunkte innerhalb des Bereiches der Siedegrenzen von Benzinen liegen, hoch ist.It has surprisingly been found that amorphous SiO 2 which has been modified with Al 2 O 3, the conversion of methanol and / or dimethyl ether alone or in a mixture with high activity and selectivity to water and hydrocarbons, in particular to aromatics, takes place · It is particularly surprising in that the selectivity of the catalysts used according to the invention for the aromatic fraction Cg to C 10 , the boiling points of which are within the range of the boiling limits of gasolines, is high.

-J u U -Ό L· I-J u U -Ό L · I

Es ist für das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnend, daß als Katalysatoren zur Umwandlung von !!ethanol und/oder Dimethylether amorphe polymere Kieselsäuren .It is characteristic of the process according to the invention that amorphous polymeric silicas are used as catalysts for the conversion of .alpha.ethanol and / or dimethyl ether.

mit spezifischen Oberflächen von 100 bis 500 m~/g sowie ÄlpQ-.-Gehalten von 1 bis 10 Ma.-%, Torzugsweise von 2 bis 6 Ma.-%, eingesetzt werden.with specific surface areas of 100 to 500 m ~ / g and ÄlpQ -.- contents of 1 to 10 Ma. -%, Torzugsweise from 2 to 6 wt .-%, are used.

Eine bevorzugte Ausführung siorm des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß !!ethanol zu Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise zu C,— bis C1n-Aromaten an einem KatalysatorA preferred embodiment of the process according to the invention is that ethanol is converted into hydrocarbons, preferably to C 1 to C 1n aromatics, on a catalyst

ο ι u v ο ι u v

umgewandelt vd.rd, der aus einer amorphen porösen polymeren Kieselsäure (Kieselgel) mit einer spezifischen Oberfläche von 100 bis 500 m /g, vorzugsweise 200 bis 450 m^/g, durch Imprägnierung mit wäßrigen Aluminiumsalzlösungen, besonders bevorzugt Aluminitunnitrat, und einer anschließenden Calzinierung /bei Temperaturen zwischen.673 bis 973 K, vorzugsweise bei 773 K, für 2 bis 10 Stunden, hergestellt wurde.converted vd.rd, of an amorphous porous polymeric silica (silica gel) having a specific surface area of 100 to 500 m / g, preferably 200 to 450 m ^ / g, by impregnation with aqueous aluminum salt solutions, particularly preferably Aluminitunnitrat, and then calcination / at temperatures between 673 to 973 K, preferably at 773 K, for 2 to 10 hours.

Die katalytisch^ Reaktion zur Umwandlung von Methanol und/ oder Dimethylether in Wasser und Kohlenwasserstoffe, insbesondere zu Aromaten, wird bei Temperaturen zwischen 523 bis 973 K, vorzugsweise bei 623 bis 773 K, besonders bevorzugt bei 673 bis 723 K, und einer Raumgeschwindigkeit, ausgedrückt in Volumina Flüssigkeit pro Yolumen Katalysator und Stunde (v/vh) zwischen 0,1 und 100, vorzugsweise bei 0,3 bis 4} mit oder ohne Verdünnungsmittel, bei Gesamtdrücken von 0,1 bis 3,0 MPa durchgeführt.The catalytic reaction for the conversion of methanol and / or dimethyl ether into water and hydrocarbons, in particular aromatics, is at temperatures between 523 to 973 K, preferably at 623 to 773 K, more preferably at 673 to 723 K, and a space velocity expressed in volumes of liquid per mole of catalyst and hour (v / vh) between 0.1 and 100, preferably at 0.3 to 4, with or without diluent, at total pressures of 0.1 to 3.0 MPa.

Die Aktivierung der Katalysatoren des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im·-Inertgasstrom,- bevorzugt Stickstoff, bei Temperaturen zwischen 673 und 773 K, vorzugsweise bei 773 K, oder im Methanoldampf strom, .bei 'Temperaturen zwischen 523 und 723 K.The catalysts of the process according to the invention are activated in an inert gas stream, preferably nitrogen, at temperatures between 673 and 773 K, preferably at 773 K, or in the methanol vapor stream, at temperatures between 523 and 723 K.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Umwandlung des Methanol, allein oder im Gemisch mit Dimethylether, auch als ein 2-Stufenprozeß erfolgen, indem in einer ersten Stufe eine DehydratisierungIn another embodiment of the process according to the invention, the conversion of the methanol, alone or in admixture with dimethyl ether, can also be carried out as a two-stage process by dehydration in a first stage

-τ- 239092-t- 239092

des Methanols zu Dimethylether an bekannten oder den erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatoren erfolgt und in einer 2. Stufe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Dimethylether allein oder im Gemisch mit Methanol zu Kohlenwasserstoffen umgesetzt wird.of the methanol to dimethyl ether is carried out on known catalysts or those used according to the invention and in a second stage by the process according to the invention dimethyl ether is reacted alone or in a mixture with methanol to give hydrocarbons.

Ss ist eine besonders vorteilhafte Form des erfindungsgeraäßen Verfahrens, solche Katalysatoren einzusetzen, die kugelförmig hergestellt wurden und die anschließend einer Modifizierung mit Aluminiumverbindungen unterworfen wurden. Auf diese Weise ist eine Verformung bzw. Einarbeitung in irgend welche Matrices im Falle der erfindungsgemäß angewendeten Katalysatoren nicht erforderlich.It is a particularly advantageous form of the process according to the invention to use those catalysts which have been produced spherically and which have subsequently been subjected to a modification with aluminum compounds. In this way, deformation or incorporation into any matrices in the case of the catalysts used according to the invention is not required.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, aus Methanol und/oder Dimethylether Kohlenwasserstoffe, wie Paraffine, Olefine und Aromaten, herzustellen, wobei vorzugsweise aromatische Kohlenwasserstoffe im Bereich Gg bis C..^ erhalten werden und wobei die unumgesetzten Einsatzprodukte Methanol und/oder Diethylether v/i ed er in den Reaktionskreislauf zurückgeführt werden.With the process according to the invention, it is possible to produce hydrocarbons, such as paraffins, olefins and aromatics, from methanol and / or dimethyl ether, preferably aromatic hydrocarbons in the range from Gg to C, and the unreacted starting materials methanol and / or diethyl ether of / i ed he be returned to the reaction cycle.

In Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen, wie Temperatur, Druck und Raumgeschwindigkeit, werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus Methanol als Paraffine mit der Kettenlänge C1 bis Cg , als Olefine vorzugsweise Ethen und Propenj" und als Aromaten vorzugsweise solche im Bereich Gg bis G10 erhalten.Depending on the reaction conditions, such as temperature, pressure and space velocity, are obtained by the novel process of methanol as paraffins with the chain length C 1 to Cg , as olefins preferably ethene and Propenj "and as aromatics preferably those in the range Gg to G 10 .

Ss ist daher naheliegend,' daß auch mit Einsatzprodukten, die neben Methanol sowohl niedere Alkohole, wie z.B. Ethanol oder Propanol, sowie andere aliphatische sauerst.offfunktionalisierte Kohlenwasserstoffe, wie z.3. Ether, als auch niedere Olefine, wie z.B. Ethen oder Propen, sein können, entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens Kohlenwasserstoffe bzw. Aromaten hergestellt werden können.It is therefore obvious that also with feedstocks which, in addition to methanol, both lower alcohols, such as e.g. Ethanol or propanol, as well as other aliphatic oxygen-functional hydrocarbons, such as 3. Ethers, as well as lower olefins, e.g. Ethene or propene, can be prepared according to the process of the invention hydrocarbons or aromatics.

-Q-Q

-β- 23-23-

Sa liegt weiter auch im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, zur. Umwandlung.yon Methanol .und/oder Dimethylether aluminiummodifisierte poröse Kieselsäuren einzusetzen, die mit 'Metallionen, wie a.B. nickel, .Zink, Kupfer, Platin, Eisen, Palladium, Cadmium oder Silber, oder deren Mischungen, ausgetauscht und/oder imprägniert werden.Sa is also within the scope of the method according to the invention, for. Conversion.yon methanol. And / or dimethyl ether to use aluminum-modified porous silicic acids, which with 'metal ions, such as. nickel, zinc, copper, platinum, iron, palladium, cadmium or silver, or mixtures thereof, are exchanged and / or impregnated.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatoren sind durch eine sehr geringe Bildung von Kohlenwasserstoffablagerungen gegenüber bekannten Katalysatoren sur Umwandlung von Methanol gekennzeichnet. Sine Regeneration kann nach bekannten Verfahren, z.B. durch das Überleiten von Luft oder sauerstoffhaltigen Gasströmen bei Temperaturen zwischen 673 "ois 873 K, bevorzugt bei 823 K, erfolgen.The catalysts used according to the invention are characterized by a very low formation of hydrocarbon deposits over known catalysts for the conversion of methanol. Sine regeneration may be performed by known methods, e.g. by passing air or oxygen-containing gas streams at temperatures between 673 "to 873 K, preferably at 823 K.

Beispiel 1.:Example 1.:

In' diesem Beispiel wird die Herstellung eines erfindungsgemäßen Katalysators beschrieben.In this example, the preparation of a catalyst according to the invention is described.

Sine poröse polymere Kieselsäure (Kieselgel) mit einer spe-Porous polymeric silicic acid (silica gel) with a spe-

2 zifischen Oberfläche von 46O m /g wird mit einer Korngröße von 0,3 bis 0,5 nom 6 Stunden mit 3 η HCl bei 333 K mit einem !Feststoff-flüssigkeitsverhältnis von 1:10 gerührt-. !lach dem Trocknen an Luft wird die poröse polymere Kieselsäure bei 90 0C mit einer 1m .Aluminiumnitratlösung mit einem feststoff-Plüssigkeitsverhältnis von 1:10 für 6 Stunden gerührt. Anschließend wird die Aluminiumnitratlösung durch erneutes Dekantieren entfernt und die poröse polymere Kieselsäure mehrmals mit entionisiertem Wasser gewaschen und bei 383 K getrocknet. Die erhaltene poröse polymere Kieselsäure weist einen Aluminiumgehalt von 2,3 Ma«-%, bezogen auf die eingesetzte lufttrockene poröse polymere Kieselsäure, auf.2 zifischen surface of 46O m / g is stirred with a grain size of 0.3 to 0.5 nom for 6 hours with 3 η HCl at 333 K with a solid-liquid ratio of 1:10. ! laughing air drying, the porous polymeric silicic acid is stirred at 90 0 C with a 1M .Aluminiumnitratlösung with a solid-Plüssigkeitsverhältnis of 1:10 for 6 hours. Subsequently, the aluminum nitrate solution is removed by decanting again and the porous polymeric silicic acid is washed several times with deionized water and dried at 383 K. The resulting porous polymeric silicic acid has an aluminum content of 2.3% by mass, based on the air-dry porous polymeric silicic acid used.

Beispiel 2:Example 2:

Dieses Beispiel zeigt die Herstellung eines erfindungsgemäß eingesetzten Katalysators auf der Basis einer aluminiummodifisierten porösen polymeren Kieselsäure..This example shows the preparation of a catalyst used according to the invention on the basis of an aluminum-modified porous polymeric silica.

"*> Q Π"*> Q Π

Eine Doröse polymere Kieselsäure (Kieselgel) mit einer spe-A Dorösen polymeric silicic acid (silica gel) with a spe-

2 w sifischen Oberfläche von 4oO m /g ward mit einer Korngröße von 0,3 bis 0,5 mm β Stunden mit 3n KCl bei 90 0G mit einem Feststoff-Flüssigkeit«Verhältnis von 1:10 gerührt, lach dem Trocknen an Luft wird die poröse Kieselsäure mit einer Aluminiumnitratlösung imprägniert, so daß diese 2 Ma.~% Aluminium enthält. Anschließend wird für 4 Stunden bei 773 K calainiert.2 w sifischen surface of 4oO m / g was stirred with a particle size of 0.3 to 0.5 mm β hours with 3n KCl at 90 0 G with a solid-liquid ratio of 1:10, after drying in air the porous silica impregnated with an aluminum nitrate solution, so that these 2 Ma. Contains ~% aluminum. It is then calcined at 773 K for 4 hours.

Beispiel 3:Example 3:

In diesem Beispiel wird der erfindungsgemäße Binsatz der Katalysatoren zur Konversion von Methanol demonstriert. InIn this example, the use of the catalysts according to the invention for the conversion of methanol is demonstrated. In

3 .einem Durchflußreaktor wurden jeweils 5 cm der porösen polymeren Kieselsäure eingebaut, und nach einer Aktivierung, von einer Stunde" im Stickstoffstrom (1,5 l/h) bei 773 K wurde bei 723 K Methanol mit einer Belastung von 0,1 bis 45O v/vh zudosiert. Als Reaktionsprodukte unter Ausschluß des gebildeten Wassers wurden erhalten:3. A flow reactor was fitted with 5 cm of the porous polymeric silica each time, and after activation for one hour in nitrogen flow (1.5 l / h) at 773 K, methanol was loaded at 723 K with a load of 0.1 to 4 5 O v / vh were metered in. The reaction products excluding the water formed were obtained:

Katalysator nach Beispiel 1:Catalyst according to Example 1:

Temperatur in K: ' 673 723Temperature in K: '673 723

Belastung in v/vh; 0,1Load in v / vh; 0.1

Umsatz in % 82,5 98,2Sales in % 82.5 98.2

Pro duktv er teilung in Ma.-$5:Product distribution in Ma .- $ 5:

Methanol 14,Q 2,4Methanol 14, Q 2,4

Dirne thyle ther 21,5 2,1Whore thyle ther 21.5 2.1

Gesamtkohlenwasserstoff 63,7 65,5Total hydrocarbon 63.7 65.5

Kohlenwasserstoffe in ?a> bezogen auf die Gesamt kohl en- * ' wasserstoffbildung: Hydrocarbons in a> based on the total carbonyl hydrogen formation:

G1- Cg-Paraffine und Olefine 7,1 16,6G 1 - Cg paraffins and olefins 7.1 16.6

Gg - C1O-Aromaten 48,4. 43,1Gg - C 1O aromatics 48.4. 43.1

G11 -Aromaten 44,6 40,0G 11 aromatics 44.6 40.0

Claims (2)

*J! <J %J* J! <J% J Erfindungsan SprücheInvention claims 1. Katalysator bestehend aus alüminiiunmodifizierter Kieselsäure zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen durch den Umsatz von Methanol und/oder Dimethylether bei Temperaturen oberhalb 523 K, gekennzeichnet dadurch, daß""er amorphe aluminiummodifizierte Kieselsäure enthält, die durch Modifizierung polymerer Kieselsäure mit Aluminiumverbindungen, vorzugsweise Al(MU)3, bei 303 bis 373 K, vorzugsweise 363 K, während einer Zeitdauer von 1 bis 10 Stunden und anschließender Calcinierung bei 673 bis 973 K hergestellt wird· A catalyst consisting of aluminum-modified silica for the production of hydrocarbons by the conversion of methanol and / or dimethyl ether at temperatures above 523 K, characterized in that it contains amorphous aluminum-modified silica obtained by modifying polymeric silicic acid with aluminum compounds, preferably Al (MU ) 3 , at 303 to 373 K, preferably 363 K, over a period of 1 to 10 hours and subsequent calcination at 673 to 973 K 2. Verfahren zur Herstellung'von Kohlenwasserstoffen durch den Umsatz von Methanol und/oder Dimethyl-2. Process for the preparation of hydrocarbons by the conversion of methanol and / or dimethyl . ether bei Temperaturen oberhalb 523 K, gekennzeichnet dadurch, daß als Katalysator amorphe aluminiummodifizierte Kieselsäure verwendet wird, die durch Modifizierung polymerer Kieselsäure mit Aluminiumverbindungen erhalten wird·, ether at temperatures above 523 K, characterized in that the catalyst used is amorphous aluminum-modified silica obtained by modifying polymeric silicic acid with aluminum compounds.
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