DE1033193B - Process for the catalytic isomerization of solid, paraffin-containing hydrocarbons - Google Patents
Process for the catalytic isomerization of solid, paraffin-containing hydrocarbonsInfo
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Description
Verfahren zum katalytischen Isomerisieren von festen, Paraffin enthaltenden Kohlen.wasserstoffen Die Erfindung bezieht sich auf die Anwendung von Katalysatoren und die Reaktionsbedingungen für ein verbessertes Verfahren zur Isomerisierung fester, paraffinartiger Kohlenwasserstoffe.Process for the catalytic isomerization of solid, paraffin-containing Hydrocarbons The invention relates to the use of catalysts and the reaction conditions for an improved process for isomerization of solid, paraffin-like hydrocarbons.
Das Ausgangsmaterial soll normalerweise feste, paraffinartige Produkte, die gewöhnlich aus hochsiedenden, natürlichen oder synthetischen Kohlenwasserstoffgemischen gewonnen werden, umfassen. Diese festen Kohlenwasserstoffgemische enthalten in den meisten Fällen auch normalerweise flüssige Kohlenwasserstoffe.The starting material should normally be solid, paraffin-like products, those usually made from high-boiling, natural or synthetic hydrocarbon mixtures are obtained include. These solid hydrocarbon mixtures contain in the in most cases also normally liquid hydrocarbons.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung können nicht nur feste, paraffinartige Kohlenwasserstoffe v er wendet werden, sondern es können auch natürliche oder synthetische Kohlenwasserstoffreaktionen benutzt werden, die einen. Gehalt von mindestens 50 Gewichtsprozent oder mehr festen Paraffin aufweisen. Dieser Gehalt wird aus dem Ölgehalt des Kohlenwasserstoffmaterials, bestimmt nach der ASTM-Methode D 721-51 T, ermittelt.In the method according to the invention, not only solid, paraffin-like Hydrocarbons can be used, but they can also be natural or synthetic Hydrocarbon reactions are used, the one. Salary of at least 50 Have percent or more solid paraffin by weight. This salary is derived from the Oil content of the hydrocarbon material as determined by ASTM Method D 721-51 T, determined.
Es ist bekannt, Paraffin einer Isomerisierungsbehandlung zu unterwerfen, um die vorhandenen gradbettigen oder verzweigten Alkane in verzweigte oder stärker verzweigte Alkane umzuwandeln.It is known to subject paraffin to an isomerization treatment, to the existing straight or branched alkanes in branched or stronger to convert branched alkanes.
Gemäß der USA.-Patentschrift 2 475 358 wird diese Isomerisierung durchgeführt, indem man das Ausgangsmaterial in flüssiger Phase; z. B. bei einer Temperatur von 80 bis 100° C, in Gegenwart von Kohlenwasserstoff - Aluminiumhalogenid - Komplexen, z. B. einem Toluol-Aluminiumchlorid-Komplex, behandelt. Bei dieser Arbeitsweise erfolgt die Isomerisierung nur langsam. Darüber hinaus muß die Reaktion, um eine verstärkte Zersetzung des Ausgangsmaterials zu verhindern, in Gegenwart von gewissen Substanzen, die als Spalthemmstoffe dienen, durchgeführt werden.According to US Pat. No. 2,475,358, this isomerization is carried out by keeping the starting material in the liquid phase; z. B. at a temperature of 80 to 100 ° C, in the presence of hydrocarbon - aluminum halide complexes, z. B. a toluene-aluminum chloride complex treated. In this way of working the isomerization takes place only slowly. In addition, the response needs to be one To prevent increased decomposition of the starting material in the presence of certain Substances that serve as splitting inhibitors are carried out.
In dem älteren Patent 931826 des Erfinders wurde bereits vorgeschlagen, die Isomerisierung von normalerweise festem Paraffin durchzuführen, indem man dieses in Dampfform in Abwesenheit einer flüssigen Phase zusammen mit mindestens 1 Mol Wasserstoff je Mol Paraffin mit einem Katalysator, der auf einem Träger aufgebracht ist und der nicht mehr als 1 Gewichtsprozent Platin enthält, bei einer Temperatur zwischen 300 und 550° C und unter vermindertem, atmosphärischem oder erhöhtem Druck in Berührung bringt.In the earlier patent 931826 of the inventor it was already proposed to carry out the isomerization of normally solid paraffin by converting this in vapor form in the absence of a liquid phase together with at least 1 mole of hydrogen per mole of paraffin with a catalyst which is applied to a support and which contains no more than 1 percent by weight of platinum, at a temperature between 300 and 550 ° C and under reduced, atmospheric or elevated pressure.
Obgleich mit solchen Platin enthaltenden Katalysatoren gute Ergebnisse erhalten werden können, ist ein Nachteil dieses Verfahrens, daß Platin verhältnismäßig selten vorkommt und auch sehr kostspielig ist.Although good results have been achieved with such platinum-containing catalysts can be obtained, a disadvantage of this process is that platinum is relatively seldom occurs and is also very expensive.
Es wurden Versuche gemacht, um billigere Katalysatoren zu finden, die leichter zu handhaben sind, und die eine sehr selektive Isomerisierung ermöglichen, ohne daß gleichzeitig eine verstärkte Zersetzung der Kohlenwasserstoffe, die von der Bildung von Produkten mit einem geringeren Molekulargewicht begleitet ist, stattfindet.Attempts have been made to find cheaper catalysts which are easier to handle and which allow a very selective isomerization, without increasing the decomposition of the hydrocarbons produced by the formation of products with a lower molecular weight is accompanied, takes place.
Es wurde nun gefunden, daß die katalytische Isomerisierung von bei normaler Temperatur festen Kohlenwasserstoffgemischen, die mindestens 50 Gewichtsprozent festes Paraffin enthalten, mit Vorteil durchgeführt werden kann, indem man das Ausgangsmaterial in Gegenwart von Wasserstoff oder von einem wasserstoffhaltigen Gas bei einer Temperatur von 350 bis 450° C, vorzugsweise von 400 bis 440° C, und bei einem Druck von 10 bis 40 at, vorzugsweise von 20 bis 40 at, in Berührung mit einem an sich bekannten Katalysator bringt, der im wesentlichen aus Molybdänoxyd, aufgebracht auf einen sauren Träger, besteht.It has now been found that the catalytic isomerization of normal temperature solid hydrocarbon mixtures containing at least 50 percent by weight Containing solid paraffin can advantageously be carried out by changing the starting material in the presence of hydrogen or of a hydrogen-containing gas at a temperature from 350 to 450 ° C, preferably from 400 to 440 ° C, and at a pressure of 10 to 40 at, preferably from 20 to 40 at, in contact with a per se known Brings catalyst, which consists essentially of molybdenum oxide, applied to a acidic carrier.
Die saure Natur des Katalysators, der gemäß der Erfindung verwendet wird, wird hergestellt durch Einführung geringer, 1 Gewichtsprozent nicht übersteigender Mengen von Halogen, vorzugsweise von Fluor, z. B. durch Behandlung des Katalysators mit Fluorw asserstoff.The acidic nature of the catalyst used according to the invention is produced by introducing less, not exceeding 1 percent by weight Amounts of halogen, preferably fluorine, e.g. B. by treating the catalyst with hydrogen fluoride.
Als Beispiel sei ein Molybdän-Tonerds-Fluor-Katalysator erwähnt. Bei dem Verfahren nach der Erfindung, das entweder in der Dampfphase oder in der flüssigen Phase durchgeführt werden kann, wird der Wasserstoff oder das angewendete wasserstoffhaltige Gas vorzugsweise im Kreislauf geführt.A molybdenum-alumina-fluorine catalyst may be mentioned as an example. at the method according to the invention, which is either in the vapor phase or in the liquid Phase can be carried out, the hydrogen or the applied hydrogen-containing Gas preferably circulated.
Die Isomerisationsbehandlung in der flüssigen Phase ist besonders geeignet, wenn ein Ausgangsmaterial verwendet wird, welches ein so hohes Molekulargewicht aufweist, z. B. Paraffine mit einem mittleren Malekulargewicht von mehr als 350 und über 300° C siedend, daß es nicht oder nur mit großer Schwierigkeit in die Dampfphase übergeführt werden kann, ohne daß Spaltreaktionen stattfinden.The isomerization treatment in the liquid phase is special suitable when a starting material having such a high molecular weight is used has, e.g. B. Paraffins with a mean molecular weight of more than 350 and boiling above 300 ° C, that it does not or only with great difficulty in the vapor phase can be transferred without cleavage reactions taking place.
Die Behandlung in der flüssigen Phase kann mit Vorteil unter Verwendung der Rieseltechnik durchgeführt werden, nach welcher die zu behandelnde Flüssigkeit in dünner Schicht über Stücke des Katalysators rieselt, die in einer Schicht fest angeordnet sind.Treatment in the liquid phase can be used to advantage the trickle technique, according to which the liquid to be treated trickles in a thin layer over pieces of the catalyst that are stuck in a layer are arranged.
Im allgemeinen verläuft die Isomerisierung sehr erfolgreich, insbesondere wenn das Verfahren in der flüssigen Phase durchgeführt wird, wenn unter den gegebenen Bedingungen von Druck und Temperatur die Berührungszeit kurz ist, d. h. wenn sie weniger als 10 Minuten, z. B. 0,5 bis 6 Minuten oder noch weniger, beträgt und wenn der Durchsatz 1 bis 5 kg Ausgangsmaterial je Liter Katalysator und Stunde .beträgt, während die Menge des zugeführten Wasserstoffes so ausgewählt wird, daß das Molverhältnis von Wasserstoff zum Ausgangsmaterial bei 10:1 bis 60. 1 liegt.In general, the isomerization proceeds very successfully, especially when the process is carried out in the liquid phase, when, under the given conditions of pressure and temperature, the contact time is short, ie when it is less than 10 minutes, e.g. B. 0.5 to 6 minutes or even less, and if the throughput is 1 to 5 kg of starting material per liter of catalyst and hour, while the amount of hydrogen supplied is selected so that the molar ratio of hydrogen to starting material is 10: 1 to 60.1 is.
Besonders günstige Ergebnisse werden erhalten, wenn man Molybdän-Tonerde-Fluor-Katalysatoren verwendet, die weniger als 1 Gewichtsprozent Fluor, gleichmäßig verteilt über die aktive Oberfläche des Trägers, enthalten. Ein sehr geeigneter Katalysator dieser Zusammensetzung besteht aus mindestens 7 Gewichtsteilen Molybdän in Form von Oxyden, berechnet als Molybdäntrioxyd auf 100 Gewichtsteile Tonerdeträger, und wird erhalten durch Fällung aus einer Aluminiumsalzlösung, während bei der Herstellung des Katalysators Fluorwasserstoff oder eine Substanz, die unter den Bedingungen der Katalysatorherstellung Fluorwasserstoff entwickelt, verwendet wird. Dieser wird bei der Katalysatorherstellung in Form einer Lösung mit einer Konzentration von nicht mehr als 1 Gewichtsprozent (berechnet als HF) oder in Form eines verdünnten Gases in Mengen von weniger als 1 Gewichtsprozent Fluor auf 100 Gewichtsteile Tonerde zugefügt.Particularly favorable results are obtained when using molybdenum-alumina-fluorine catalysts uses less than 1 weight percent fluorine, evenly distributed over the active surface of the carrier. A very suitable catalyst of this Composition consists of at least 7 parts by weight of molybdenum in the form of oxides, calculated as molybdenum trioxide per 100 parts by weight of alumina carrier, and is obtained by precipitation from an aluminum salt solution while in the preparation of the catalyst Hydrogen fluoride or a substance that under the conditions of catalyst production Hydrogen fluoride developed is used. This is used in the production of the catalyst in the form of a solution with a concentration of not more than 1 percent by weight (calculated as HF) or in the form of a dilute gas in amounts less than 1 percent by weight of fluorine added to 100 parts by weight of clay.
Wenn man gemäß der Erfindung arbeitet, tritt eine glatte Isom@erisierung der Paraffinkohlenwasserstoffe ein, ohne daß Spaltreaktionen, die begleitet sind von der Bildung von niedermolekularen Produkten, in einem beträchtlichen Ausmaß auftreten. Somit können, wenn man von hochschmelzenden, paraffinischen Ausgangsstoffen ausgeht, während nahezu das gleiche Molekulargewicht beibehalten wird, niedrigerschmelzende paraffinartige Produkte erhalten werden, die als Bestandteile in hochwertigen Schmierölen und Dieselölen verwendet werden können.If one works according to the invention, a smooth isomerization occurs of the paraffin hydrocarbons without the accompanying cleavage reactions from the formation of low molecular weight products, to a considerable extent appear. Thus, if you think of high-melting, paraffinic starting materials goes out while maintaining nearly the same molecular weight, lower melting point paraffin-like products are obtained as ingredients in high quality lubricating oils and diesel oils can be used.
Die Erfindung wird weiter erläutert unter Bezugnahme auf das folgende Beispiel.The invention is further elucidated with reference to the following Example.
Beispiel Eine Paraffinfraktion mit einem mittleren Molekulargewicht von 308 und einem Schmelzpunkt von 41° C wurde in der Dampfphase mit einer Geschwindigkeit von 2,5 kg je Liter Katalysator und Stunde zusammen mit 52 Mol Wasserstoff je Mol Paraffin bei 425° C unter einem Druck von 35 at über einen Katalysator geleitet, der aus 11 Gewichtsteilen Molybdäntrioxyd, 100 Gewichtsteilen Aluminiumoxyd und 0,5 Gewichtsteilen Fluor zusammengesetzt und wie folgt hergestellt war.Example A paraffin fraction with an average molecular weight of 308 and a melting point of 41 ° C was in the vapor phase at a rate of 2.5 kg per liter of catalyst per hour together with 52 moles of hydrogen per mole Paraffin passed over a catalyst at 425 ° C under a pressure of 35 at, that of 11 parts by weight of molybdenum trioxide, 100 parts by weight of aluminum oxide and 0.5 part by weight of fluorine and prepared as follows.
Eine Lösung von 966 g A1 C13, 6 H2 O in 10 1 Wasser wurden innig gemischt mit 101 einer 2,7o/oigen Ammoniaklösung. Die Mischung wurde bewirkt durch Einführung der beiden Lösungen tangential in eine Mischkammer bei einer Geschwindigkeit von 20 1 je Stunde, in der Art, daß nach dem Vermischen' der pH Wert zwischen 8 und 8,5 liegt. Das Aluminiumhydroxydgel wurde ohne Anwendung von Wärme gefällt. Sobald die Fällung vollständig war, wurde das Reaktionsgemisch erhitzt auf eine Temperatur zwischen 50° C und seinem Siedepunkt. Der erhaltene Schlamm wurde dann 1/4 Stunde gerührt, filtriert und mit 70 1 0,25°/oiger Ammoniaklösung gewaschen, bis das Waschwasser nach dem Ansäuern mit Salpetersäure keine Fällung mit Silbernitrat gab. Nachfolgend wurde das Produkt gewaschen mit 10 1 destilliertem Wasser.A solution of 966 g A1 C13, 6 H2 O in 10 1 water was mixed intimately with 101 of a 2.7% ammonia solution. Mixing was effected by introduction of the two solutions tangentially into a mixing chamber at a speed of 20 1 per hour, in such a way that after mixing 'the pH value between 8 and 8.5 lies. The aluminum hydroxide gel was precipitated without the application of heat. As soon the precipitation was complete, the reaction mixture was heated to a temperature between 50 ° C and its boiling point. The obtained sludge was then 1/4 hour stirred, filtered and washed with 70 1 0.25% ammonia solution until the wash water after acidification with nitric acid there was no precipitation with silver nitrate. Below the product was washed with 10 l of distilled water.
Der Filterkuchen wurde in Pastenform innig mit 100 ccm Fluorwasserstofflösung, die 1 g Fluor enthielt, gemischt. Nach einer halben Stunde wurden 100 ccm einer Lösung, die 27 g Ammoniummolybdat (81,4°/o Mo03) enthielt, unter starkem Rühren zugegeben. Die erhaltene Masse wurde zur Trockene auf dem Wasserbade eingedampft, dann bei 120° C getrocknet und 2 Stunden bei 500° C in einer Stickstoffatmosphäre calciniert.The filter cake was intimately in paste form with 100 ccm hydrogen fluoride solution, containing 1 g of fluorine mixed. After half an hour, 100 cc became one Solution containing 27 g of ammonium molybdate (81.4% MoO3) with vigorous stirring admitted. The resulting mass was evaporated to dryness on the water bath, then dried at 120 ° C and 2 hours at 500 ° C in a nitrogen atmosphere calcined.
Das Produkt wurde in Stücke von 3 bis 6 mm gebrochen, worauf der Katalysator zum Gebrauch fertig war.The product was broken into pieces of 3 to 6 mm, whereupon the catalyst was ready for use.
Der Katalysator enthielt 10 Gewichtsprozent Ma03 auf Tonerde und auch 0,5 Gewichtsprozent Fluor bzw. 11 Gewichtsteile Mo 0, auf 100 Gewichtsteile A12 O3.The catalyst contained 10 weight percent MA03 on alumina and 0.5 percent by weight of fluorine and 11 parts by weight of Mo 0 to 100 parts by weight of A12 O3.
Von dem erhaltenen Isomerisierungsprodukt siedeten 12,2 Gewichtsprozent unter 300° C, 38,9 Gewichtsprozent bestanden aus einem Paraffin mit einem Schmelzpunkt von 41° C (erhalten durch Kühlung und Filtration bei - 5° C) und 48,9 Gewichtsprozent waren ein Filteröl, das bei 5° C fest wurde. (Diese Bestimmungen und auch die folgenden Bestimmungen von Paraffin wurden in einem Medium von 5 Gewichtsteilen 1VIethyläthylketon und 1 Gewichtsteil der Paraffinfraktion durchgeführt.) Die ursprüngliche Paraffinfraktion siedete als Ganzes oberhalb 300° C und bestand zu 93,8 Gewichtsprozent aus einem Paraffin, das durch Kühlung und Filtration bei - 5° C erhalten wurde, mit einem Schmelzpunkt von 42° C, und zu 6,2 Gewichtsprozent aus einem Filteröl.12.2 percent by weight of the isomerization product obtained boiled below 300 ° C, 38.9 percent by weight consisted of a paraffin with a melting point of 41 ° C (obtained by cooling and filtration at -5 ° C) and 48.9 percent by weight were a filter oil that solidified at 5 ° C. (These provisions and also the following Paraffin determinations were carried out in a medium containing 5 parts by weight of 1VIethylethylketon and 1 part by weight of the paraffin fraction.) The original paraffin fraction Boiled above 300 ° C. as a whole and consisted of 93.8 percent by weight of one Paraffin, which was obtained by cooling and filtration at -5 ° C, with a Melting point of 42 ° C, and 6.2 percent by weight from a filter oil.
Der Anstieg der Filterölmenge in dem isomerisierten Produkt und der Abfall des Schmelzpunktes zeigt ein beträchtliches Anwachsen des Isoparaffingehaltes an.The increase in the amount of filter oil in the isomerized product and the A decrease in the melting point shows a considerable increase in the isoparaffin content at.
Bei weiterem Kühlen des Filteröls, erhalten bei -5 bis -20° C und Filtration, wurden 5,4 Gewichtsprozent Paraffin und 43,5 Gewichtsprozent Filteröl erhalten, berechnet auf die ursprüngliche Paraffinfraktion. Es wurde gefunden, daß dieses Filteröl einen Stockpunkt von -16° C, einen Viskositätsindex von 122, eine. Viskosität bei 37,8° C von 6,60 eSt und bei 98,9° C von 2,08 cSt besaß.With further cooling of the filter oil, obtained at -5 to -20 ° C and Filtration, were 5.4 weight percent paraffin and 43.5 weight percent filter oil obtained, calculated on the original paraffin fraction. It was found that this filter oil has a pour point of -16 ° C, a viscosity index of 122, a. Viscosity at 37.8 ° C of 6.60 eSt and at 98.9 ° C of 2.08 cSt.
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