DE1418439C - Process for the hydroisomerization of saturated hydrocarbons - Google Patents
Process for the hydroisomerization of saturated hydrocarbonsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydroisomerisierung von gesättigten Kohlenwasserstoffen bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in Gegenwart eines Katalysators aus fluorhaltiger Tonerde mit 0,01 bis 1 Gewichtsprozent Platin und 0,1 bis 8 Gewichtsprozent Gesamtgehalt an Fluor und Chlor. Solche Tonerde als- Träger enthaltenden Katalysatoren sind an sich bekannt.The invention relates to a process for the hydroisomerization of saturated hydrocarbons at elevated temperature and pressure in the presence of a catalyst made from fluorine-containing alumina with 0.01 to 1 percent by weight of platinum and 0.1 to 8 percent by weight of total fluorine and Chlorine. Such catalysts containing alumina as a carrier are known per se.
Bei dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2 636 863 zur Reformierung von Benzin benutzt man z. B. Katalysatoren mit einem Gehalt von 0,05 bis 8% Halogen, vorzugsweise 0,05 bis 3% Fluor und 0,3ü/o Platin. Ihre Herstellung erfolgt in der Weise, daß die Tonerde durch Ausfällung von Aluminiumhydroxid aus wäßriger Aluminiumchloridlösung mit Ammoniumhydroxid, mehrfachem Waschen mit ammoniakhaltigem Wasser, Zugabe von wäßriger Fluorwasserstoffsäure zum gewaschenen Aluminiumoxid und Trocknen, z. B. bei 1500C, gewonnen und dann mit Platinisulfat oder Platininitrat vereinigt wird. Die Gewinnung dieses Platinsalzes erfolgt vorzugsweise dadurch, daß zunächst Platinsulfid durch Einleiten von Schwefelwasserstoff in Chlorplatinsäure und anschließendem Zusatz einer kleinen Menge Aluminiumchlorid gebildet und der so erhaltene Niederschlag nach Auswaschen der Verunreinigungen mit Salpetersäure aufgelöst wird, deren Überschuß durch weiteres Erhitzen dann entfernt wird. Die so erhaltene Lösung wird schließlich mit Ammoniumhydroxid vermischt und mit der zu Tabletten geformten Tonerde vereinigt, aus denen dann die flüchtigen Stoffe durch Erhitzen entfernt werden.In the process of US Pat. No. 2,636,863 for reforming gasoline, e.g. B. Catalysts with a content of 0.05 to 8% halogen, preferably 0.05 to 3% fluorine and 0.3 w / o platinum. They are produced in such a way that the alumina is prepared by precipitating aluminum hydroxide from aqueous aluminum chloride solution with ammonium hydroxide, washing several times with ammonia-containing water, adding aqueous hydrofluoric acid to the washed aluminum oxide and drying, e.g. B. at 150 0 C, obtained and then combined with platinum sulfate or platinum nitrate. This platinum salt is preferably obtained by first forming platinum sulfide by introducing hydrogen sulfide into chloroplatinic acid and then adding a small amount of aluminum chloride and dissolving the resulting precipitate after washing out the impurities with nitric acid, the excess of which is then removed by further heating. The solution obtained in this way is finally mixed with ammonium hydroxide and combined with the clay formed into tablets, from which the volatile substances are then removed by heating.
Bei einem anderen bekannten Benzinreformierungsverfahren (USA.-Patentschrift 2 479 110) wird wiederum ein Platinträgerkatalysator verwendet, dessen Tonerdeträger Halogen, insbesondere 0,1 bis 3% Fluor, enthält und einen Platingehalt von 0,01 bis 1 Gewichtsprozent aufweist. Bei der Herstellung des Trägers kann eine organische Säure, besonders Essigsäure, zugesetzt werden, und das Platin wird vorzugsweise in Form einer Chlorplatinsäurelösung zugesetzt, in die Schwefelwasserstoff bis zur Entstehung einer dunkelbraunen Farbe eingeleitet wurde.Another known gasoline reforming process (U.S. Patent 2,479,110) again uses a supported platinum catalyst is used, the alumina carrier of which is halogen, in particular 0.1 to 3% Fluorine, and has a platinum content of 0.01 to 1 percent by weight. When making the An organic acid, particularly acetic acid, can be added to the carrier, and the platinum is preferred in the form of a chloroplatinic acid solution added to the hydrogen sulfide until a dark brown color was initiated.
Während es sich bei den bekannten Verfahren um die Durchführung von Reformierungsverfahren mit
Katalysatoren aus fluorhaltiger Tonerde und geringem Platingehalt handelt, betrifft der Gegenstand der
Erfindung ein Verfahren zur Hydroisomerisierung von gesättigten Kohlenwasserstoffen. Bei der Benzinreformierung
bewirkt der Katalysator zwar einen gewissen Isomerisierungseffekt jedoch handelt es sich
hierbei nur um einen Anteil der gesamten Reformierungsreaktion, die in erster Linie aus Dehydrierung.
Dehydrocyclisierung, Hydrierung und Reformierung von Kohlenwasserstoffen besteht. Demgegenüber
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen besonders für die Hydroisomerisierung von gesättigten
Kohlenwasserstoffen geeigneten Katalysator zu finden; sie geht davon aus, daß die erwähnten
bekannten Katalysatoren für diesen besonderen Zweck weniger geeignet sind.
. Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Hydroisomerisierung von gesättigten Kohlenwasserstoffen
bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in Gegenwart eines Katalysators aus fluorhaltiger
Tonerde und 0,01 bis 1 Gewichtsprozent Platin mit 0,1 bis 8 Gewichtsprozent Gesamtgehalt
an Fluor und Chlor, das dadurch gekennzeichnet ist.While the known processes involve carrying out reforming processes with catalysts made from fluorine-containing alumina and low platinum content, the subject matter of the invention relates to a process for the hydroisomerization of saturated hydrocarbons. In the case of gasoline reforming, the catalyst has a certain isomerization effect, but this is only a part of the entire reforming reaction, which is primarily from dehydrogenation. Dehydrocyclization, hydrogenation and reforming of hydrocarbons consists. In contrast, the invention is based on the object of finding a catalyst particularly suitable for the hydroisomerization of saturated hydrocarbons; it assumes that the known catalysts mentioned are less suitable for this particular purpose.
. The invention therefore relates to a process for the hydroisomerization of saturated hydrocarbons at elevated temperature and pressure in the presence of a catalyst composed of fluorine-containing alumina and 0.01 to 1 percent by weight of platinum with 0.1 to 8 percent by weight of total fluorine and chlorine, which is characterized .
daß man einen Katalysator mit einem Fluorgehalt von mehr als 67 Gewichtsprozent, bezogen auf den Gesamthalogengehalt, der durch Tränken von geglühter Tonerde mit einem Gehalt an 0,1 bis 5 Gewichtsprozent gebundenem Fluor mit einer homogenen wäßrigen Lösung aus einer wasserlöslichen Platinverbindung und Salpetersäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Aluminiumnitrat, Essigsäure, Oxalsäure, Ameisensäure oder Propionsäure, und wenigerthat you have a catalyst with a fluorine content of more than 67 percent by weight, based on the Total halogen content obtained by impregnating calcined alumina with a content of 0.1 to 5 percent by weight bound fluorine with a homogeneous aqueous solution of a water-soluble platinum compound and nitric acid, sulfuric acid, Phosphoric acid, aluminum nitrate, acetic acid, oxalic acid, formic acid or propionic acid, and less
ίο als 2 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1 bis 1,6 Gewichtsprozent, Chlorwasserstoff, und die einen pH-Wert unter 2,5, vorzugsweise unter 2, hat, anschließendes Trocknen und Glühen bei 260. bis 595'C hergestellt worden ist, verwendet. Wesentlichίο as 2 percent by weight, preferably 0.1 to 1.6 percent by weight, Hydrogen chloride, and which has a pH value below 2.5, preferably below 2, then drying and calcining at 260. bis 595'C is used. Significant
ist für diesen Katalysator der überwiegende Fl'uorgehalt, bezogen auf den Gesamthalogengehalt und die Verwendung einer stark sauren wäßrigen Tränkungslösung einer wasserlöslichen Platinverbindung. Es hat sich gezeigt, daß die Hydroisomerisierung von gesättigten Kohlenwasserstoffen bei Verwendung eines Katalysators gemäß der Erfindung mit wesentlich höherer Raumgeschwindigkeit und niedrigerer Temperatur durchgeführt werden kann als bei dem Einsatz der bekannten Katalysatoren.is the predominant fluorine content for this catalyst, based on the total halogen content and the use of a strongly acidic aqueous impregnation solution of a water-soluble platinum compound. It has been shown that the hydroisomerization of saturated hydrocarbons when using a catalyst according to the invention with significantly higher space velocity and lower Temperature can be carried out than when using the known catalysts.
Die Erfindung bietet den weiteren Vorteil, daß die Tränkung des fluorhaltigen Katalysatorträgers sehr einfach mit einer Chlorplatinsäurelösung erfolgen kann, sofern diese den erforderlichen Säurezusatz aufweist. Diese Lösung dringt in den Tonerdeträger leicht ein und verteilt sich darin gleichmäßig, so daß das Platin in Form von Kristalliten von sehr kleiner gleichmäßiger Größe im ganzen Träger verteilt ist. Die erwünschte hohe Aktivität wird nicht erzielt; wenn die Platinatome in einem Teil des Trägers zu dicht zueinander gruppiert sind, wodurch die Größe der Platinkristallite gesteigert wird.The invention offers the further advantage that the impregnation of the fluorine-containing catalyst support is very high can easily be done with a chloroplatinic acid solution, provided that this has the necessary acid addition having. This solution easily penetrates the alumina carrier and is evenly distributed therein, so that the platinum is distributed in the form of crystallites of very small uniform size throughout the support. The desired high activity is not achieved; when the platinum atoms in part of the support too are closely grouped to one another, whereby the size of the platinum crystallites is increased.
Eine bevorzugte Methode zur Zubereitung von' Tonerde besteht im Zusatz von beispielsweise Ammoniumhydroxid oder Ammoniumcarbonat zu einem Aluminiumsalz wie Aluminiumchlorid, Aluminiumnitrat oder Aluminiumacetat, und zwar in einer Menge, die zur Bildung von Aluminiumhydroxid ausreicht. Nach dem Trocknen wird das gefällte Aluminiumhydroxid in Aluminiumoxid um-.A preferred method of preparing 'clay is to add, for example Ammonium hydroxide or ammonium carbonate to an aluminum salt such as aluminum chloride, aluminum nitrate or aluminum acetate in an amount sufficient to form aluminum hydroxide sufficient. After drying, the precipitated aluminum hydroxide is converted into aluminum oxide.
gewandelt.. Aluminiumchlorid wird im allgemeinen als Aluminiumsalz bevorzugt, nicht nur wegen der Einfachheit beim nachfolgenden Auswaschen und Filtrieren, sondern auch weil es die besten Ergebnisse liefert.converted .. Aluminum chloride is generally preferred as the aluminum salt, not just because of the Ease of subsequent washing and filtering, but also because it gives the best results supplies.
Nachdem die Tonerde geformt ist, wird sie in bekannter Weise vorzugsweise mit Ammoniumhydroxid enthaltendem Wasser gewaschen, um den Chlorgehalt unter.0,1 Gewichtsprozent zu bringen. In jedem Fall wird dieses Auswaschen so durchgeführt, daß Chlor in der Tonerde nur in einer Menge zurückgehalten wird, die wesentlich geringer ist als der gewünschte Gehalt an gebundenem Fluor. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, die Tonerde vollkommen auszuwaschen und Chlor dann in einerAfter the clay is formed, it is turned into known manner, preferably washed with ammonium hydroxide-containing water to the Bring the chlorine content below 0.1 percent by weight. In any case, this washout is carried out in such a way that that chlorine is retained in the clay only in an amount which is much less than the desired level of bound fluorine. In general, it is convenient to use the clay completely wash out and then chlorine in one
f)0 getrennten Stufe zuzugeben, weil dadurch eine bessere Kontrolle der Chlormenge erreicht wird. f) to add 0 separate stage because this enables better control of the amount of chlorine.
Die teilweise getrocknete Tonerde kann mit einemThe partially dried clay can be mixed with a
Schmiermittel, z. B. Stearinsäure, Harz oder Graphit, vermählen und zu Pillen geformt werden, die beiLubricants, e.g. B. stearic acid, resin or graphite, ground and shaped into pills, which in
ft5 Temperaturen von 760' C und mehr vor der Zugabe von Platin geglüht werden. Tonerdekugeln können nach der bekannten ültropfmethode hergestellt werden. ft 5 temperatures of 760 ° C and more are annealed before the addition of platinum. Alumina spheres can be produced by the known dropping method.
ialt) Eine bevorzugte Methode für das Einbringen des den gebundenen Halogens in den Katalysator besteht in ge- der Zugabe von wäßriger Fluor- oder Chlorwasser-3e- stoffsäure. Eine andere geeignete Quelle für den no- Zusatz des Halogens ist ein flüchtiges Salz, wie ilen Ammoniumfluorid oder Ammoniumchlorid. Die ire, Ammoniumionen werden während des anschließen- :al- den Erhitzens des Trägers oder Katalysators entfernt. ger Der gebundene Fluorgehalt schwankt im Bereich von je- 67 bis 100 Gewichtsprozent des gesamten Halogen-■ <en gehalts des Katalysators je nach der betreffenden at, Verwendung. Im allgemeinen wird ein Katalysatorbis träger mit einem Fluorgehalt von 0,1 bis 5 Gewichtsich prozent, besonders von 0,3 bis 5 Gewichtsprozent, des :>r- Trägergewichts benutzt. Bei einer besonderen Ausnd führungsform wird ein Katalysator mit einer Ton- ;n- erde mit 0,3 bis 5 Gewichtsprozent, besonders von ig. 2 bis 5 Gewichtsprozent, gebundenem Fluor und ng weniger als 0,1 Gewichtsprozent; vorzugsweise wening ger als 0,05 Gewichtsprozent, gebundenem Chlor H- bei der Tränkung mit der sauren Platinlösung er benutzt.ialt) A preferred method for introducing the the bound halogen in the catalyst consists in adding aqueous fluorine or chlorinated water 3e chemical acid. Another suitable source for the no-addition of the halogen is a volatile salt, such as ilen ammonium fluoride or ammonium chloride. The ire, ammonium ions are produced during the subsequent : removed after heating the support or catalyst. ger The bound fluorine content fluctuates in the range of 67 to 100 percent by weight of the total halogen ■ The content of the catalyst depends on the use in question. In general, a catalyst bis Carriers with a fluorine content of 0.1 to 5 percent by weight, especially 0.3 to 5 percent by weight, des :> r vehicle weight used. In a special embodiment, a catalyst with a clay ; n- earth with 0.3 to 5 percent by weight, especially of ig. 2 to 5 percent by weight, bound fluorine and ng less than 0.1 weight percent; preferably less than 0.05 percent by weight of combined chlorine H- he used when soaking with the acidic platinum solution.
m Chlorplatinsäure ist wegen ihrer leichten Zugänglichkeit und verhältnismäßig niedrigen Kosten die zur ie Tränkung bevorzugte Platinverbindung. Die wassernr lösliche Platinverbindung wird in einer wäßrigen „>n Lösung einer der genannten Säuren gelöst. Eine tzj- andere Art zur Herstellung der Tränkungslösung besteht darin, daß man die Platinverbindung in β Wasser auflöst und die gewählte saure.Verbindung gegebenenfalls mit Chlorwasserstoff der Lösung t zusetzt. Während Fluor sehr starke Bindungen mit t; der Tonerde eingeht und daher während des Trocku nens und Glühens nicht leicht aus dem Katalysatorträger bzw. Katalysator entfernt wird, führt Chlorwasserstoff nicht zur Bildung ähnlich fester Bindungen η zwischen Chlor und dem gebundenes Fluor enthaltene den Träger. Konzentrierte Lösungen von Chlörwasser- H stoff werden jedoch nicht mit dem Katalysatorträger in Berührung gebracht, weil sie die Tonerde angreifen, dadurch seine verfügbare Oberfläche herabsetzen und somit Feingut ergeben. Wenn Chlorwasserstoff in der Tränkungslösung verwendet wird, gebraucht man ihn zusammen mit mindestens einer der folgenden sauren Verbindung: Salpetersäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Aluminiumnitrat, Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure oder Oxalsäure.Because of its easy accessibility and relatively low cost, chloroplatinic acid is the preferred platinum compound for impregnation. The water-soluble platinum compound is dissolved in an aqueous solution of one of the acids mentioned. Another way of preparing the impregnation solution consists in dissolving the platinum compound in water and adding the selected acidic compound to the solution, if necessary with hydrogen chloride. While fluorine has very strong bonds with t; the alumina enters and is therefore not easily removed from the catalyst support or catalyst during drying and annealing, hydrogen chloride does not lead to the formation of similarly strong bonds η between chlorine and the bound fluorine containing the support. Concentrated solutions of H Chlörwasser- material are not brought into contact with the catalyst support, because they attack the alumina, thereby reduce its surface area available and thus result in fines. If hydrogen chloride is used in the impregnation solution, it is used together with at least one of the following acidic compounds: nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, aluminum nitrate, formic acid, acetic acid, propionic acid or oxalic acid.
In jedem Fall wird die Zusammensetzung der sauren Tränkungslösung so geregelt, daß sie keine wesentliche Reaktion mit dem Träger unter den Bedingungen eingeht, unter denen die Tränkung erfolgt. Da hohe Schwefelsäurekonzentrationen, besonders bei erhöhten Temperaturen, mit der Tonerde reagieren, wird Schwefelsäure in einer niedrigen Konzentration und bei einer Temperatur benutzt, wo sie die Tonerde nicht angreift.In any case, the composition of the acidic soaking solution is controlled so that it does not enters into substantial reaction with the carrier under the conditions under which the impregnation he follows. Because high concentrations of sulfuric acid, especially at elevated temperatures, with the clay react, sulfuric acid is used in a low concentration and at a temperature where it does not attack the clay.
Im allgemeinen wird nur eine kleine Menge der sauren Verbindung erforderlich sein, um den pH-Wert der Tränkungslösung unterhalb 2,5, vorzugsweise unterhalb 2,0, zu halten. Beispielsweise ist eine Lösung einer i'Voigen Chlorwasserstoffsäurelösung mit einer l%igen Salpetersäurelösung zur Auflösung von Chlorplatinsäure und damit zur Herstellung der Tränkungslösung geeignet.In general, only a small amount of the acidic compound will be required to adjust the pH of the soaking solution below 2.5, preferably below 2.0. For example, one is Solution of a voigen hydrochloric acid solution with a 1% nitric acid solution for dissolution of chloroplatinic acid and therefore suitable for the preparation of the impregnation solution.
Mittels der Hydroisomerisierung werden gesättigte Kohlenwasserstoffe, wie geradkettige Paraffine oder schwach verzweigte Paraffine, zu Kohlenwasserstoffen umgewandelt, die als Beschickungsmassen in anderen Erdölraffinatsverfahren benutzt werden Das Verfahren nach der Erfindung kann auch fur die Hydroisomerisierung von Gemischen von Paraffinen und Naphthenen gebraucht werden.Hydroisomerization converts saturated hydrocarbons, such as straight-chain paraffins or weakly branched paraffins, into hydrocarbons which are used as feed stocks in other petroleum refining processes. The process of the invention can also be used for the hydroisomerization of mixtures of paraffins and naphthenes.
Bei der Hydroisomerisierung von Paraffinen crfolet die Umwandlung weniger stark verzweigter Paraffine in stärker verzweigte Paraffine. So wird η-Butan in Isobutan, n-Pentan in Isopentan umgewandelt. η-Hexan wird in ein Gemisch aus HexanisomerenIn the hydroisomerization of paraffins, the conversion of less heavily branched paraffins into more branched paraffins occurs. So η-butane is converted into isobutane, n-pentane into isopentane. η-hexane is converted into a mixture of hexane isomers
!o umgewandelt, das aus 2-Methylpentan. 3-Mcthylpentan, 2,2-Dimethylbutan und 2.3-Dimethylbutan besteht. Gewöhnlich tritt während der Isomerisierung eine Krackung auf. Infolge der Gegenwart von Wasserstoff während der Isomerisicrunesreaktion werden ungesättigte Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffbruchstücke, die als Ergebnis der Spaltung gebildet werden, gesättigt, und "die Bildung koksartiger Ablagerungen auf dem Katalysator wird dadurch auf ein Mindestmaß herabgesetzt. Das Ver-! o converted from 2-methylpentane. 3-methylpentane, 2,2-dimethylbutane and 2,3-dimethylbutane. Usually occurs during isomerization a crack on. Due to the presence of hydrogen during the isomerismic reaction are unsaturated hydrocarbons or hydrocarbon fragments that appear as a result of fission are formed, saturated, and "the formation of coke-like deposits on the catalyst becomes thereby reduced to a minimum. The Ver-
fahren nach der Erfindung gestattet die Krackung so zu regeln, daß keine übermüßigen Mengen an Zersetzungsprodukten erzeugt werden und eine lange Katalysatorlebensdauer erreicht und das Isomerisierungsverfahren wirtschaftlich verbessert wird. Un-drive according to the invention allows the cracking to be regulated so that no excessive amounts Decomposition products are generated and a long catalyst life is achieved and the isomerization process is economically improved. U.N-
geregelte Spaltung, die bei der Verwendung vieler bekannter Isomerisierungskatalysatoren auftritt, führt zu einer raschen Bildung"gröHerer Mengen Koks oder anderes hochsiedendes "Kohlenwasserstoffmaterial, das sich auf dem Katalysator ablagert und seineregulated cleavage that occurs when many known isomerization catalysts are used to the rapid formation of "large quantities of coke or other high-boiling" hydrocarbon material, that is deposited on the catalyst and its
Aktivität mindert oder zerstört. Dies führt wiederum zu kürzeren Betriebsperioden mit der NotwendigkeitActivity diminishes or destroys. This in turn results in shorter periods of operation with the need
einer häufigeren Regenerierung oder Ersetzung des Katalysators.frequent regeneration or replacement of the catalyst.
Das Verfahren der Erfindung wird gewöhnlich unter folgenden Reaktionsbedingungen durchgeführt: Temperaturen von 245 bis 480 C, Drücke von 6,5 bis 100 Atm, stündliche Flüssigkeitsraumgeschwindigkeiten (Volumen Kohlenwasserstoff, gemessen als Flüssigkeit, je Stunde und je Volumen Katalysator)The process of the invention is usually carried out under the following reaction conditions: Temperatures from 245 to 480 C, pressures from 6.5 to 100 atm, liquid hourly space velocities (Volume of hydrocarbon, measured as liquid, per hour and per volume of catalyst)
von etwa 0,5 bis etwa 20. Das Hydroisomerisierungsverfahren wird in Gegenwart von Wasserstoff durchgeführt, der von einer äußeren Quelle eingeführt oder im Kreislauf geführt werden kann. Gewöhnlich wird genügend Wasserstoff zugeleitet, um dessenfrom about 0.5 to about 20. The hydroisomerization process is carried out in the presence of hydrogen, which can be introduced or circulated from an external source. Usually sufficient hydrogen is supplied to its
Verbrauch auszugleichen. Der in der Reaktionszone vorhandene Wasserstoff liegt innerhalb des.Bereichs von 0,5 bis 10 Mol Wasserstoff je Mol Kohlenwasserstoff. Das wasserstoffhaltige Gas kann einer Behandlung unterzogen werden, um SchwefelwasserstoffBalance consumption. The hydrogen present in the reaction zone is within the range from 0.5 to 10 moles of hydrogen per mole of hydrocarbon. The hydrogen-containing gas can be subjected to a treatment to produce hydrogen sulfide
oder andere Verunreinigungen zu entfernen.or to remove other contaminants.
Das Verfahren der Erfindung kann unter Verwendung des Katalysators als festliegende Schicht, als Wirbelschichtbetrieb im Wirbelzustand unter behinderten Absetzbedingungen oder als festliegendeThe process of the invention can be carried out using the catalyst as a fixed layer, as a Fluidized bed operation in the fluidized state under hindered settling conditions or as fixed
Wirbelschicht benutzt werden. Der Katalysator kann auch bei einem Verfahren mit bewegtem Bett, wo der Katalysator und die Kohlenwasserstoffe entweder im Gegenstrom oder im Gleichstrom durch eine -Reaktionszone geführt werden, oder im SuspensoidbetriebFluidized bed can be used. The catalyst can also be used in a moving bed process where the Catalyst and the hydrocarbons either countercurrently or cocurrently through a reaction zone or in suspensoid mode
gebraucht werden, wo der Katalysator und die Kohlenwasserstoffe als Brei durch die Reaktionszone geleitet werden. Der Auslauf aus jeder der vorerwähnten Reaktionszonen wird normalerweise einer weiteren Behandlung, wie Fraktionierung zur Ab-are needed where the catalyst and hydrocarbons pass through the reaction zone as a slurry be directed. The effluent from each of the aforementioned reaction zones usually becomes one further treatment, such as fractionation to remove
trennung und Gewinnung des gewünschten Produkts, unterzogen..separation and recovery of the desired product.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.The following examples serve to further illustrate the invention.
Aluminiumpillen wurden in Chlorwasserstoffsäure zu einem Sol mit etwa 15% Aluminium aufgelöst. Dann wurde genügend Fluorwasserstoffsäure hinzugegeben, daß die fertige Masse 3,9% Fluor, bezogen auf trockene Tonerde, enthielt. Das Sol wurde mit Hexamethylentetramin kontinuierlich vermischt und in ein auf 900C gehaltenes ölbad getropft. Die entstandenen Kugeln wurden im Ul und dann in wäßriger Ammoniaklösung gealtert und die mit Ammoniumhydroxid gewaschenen Kugeln dann in einem Trockner bei 250"C getrocknet und anschließend bei 65O0C geglüht.Aluminum pills were dissolved in hydrochloric acid to form a sol containing about 15% aluminum. Sufficient hydrofluoric acid was then added so that the finished mass contained 3.9% fluorine on a dry clay basis. The sol was continuously mixed with hexamethylenetetramine, and dropped into a bath maintained at 90 0 C oil bath. The resulting spheres were Ul and then aged in aqueous ammonia solution and the washed beads with ammonium hydroxide then annealed in a dryer at 250 "C and then dried at 65O 0 C.
Diese Kugeln wurden mit verdünnter Chlorplatinsäure getränkt, die 1 Gewichtsprozent HCl und 1 Gewichtsprozent Salpetersäure enthielt. Die Platinmenge war so eingestellt, daß die fertige Masse 0,375 Gewichtsprozent Platin, bezogen auf trockeneThese balls were soaked in dilute chloroplatinic acid containing 1 percent by weight of HCl and 1 percent by weight nitric acid. The amount of platinum was adjusted so that the finished mass 0.375 weight percent platinum, based on dry
Tonerde, enthielt. Die getränkte Masse wurde bei 110°C getrocknet und in Luft bei 500uC geglüht. Sie enthielt 0,05% gebundenes Chlor außer einem gebundenen Fluorgehalt von 3,9%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Tonerde.Clay, contained. The impregnated material was calcined at 110 ° C and dried in air at 500 u C. It contained 0.05% combined chlorine in addition to a combined fluorine content of 3.9%, based on the weight of the dry clay.
Dieser Katalysator wurde bei der Hydroisomerisierung von n-Pentan zu Isopentan eingesetzt. 50 cm3 des Katalysators wurden als festliegende Schicht in eine Reaktionszone auf ihre Aktivität geprüft. Die angewandten Bedingungen waren folgende: Druck von 34 Atm, ein Molverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff von 2 : 1 und unterschiedliche stündliche Flüssigkeitsraumgeschwindigkeiten und verschiedene Temperaturen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle I angegeben. Die Werte des Debutanisatorkopfprodukts und überschüssigen Kreislaufgases sind in Liter Gas unter Normalbedingungen je Liter Kohlenwasserstoffbeschickung, gemessen als Flüssigkeit, aufgeführt.This catalyst was used in the hydroisomerization of n-pentane to isopentane. 50 cm 3 of the catalyst were tested for activity as a fixed layer in a reaction zone. The conditions used were as follows: pressure of 34 atmospheres, a hydrogen to hydrocarbon molar ratio of 2: 1, and different liquid hourly space velocities and temperatures. The results obtained are shown in Table I. The debutanizer overhead and excess recycle gas values are reported in liters of gas under normal conditions per liter of hydrocarbon feed measured as liquid.
tabelle I
Isomerisierung von n-Pentan mit Katalysator des Beispiels 1table I.
Isomerization of n-pentane with the catalyst of Example 1
44th
KatalysatCatalytic converter
55
or 50 cm3 or 50 cm 3
32234
322
Druck in Atm Conditions:
Pressure in atm
30134.4
301
2 : 13.98
2: 1
34034
340
35934
359
38034
380
40034
400
36034
360
36034
360
Block Temperature in l C:
block
2 : 13.88
2: 1
99.60.4
99.6
2 : 13.97
2: 1
2 : 13.88
2: 1
2 : 13.97
2: 1
2 : 13.98
2: 1
2 : 14.00
2: 1
2 : 12.02
2: 1
Verhältnis von Wasserstoff
zu Kohlenwasserstoff Liquid space velocity
Ratio of hydrogen
to hydrocarbon
90.79.3
90.7
99.40.6
99.4
96.04.0
96.0
prozent :
Ci bis Ci Product distribution in weight
percent:
Ci to Ci
93.36.7
93.3
82,617.4
82.6
60.339.7
60.3
38.261.8 '
38.2
39,260.8
39.2
58.141.9
58.1
• Isopentan Analysis of Cs:
• isopentane
1.7819.9
1.78
1212th
Katalysator 5Catalyst 5
1313th
lern'learn '
Druck in Atm Conditions:
Pressure in atm
Block Temperature in C:
block
2 : 13.94
2: 1
1:17.60
1: 1
2 : 17.78
2: 1
2: 17.88
2: 1
2:13.94
2: 1
geschwindigkeit
Verhältnis von Wasserstoff
zu Kohlenwasserstoff ...Fluid space
speed
Ratio of hydrogen
to hydrocarbon ...
2 : I2.06
2: I.
2 : I1.98
2: I.
ie
:k
:u
ie
d
>
:s
η
I-ie
: k
: u
ie
d
>
: s
η
I-
Fortsetzungcontinuation
10 Versuch Nr.
I 12-1 ,3
Katalysator 50 cm3 10 attempt no.
I 12-1, 3
Catalyst 50 cm 3
1414th
1515th
Produktverteilung
in Gewichtsprozent:Product distribution
in percent by weight:
. Ci bis Ci . Ci to Ci
C5 C 5
Analyse von C.-,:Analysis of C.- ,:
Isopentan Isopentane
n-Pentan , n-pentane,
Gesamt total
Dcbutanisatorkopfprodukt ...
Kreislaufüberschuß Butanizer head product ...
Circulatory excess
51,551.5
48,548.5
100,0100.0
8,18.1
23,123.1
76,976.9
100,0100.0
5,875.87
98,798.7
56,356.3
43,743.7
100,0100.0
0,5
99,50.5
99.5
37,5
62,5
100,0
8,55
2,4937.5
62.5
100.0
8.55
2.49
1.3
98.71.3
98.7
57.9
42.157.9
42.1
100.0
11.8
2.31100.0
11.8
2.31
3.1 96.93.1 96.9
60.3 39.760.3 39.7
100,0 18,3 2,31100.0 18.3 2.31
41,2 58,8 100,0 6,24 3,0341.2 58.8 100.0 6.24 3.03
Aus Tabelle I ist ersichtlich, daß eine äußerst befriedigende Umwandlung von n-Pentan in Isopentan nach dem Verfahren der Erfindung erzielt wird. Die erforderliche Temperatur für das Umwandlungsgleichgewicht ist merklich herabgesetzt gegenüber den dafür bekannten Temperaturen. Nach 145 Stunden Einsatz enthielt der Katalysator 0,051Vo Kohlenstoff. Diese Zeitspanne ist gleichbedeutend einer Lebensdauer von 14021 Kohlenwasserstoffbeschickuiig je Kilogramm Katalysator; es war kein ,0 Anzeichen tür eine Entaktivierung des Katalysators während des Versuchs festzustellen. Es ist auch zu bemerken, daß der beim Verfahren der Erfindung verwendete Katalysator bei einer Raumgeschwindigkeit von 4 und 8 benutzt weiden kann, während man das Umwandlungsgleichgewicht aufrechterhält. Dies ist bei den bekannten .Katalysatoren wie Aluminiumchlorid, unmöglich, bei denen Raumgeschwindigkeiten von etwa 0.1 bis 0.2 notwendig sind. Dies bedeutet natürlich, daß weniger Katalysator in der Reaktionszone erforderlich ist und daher die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wesentlich günstiger liegt.From Table I it can be seen that an extremely satisfactory conversion of n-pentane to isopentane is achieved by the process of the invention. The temperature required for the equilibrium of transition is markedly lower than the temperatures known for this. After 145 hours of operation, the catalyst contained 0.05 1 Vo carbon. This period of time is equivalent to a service life of 14021 hydrocarbon charges per kilogram of catalyst; it was not to determine signs 0 door a deactivation of the catalyst during the test. It should also be noted that the catalyst used in the process of the invention can be used at space velocities of 4 and 8 while maintaining the equilibrium of conversion. This is impossible with the known catalysts, such as aluminum chloride, for which space velocities of about 0.1 to 0.2 are necessary. This of course means that less catalyst is required in the reaction zone and therefore the economics of the process are considerably more favorable.
e 1 s ρ ι e 1 2e 1 s ρ ι e 1 2
Die Bedingungen zur Prüfung der Stabilität oder Lebensdauer des Katalysators waren folgende: Druck von 34 Atm. stündliche I lüssigkeitsraumgeschwindigkeit von 32. Molverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff von 2 : 1 und Temperaturen im Bereich von 445 bis 460 C Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle II wiedergegeben.The conditions for testing the stability or life of the catalyst were as follows: Pressure of 34 atm. hourly liquid space velocity of 32nd molar ratio of hydrogen to Hydrocarbon of 2: 1 and temperatures in the range from 445 to 460 C. The results obtained are shown in Table II.
Haltbarkeitsprüfung des Katalysators bei der Hydroisomerisierung win n-PentanDurability test of the catalyst during hydroisomerization with n-pentane
Bedingungen:Conditions:
Druck in Atm 34Pressure in atm 34
Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit 32Liquid space velocity 32
Moiverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff 2:1Mole ratio of hydrogen to hydrocarbon 2: 1
Temperatur in C 445 bis 460Temperature in C 445 to 460
6060
kopfgasDebutanizer
head throttle
Nr.attempt
No.
IsO-C5 impercent
IsO-C 5 im
Benutzter Katalysator:
Kohlenstoff
Oberster Abschnitt .
Unterster AbschnittUsed catalyst:
carbon
Top section.
Bottom section
0,99 Gewichtsprozent 1,07 Gewichtsprozent0.99 percent by weight 1.07 percent by weight
Aus diesen Werten ist ersichtlich, daß der Katalysator eine ständige oder stabile Aktivität während einer Einsatzdauer bis zu 560 Stunden hatte. Die Umwandlung von n-Pentan in Isopentan wurde auf etwa 55 bis 561Vo Isopentan im gesamten G>-Produkt gehalten. Das Debutanisatorkopfgas aus der Versuchsanlage war ziemlich stetig auf einem Wert von 13.3 bis 161 je Liter flüssiger Kohlenwasserstoffbeschickung, wovon ein wesentlicher Anteil (etwa 5.35! je Liter) aus Wasserstoff bestand. Diese Gesamtmenge ist wesentlich, da sie zeigt, daß die Spaltung mit der Zeit nicht anstieg, wenn der Katalysator alterte. Am Fuß der Tabelle II finden sich die Zahlen für den Kohlenstoffgehalt des für diesen Versuch benutzten Katalysators. Sie zeigen, daß der Katalysator etwa 1 % Kohlenstoff am Ende des Versuchslaufs enthielt, obgleich er praktisch die gleiche Aktivität wie ursprünglich hatte. Der Katalysator zeigte die außerordentlich lange Gebrauchsdauer von über 35 0501 flüssiger Kohlenwasserstoffbeschickung je Kilogramm Katalysator.It can be seen from these values that the catalyst had constant or stable activity for up to 560 hours of use. The conversion of n-pentane to isopentane was kept at about 55 to 56 1 Vo isopentane in the entire G> product. The debutanizer head gas from the pilot plant was fairly steady at a value of 13.3 to 161 per liter of liquid hydrocarbon feed, a substantial proportion (about 5.35! Per liter) of which consisted of hydrogen. This total is essential as it shows that cleavage did not increase with time as the catalyst aged. At the bottom of Table II are the numbers for the carbon content of the catalyst used for this experiment. They show that the catalyst contained about 1% carbon at the end of the run, although it had practically the same activity as originally. The catalyst demonstrated the extraordinarily long service life of over 35 0501 liquid hydrocarbon feed per kilogram of catalyst.
009 636/150009 636/150
VergleichsversuchComparative experiment
Die Hydroisomerisierung von n-Pentan wurde in Gegenwart von zwei Katalysatoren durchgeführt, von denen der eine nach dem Beispiel 1 und der andere gemäß dem Beispiel in Spalten 6 und 7 der LJSA.-The hydroisomerization of n-pentane was carried out in the presence of two catalysts, of which one according to example 1 and the other according to the example in columns 6 and 7 of the LJSA.-
Patentschrift 2 636 863 hergestellt war; die Durchführung der Vergleichsversuche erfolgte gemäß Beispiel 2 in jeweils drei Einzelversuchen. Hierbei wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:U.S. Patent 2,636,863 was made; the comparison tests were carried out in accordance with Example 2 in three individual experiments each. The following results were obtained:
Katalysator nach der Erfindung Katalysator nach der
USA.-PatenlschnTt 2 636 863Catalyst according to the invention catalyst according to the
USA.-PatenlschnTt 2 636 863
Druck in Atm Pressure in atm
Temperatur in 0C Temperature in 0 C
Raumgeschwindigkeit Space velocity
% Isopentan im Cs-Produkt% Isopentane in the Cs product
3434
380380
60,360.3
j ;-- 3-4 .j; - 3-4.
!·450
32
56 ! · 450
32
56
34
426
0,5
6134
426
0.5
61
3434
450450
5252
34
470
6
8,534
470
6th
8.5
Besonders zu beachten ist ein Vergleich zwischen dem bei 38O0C mit dem Katalysator nach der Erfindung und dem bei 426°C mit dem bekannten Katalysator durchgeführten Versuch. Hieraus ist ersichtlich, daß beim Katalysator nach der Erfindung eine achtmal größere Raumgeschwindigkeit bei einer um 460C niedrigeren Temperatur angewendet werden konnte, um eine noch etwas höhere Isomerisierung zu erzielen. Bei Anwendung höherer Temperaturen und höherer Raumgeschwindigkeiten fällt die Ausbeute bei Einsatz des bekannten Katalysators sehr stark ab, während sie bei dem Katalysator nach der Erfindung relativ wenig abfallt.Of particular note is a comparison between the at 38O 0 C with the catalyst according to the invention and the process carried out at 426 ° C with the known catalyst attempt. It can be seen from this that in the case of the catalyst according to the invention it was possible to use an eight times greater space velocity at a temperature lower by 46 ° C. in order to achieve an even higher isomerization. When using higher temperatures and higher space velocities, the yield drops very sharply when using the known catalyst, while it drops relatively little with the catalyst according to the invention.
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